CN113119455A - 3d打印设备及3d打印系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种3D打印设备及3D打印系统，3D打印设备包括：电气控制模块、及与电气控制模块分别连接的Z轴运动模块、平台模块、液槽模块、屏幕模块、光源模块；光源模块包括：DLP光源模块和LCD光源模块；电气控制模块，用于接收终端设备发送的针对目标模型的打印指令；还用于根据打印指令中的DLP打印指令，控制Z轴运动模块、平台模块、液槽模块和DLP光源模块协同进行DLP模型打印，得到目标模型；还用于根据打印指令中的LCD打印指令，控制Z轴运动模块、平台模块、液槽模块、屏幕模块和LCD光源模块协同进行LCD模型打印，得到目标模型。本申请能够在研究型实验中提高模型打印效率，降低打印成本。

Description

3D打印设备及3D打印系统

技术领域

本申请涉及3D打印技术领域，尤其是涉及一种3D打印设备及3D打印系统。

背景技术

随着光固化3D打印技术的发展，相关光固化打印材料的研究也在逐渐增多，尤其对于研究型的光固化打印材料得到往往较不容易，所以在材料测试时，格外注重光固化3D打印机的多波段光源的切换。然而目前光固化3D打印机通常是基于单一技术进行打印，如数字光处理技术(Digital Light Processing，DLP)或液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，LCD)技术。在对模型进行打印时只能支持一种波段光源，针对需要不同波段光源分别对同一模型进行3D打印的研究型实验，需要使用两台不同的3D打印机，分别利用不同打印技术以及不同的波段光源对同一模型进行打印，以完成打印材料的对比实验，这种打印方式成本较高，且打印效率和测试效率较低。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种3D打印设备及3D打印系统，以在研究型实验中提高模型打印效率，降低打印成本。

第一方面，本申请实施例提供一种3D打印设备，3D打印设备包括：电气控制模块、及与电气控制模块分别连接的Z轴运动模块、平台模块、液槽模块、屏幕模块、光源模块；光源模块包括：DLP光源模块和LCD光源模块；电气控制模块，用于接收终端设备发送的针对目标模型的打印指令；打印指令包括DLP打印指令和/或LCD打印指令；电气控制模块，还用于根据打印指令中的DLP打印指令，控制Z轴运动模块、平台模块、液槽模块和DLP光源模块协同进行DLP模型打印，得到目标模型；电气控制模块，还用于根据打印指令中的LCD打印指令，控制Z轴运动模块、平台模块、液槽模块、屏幕模块和LCD光源模块协同进行LCD模型打印，得到目标模型；在上述打印过程中，Z轴运动模块，用于控制平台模块中的打印平台上下移动；平台模块，用于提供打印平台并对打印平台进行调平；液槽模块，用于在模型打印时提供模型材料；DLP光源模块，用于在DLP模型打印时提供DLP光源；LCD光源模块，用于在LCD模型打印时提供LCD光源；屏幕模块，用于在LCD模型打印时显示目标模型的图像。

进一步的，上述平台模块还包括：平台控温模块；平台控温模块包括：DLP平台控温模块和LCD平台控温模块；打印平台包括：DLP打印平台和LCD打印平台；DLP平台控温模块设置于DLP打印平台上，LCD平台控温模块设置于LCD打印平台上；DLP平台控温模块和LCD平台控温模块，分别用于根据打印指令中的打印平台温度参数，控制对应打印平台的温度升高或者降低，以使打印平台满足打印平台温度参数；其中，打印平台温度参数包括DLP打印平台温度参数或LCD打印平台温度参数。

进一步的，上述DLP平台控温模块和LCD平台控温模块均包括：第一制冷片和第一导热块；第一制冷片，用于根据电气控制模块的温度调节指令实现制冷或加热；第一导热块，用于将第一制冷片的能量传递至对应打印平台，以实现对打印平台的温度调节。

进一步的，上述液槽模块包括DLP液槽模块和LCD液槽模块；DLP液槽模块和LCD液槽模块均包括：液槽控温模块和液槽系统；液槽系统包括液槽本体；液槽控温模块设置于液槽本体上；液槽控温模块用于：根据打印指令中的液槽温度参数，控制液槽本体的温度升高或者降低，以使液槽本体满足液槽温度参数。

进一步的，上述液槽控温模块包括：第二制冷片和第二导热块；第二制冷片，用于根据电气控制模型的温度调节指令实现制冷或加热；第二导热块，用于将第二制冷片的能量传递至液槽本体，以实现对液槽本体的温度调节。

进一步的，上述平台模块还包括固定连接调整模块；固定连接调整模块包括：手柄凸轮和榭块；榭块上设置有卡槽；通过旋转手柄凸轮将打印平台固定于卡槽内；通过固定连接调整模块可拆卸的安装打印平台。

进一步的，上述液槽模块还连接有补液模块；补液模块包括挤出模块和液位检测模块；液位检测模块与电气控制模块连接，挤出模块中设置有补液料筒；液位检测模块，用于检测液槽内的材料量，并将材料量不足时的电信号发送至电气控制模块；挤出模块，用于在接收到电气控制模块发送的补液信号时，推动补液料筒以挤出材料。

进一步的，上述LCD光源模块集成有多种波段的灯珠；DLP光源模块包括DLP光机；模型打印指令还包括目标模型的图像；LCD光源模块，用于根据模型打印指令中的LCD光源波段，输出LCD光源波段对应的LCD光源；DLP光源模块，用于通过DLP光机在DLP打印平台上显示接收到的目标模型的图像。

进一步的，上述电气控制模块，还用于接收终端设备发送的分层切片，并根据打印材料和分层切片的截面面积及功率信号，确定打印每层分层切片的目标光源的目标功率；其中，目标光源包括DLP光源和/或LCD光源；目标功率包括DLP目标功率和/或LCD目标功率；DLP光源模块，还用于根据电气控制模块发送的DLP目标功率，调节DLP目标光源的输出功率；LCD光源模块，还用于根据电气控制模块发送的LCD目标功率，调节LCD目标光源的输出功率。

进一步的，上述功率信号包括预设最高功率和预设最低功率；电气控制模块还用于：将指定层数的分层切片的目标光源的输出功率确定为预设最高功率；将除指定层数的分层切片以外的目标分层切片的最小截面面积与预设的截面阈值比较，从预设最高功率与预设最低功率之间，确定打印每层目标分层切片的目标光源的输出功率。

进一步的，上述3D打印设备还包括监控模块；DLP液槽模块和LCD液槽模块还均包括：多个压力传感器；压力传感器设置于液槽本体的下方；监控模块，用于获取打印过程中压力传感器的压力变化值，在压力变化值满足压力阈值时，控制Z轴运动模块下降指定高度，继续打印；在压力变化值不满足压力阈值时，暂停打印，发送报警提示。

进一步的，上述3D打印设备还包括：罩壳模块和机架及钣金外壳模块；上述各模块均设置于罩壳模块和机架及钣金外壳模块组成的壳体内；罩壳模块的罩壳表面呈现指定颜色，在3D打印时用于阻挡紫外光进入。

第二方面，本申请实施例还提供一种3D打印系统，系统包括上述的3D打印设备，以及与3D打印设备通信连接的终端设备；终端设备用于向3D打印设备发送模型打印指令。

进一步的，上述终端设备还用于：接收目标模型和目标模型的分层厚度参数；根据目标模型的模型高度和分层厚度参数，确定目标模型的初始分层切片；针对每层初始分层切片，获取该初始分层切片与目标模型边缘的交线，确定交线的法向量与水平方向的锐角夹角；根据夹角，将初始分层切片进行合并和分层，得到目标模型的分层切片；将目标模型的分层切片发送至3D打印设备。

本申请实施例提供的3D打印设备及系统中，3D打印设备包括：电气控制模块、及与电气控制模块分别连接的Z轴运动模块、平台模块、液槽模块、屏幕模块、光源模块；光源模块包括：DLP光源模块和LCD光源模块；电气控制模块，用于接收终端设备发送的针对目标模型的打印指令；打印指令包括DLP打印指令和/或LCD打印指令；电气控制模块，还用于根据打印指令中的DLP打印指令，控制Z轴运动模块、平台模块、液槽模块和DLP光源模块协同进行DLP模型打印，得到目标模型；电气控制模块，还用于根据打印指令中的LCD打印指令，控制Z轴运动模块、平台模块、液槽模块、屏幕模块和LCD光源模块协同进行LCD模型打印，得到目标模型；在上述打印过程中，Z轴运动模块，用于控制平台模块中的打印平台上下移动；平台模块，用于提供打印平台并对打印平台进行调平；液槽模块，用于在模型打印时提供模型材料；DLP光源模块，用于在DLP模型打印时提供DLP光源；LCD光源模块，用于在LCD模型打印时提供LCD光源；屏幕模块，用于在LCD模型打印时显示目标模型的图像。

该3D打印设备通过电气控制模块，可以根据DLP打印指令和LCD打印指令，在控制Z轴运动模块、平台模块、液槽模块和DLP光源模块协同进行DLP模型打印的同时，控制Z轴运动模块、平台模块、液槽模块、屏幕模块和LCD光源模块协同进行LCD模型打印，从而在研究型实验中提高模型打印效率，降低打印成本。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种3D打印设备的结构框图；

图2为本申请实施例提供的一种3D打印设备的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种3D打印设备的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种罩壳模块的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种Z轴运动模块的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种平台模块的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的三种规格打印平台示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种平台模块示意图；

图9为本申请实施例提供的一种液槽模块的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种液槽系统的三种规格示意图；

图11为本申请实施例提供的一种液槽控温模块中的水排示意图；

图12为本申请实施例提供的一种活动水排示意图；

图13为本申请实施例提供的一种固定水排示意图；

图14为本申请实施例提供的一种液槽固定模块的结构示意图；

图15为本申请实施例提供的一种屏幕模块的结构示意图；

图16为本申请实施例提供的一种光源模块的结构示意图；

图17为本申请实施例提供的一种DLP光源模块的结构示意图；

图18为本申请实施例提供的一种补液模块的结构示意图；

图19为本申请实施例提供的一种挤出模块的结构示意图；

图20为本申请实施例提供的一种液位检测模块的结构示意图；

图21为本申请实施例提供的一种电气控制模块示意图；

图22为本申请实施例提供的一种3D打印方法流程图；

图23为本申请实施例提供的一种独立温控过程示意图；

图24为本申请实施例提供的一种自动补液和液位检测的操作方法流程图；

图25为本申请实施例提供的一种自适应分层的操作方法流程图；

图26为本申请实施例提供的一种自适应分层结果示意图；

图27为本申请实施例提供的一种监控过程示意图；

图28为本申请实施例提供的一种安全操作方法流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

目前现有的3D打印设备只支持一种光源，即一种波段，对材料应用要求较高，对于某些需要多种光源的研究型实验缺乏支持，即针对需要不同波段光源分别对同一模型进行3D打印的研究型实验，需要使用两台不同的3D打印机，分别利用不同打印技术以及不同的波段光源对同一模型进行打印，以完成打印材料的对比实验，这种打印方式成本较高，且打印效率和测试效率较低。基于此，本申请实施例提供的一种3D打印设备及3D打印系统，以在研究型实验中提高模型打印效率，降低打印成本。

为便于对本实施例进行理解，首先对本申请实施例所公开的一种3D打印设备进行详细介绍。

本申请实施例提供一种3D打印设备，参见图1所示，该3D打印设备包括：电气控制模块1、及与电气控制模块1分别连接的Z轴运动模块2、平台模块3、液槽模块4、屏幕模块5、光源模块6；光源模块6包括：DLP光源模块62和LCD光源模块61。

其中，电气控制模块1，用于接收终端设备发送的针对目标模型的打印指令；打印指令包括DLP打印指令和/或LCD打印指令；电气控制模块1，还用于根据打印指令中的DLP打印指令，控制Z轴运动模块2、平台模块3、液槽模块4和DLP光源模块62协同进行DLP模型打印，得到目标模型；电气控制模块1，还用于根据打印指令中的LCD打印指令，控制Z轴运动模块2、平台模块3、液槽模块4、屏幕模块5和LCD光源模块61协同进行LCD模型打印，得到目标模型。

在上述打印过程中，Z轴运动模块2，用于控制平台模块中的打印平台上下移动；平台模块3，用于提供打印平台并对打印平台进行调平；液槽模块4，用于在模型打印时提供模型材料；DLP光源模块62，用于在DLP模型打印时提供DLP光源；LCD光源模块61，用于在LCD模型打印时提供LCD光源；屏幕模块5，用于在LCD模型打印时显示目标模型的图像。

本申请实施例提供的3D打印设备通过电气控制模块1，可以根据DLP打印指令和LCD打印指令，在控制Z轴运动模块、平台模块、液槽模块和DLP光源模块协同进行DLP模型打印的同时，控制Z轴运动模块、平台模块、液槽模块、屏幕模块和LCD光源模块协同进行LCD模型打印，从而在研究型实验中提高模型打印效率，降低打印成本。

为了更加清楚地说明上述3D打印设备的具体工作过程，下面对3D打印设备的整体结构和上述各模块进行详细说明：

参见图2和图3所示，本申请实施例提供的3D打印设备除了包括Z轴运动模块2，平台模块3，液槽模块4，屏幕模块5，光源模块6(在机器内部，示意图中未画出)外，还包括补液模块7、罩壳模块9和机架及钣金外壳模块8。上述各模块均设置于罩壳模块9和机架及钣金外壳模块8组成的壳体内；罩壳模块9的罩壳表面呈现指定颜色，在3D打印时用于阻挡紫外光进入。

如图4所示，上述罩壳模块9由罩壳本体91，把手92，加强框93，压板94，底座95，阻尼铰链(图中未画出)组成；其中，罩壳本体91通过底座95固定在机器上，并通过阻尼铰链做旋转运动，可以实现0-180°任意角度悬停；罩壳本体91具有一定的颜色，可有效阻止环境的紫外光进入，如黄棕色；打印过程中罩壳本体91处于关闭状态，可以有效阻止环境的紫外光进入，并可减小环境可见光的照度，从而避免打印过程中材料受其他环境光线的影响，以保护打印材料。

上述Z轴运动模块2主要实现打印平台上下移动功能，实现打印层层叠加，主要由运动部件及周边附件组成；参见图5所示，运动相关部件由步进电机2201，小同步带轮2202，同步带2203，大同步带轮2204，固定螺母2205，丝杆固定座2206，螺母座2207(含丝杆螺母)，固定连接板2208，导轨滑块2209，限位片2210，丝杆2211，导轨2212，光电开关2213，丝杆支撑座2214，Z安装基座2215，罩子2101组成。

Z轴的运动由步进电机2201驱动，通过小同步带轮2202及同步带2203，大同步带轮2204带动丝杆2211的运动，丝杆2211的旋转运动带动固定连接板2208，固定连接板2208连接平台模块3上下移动。

此外，Z轴运动模块2的周边附件包括Z模块罩子2101、第一Z模块遮盖板，管子绕线盖板，拖链，第二Z模块遮盖板，拖链固定片(这些在图中均未画出)；拖链内部包覆水管及电气线路。

上述平台模块3包括：平台控温模块；平台控温模块包括：DLP平台控温模块和LCD平台控温模块；打印平台包括：DLP打印平台和LCD打印平台；DLP平台控温模块设置于DLP打印平台上，LCD平台控温模块设置于LCD打印平台上；DLP平台控温模块和LCD平台控温模块，分别用于根据打印指令中的打印平台温度参数，控制对应打印平台的温度升高或者降低，以使打印平台满足打印平台温度参数；其中，打印平台温度参数包括DLP打印平台温度参数或LCD打印平台温度参数。

上述DLP平台控温模块和LCD平台控温模块均包括：第一制冷片和第一导热块；第一制冷片，用于根据电气控制模块1的温度调节指令实现制冷或加热；第一导热块，用于将第一制冷片的能量传递至对应打印平台，以实现对打印平台的温度调节。

上述平台模块3还包括固定连接调整模块；固定连接调整模块包括：手柄凸轮和榭块；榭块上设置有卡槽；通过旋转手柄凸轮将打印平台固定于卡槽内；通过固定连接调整模块可拆卸的安装打印平台。

上述平台模块3的具体结构参见图6所示，平台模块3包括平台控温模块和固定连接调整模块；固定连接调整模块由固定连接模块和打印平台固定模块组成；即平台模块3包括：固定连接模块31、平台控温模块32和打印平台固定模块33三个部分。

其中，固定连接模块31主要由调节螺丝3101，圆柱销3102，平台Z运动连接件3103，拉簧3104，平台调平连接板3105组成；固定连接模块31通过螺丝固定在Z运动模块上的固定连接板2208，平台调平连接板3105和平台Z运动连接件3103通过拉簧3104，圆柱销3102以及调节螺丝3101固定在一起，并可以通过三颗调节螺丝3101实现平台的调平。

平台控温模块32包括水冷板3201，平台水冷板固定块3202，第一制冷片3203，第一导热块(A导热块3204和B导热块3206)和导热块固定3205；平台水冷板固定块3202通过螺丝将水冷板3201固定在平台调平连接板3105上，A导热块3204通过螺丝将制冷片3203固定在平台水冷板固定块3202上，并保证制冷片3203与水冷板3201有良好的接触，导热固定块3205通过螺丝将B导热块3206，控制电路板3207(图中未画出)固定在平台水冷板固定块3202上，并保证在一定的压力下，B导热块3206与A导热块3204有良好的接触；平台控温模块32通过电路板的控制，能够实现制冷片3203制冷或发热，并通过A导热块3204和B导热块3206传递给打印平台3303，与此同时，水冷板3201通有冷却水路，为制冷片3203散热，从而实现打印平台的精确温度控制，温控范围为5-60℃。

打印平台固定模块33主要由手柄凸轮固定块3301，手柄凸轮3302，打印平台3303和榭块3304组成；其中，榭块3304、手柄凸轮固定块3301通过螺丝分别固定在平台调平连接板3105，手柄凸轮3302固定在手柄凸轮固定块3301，并可以自由旋转；榭块3304上有卡槽，用于打印平台3303的定位和限位；打印平台3303有三种规格，分别为20mmx20mm，40mmx40mm，60mmx60mm，如图7所示。

如图8所示，当逆时针(从下往上看)旋转手柄凸轮3302，使手柄凸轮3302边缘位置远离榭块3304，此时可以将打印平台3303卡在榭块3304的卡槽内，顺时针旋转手柄凸轮3302，使手柄凸轮3302边缘与打印平台3303紧密接触，此时打印平台3303处于固定状态，且与B导热块3206有良好的接触，保证热量的传递，实现控温效果，即可以进行后续的调平打印工作等。

基于平台模块的上述结构，打印平台的安装和拆卸十分方便，打印平台3303的安装方法如下：

S1：逆时针选择手柄凸轮3302，使凸轮边缘远离榭块3304；

S2：放置打印平台3303，卡入榭块3304的卡槽，实现定位；

S3，顺时针旋紧手柄凸轮3302，使手柄凸轮3302与打印平台3303紧密接触。

打印平台3303的拆卸方法如下：

S1:逆时针旋转手柄凸轮3302，使打印平台3303与手柄凸轮3302脱离；

S2：沿着榭块3304的卡槽取下打印平台3303；打印平台3303有三种规格20mmx20mm，40mmx40mm，60mmx60mm(打印面积)，因此可以实现快速拆装和切换，操作非常便利。

上述液槽模块4包括DLP液槽模块和LCD液槽模块；DLP液槽模块和LCD液槽模块均包括：液槽控温模块和液槽系统；液槽系统包括液槽本体；液槽控温模块设置于液槽本体上；液槽控温模块用于：根据打印指令中的液槽温度参数，控制液槽本体的温度升高或者降低，以使液槽本体满足液槽温度参数。

进一步的，上述液槽控温模块包括：第二制冷片和第二导热块；第二制冷片，用于根据电气控制模型的温度调节指令实现制冷或加热；第二导热块，用于将第二制冷片的能量传递至液槽本体，以实现对液槽本体的温度调节。

上述液槽模块4包括液槽系统41，液槽控温模块42和液槽固定模块43。

其中，液槽系统41的具体结构参见图9所示，包括保温罩4101，液槽本体4102，定位销4103，液槽底板4104，离型膜4105和液槽固定板4106；保温罩4101通过螺丝与液槽本体4102固定，保温罩4101和液槽本体4102之间填充保温材料，对液槽起保温隔热作用，更加高效迅速控制液槽温度，同时保温罩4101亦可对自动补液的管子起到固定作用；定位销4103直接通过螺纹拧在液槽本体4102上，液槽底板4104、离型膜4105、液槽固定板4106三者按照顺序，通过螺丝固定在一起，再把这三者通过螺丝固定在液槽本体4102上，通过调节螺丝，可以张紧离型膜4105；定位销4103在液槽系统41放置在整个打印机系统中起到定位作用；离型膜4105能够有效分离打印模型，使打印模型粘结在打印平台3303上，而不是黏在液槽本体4102或其他承载平面上，液槽本体4102一侧是透明的观察窗，其作用是用于检测液槽本体4102内液体的余量是否充足，若不充足，则会启动补液动作，从而避免打印过程中材料不足而打印失败。

进一步地，如图10，液槽系统41有三种规格，外形尺寸一致，内槽尺寸分别匹配20mmx20mm，40mmx40mm，60mmx60mm的打印平台(3303)；在打印机系统中，三种槽可以迅速切换。

液槽控温模块42由两块活动水排控温和一个固定水排控温组成，如图11，能够实现分布式控温，可控高温和低温。其中，如图12所示，活动水排控温由按压板4201，第一水冷壳体4202，锥面轴4203，第一水排4204，弹簧座4205，第二制冷片4206，第二导热块4207，楔行板4208，制冷片压盖4209，宝塔头4210组成。

第二制冷片4206固定到第一水排4204上，第二导热块4207固定在第二制冷片4206上，制冷片压盖4209通过螺丝将第二导热块4207、第二制冷片4206固定在第一水排4204上，锥面轴4203装配到弹簧座4205上底部螺丝连接，装配后的第一水排4204通过导向柱与弹簧座4205相连，楔行板4208通过螺丝固定在导向柱上，第一水冷壳体4202通过螺丝固定在弹簧座4205上，按压板4201通过螺丝固定在锥面轴4203上，最后整个弹簧座4205通过螺丝固定在打印机的平台板8101上；按下按压板4201时，弹簧座4205会往回缩，此时可以在固定和活动水排间放置液槽模块41，液槽本体4102与第二导热块4207直接接触，通过计算机控制制冷片电路板，实现第二制冷片4206的制冷或制热，通过第二导热块4207直接传递给液槽本体4102，从而实现液槽控温功能。

如图13所示，固定水排控温由第二水冷壳体4211，第二水排4212，第二制冷片4206，第二导热块4207，制冷片压盖4209，宝塔头4210组成；第二制冷片4206固定到第二水排4212上，第二导热块4207固定在第二制冷片4206上，制冷片压盖4209通过螺丝将第二导热块4207、第二制冷片4206固定在第二水排4212上，两侧对称，同样方式安装；第二水冷壳体4211通过螺丝固定在第二水排4212上，最后整个第二水排4212通过螺丝固定在打印机的平台板8101上；固定水排控温与活动水排控温配合使用，固定水排控温本身固定不能活动，控温原理同活动水排。

如图14，液槽固定模块43由液槽定位销4301，旋转销座4302，固定销钉4303，旋转销门4304组成，无需通过螺丝等连接方式固定，固定简单，操作方便；液槽定位销4301、液槽系统中的定位销4103匹配，起到定位作用；旋转销座4302固定在打印机平台板8101上，旋转销门4304通过固定销钉4303安装在旋转销座4302上，旋转销门4304可以绕固定销钉4303旋转；当液槽系统41中的定位销4103插入液槽定位销4301中时自动定位；当液槽系统保温罩4101触及液槽定位销4301时，即可停止推动液槽，然后推动旋转销门4304，扣在液槽系统41的定位销4103上，液槽系统41随即被固定，不会随着打印过程中拉膜而上下移动。

另外，上述3D打印设备还包括监控模块；DLP液槽模块和LCD液槽模块还均包括：多个压力传感器；压力传感器设置于液槽本体的下方；监控模块，用于获取打印过程中压力传感器的压力变化值，在压力变化值满足压力阈值时，控制Z轴运动模块下降指定高度，继续打印；在压力变化值不满足压力阈值时，暂停打印，发送报警提示。

基于液槽模块的上述结构，液槽系统(含液槽本体4102)的安装和拆卸十分方便，液槽系统41的安装方法如下：

S1：打开旋转销门4304；

S2：按下按压板4201，同时插入液槽41，使定位销4103与液槽定位销4301配合；

S3：通过旋转销门4304的旋转，正好卡住液槽上的定位销4103，液槽系统41就被固定了。

液槽系统41(含液槽本体4102)的拆卸过程如下：

S1：通过旋转销门4304的旋转，使其脱离定位销4103；

S2：按下按压板4201，同时拔出液槽系统41，使液槽系统41脱离，取出液槽系统41；液槽本体4102有三种规格20mmx20mm，40mmx40mm，60mmx60mm(匹配打印平台3303)，因此可以实现快速拆装和切换，操作非常便利。

参见图15所示，上述屏幕模块5由屏幕51，屏幕安装板52，驱动板盖板53，屏幕驱动板54，驱动板安装板55，HDMI线56，type C线或micro usb数据线57组成；将屏幕51安装在屏幕安装板52上，驱动板安装板55通过螺丝固定在屏幕安装板52上，将屏幕51与屏幕驱动板54相连，屏幕驱动板54通过螺丝固定在驱动板安装板55上，屏幕模块5通过HDMI线56和micro usb数据线57通信与供电，最后安装在打印机的平台板8101上，通过屏幕锁紧螺母锁紧屏幕模块5。

上述屏幕模块5切换的操作方法如下：

屏幕51通过排线与屏幕驱动板54相连，这三者固定在屏幕安装板52、驱动板安装板55和驱动板盖板53上，形成一个整体模块化；控制板卡与屏幕通信只需要通过HDMI线56，type C或micro usb数据线57(屏幕驱动板55供电)相连接即可。拆装整个模块，只需要拧松或拧紧屏幕锁紧螺母取下或装上整个屏幕模块5，再插拔type C线或micro usb数据线57和HDMI线56即可，避免对屏幕FPC排线插拔的直接操作，从而提升操作的可靠性和安全性，避免屏幕的损坏。

上述光源模块6由LCD光源模块61和DLP光源模块62组成；其中，LCD光源模块集成有多种波段的灯珠，比如一块板上集成三种波段灯珠(385nm，405nm，450nm),阵列均匀分布，每种灯珠呈5x5排列，可以任意切换波段光源进行3D打印，切换迅速，功率可调，软件界面只要输入对应的百分比即可。DLP光源模块包括DLP光机。LCD光源模块，用于根据模型打印指令中的LCD光源波段，输出LCD光源波段对应的LCD光源；DLP光源模块，用于通过DLP光机在DLP打印平台上显示接收到的目标模型的图像。

上述电气控制模块1，还用于接收终端设备发送的分层切片，并根据分层切片的截面面积和功率信号，确定打印每层分层切片的目标光源的目标功率；其中，目标光源包括DLP光源和/或LCD光源；目标功率包括DLP目标功率和/或LCD目标功率；DLP光源模块，还用于根据电气控制模块1发送的DLP目标功率，调节DLP目标光源的输出功率；LCD光源模块，还用于根据电气控制模块1发送的LCD目标功率，调节LCD目标光源的输出功率。

上述功率信号包括预设最高功率和预设最低功率；电气控制模块1还用于：将指定层数的分层切片的目标光源的输出功率确定为预设最高功率；将除指定层数的分层切片以外的目标分层切片的最小截面面积与预设的截面阈值比较，从预设最高功率与预设最低功率之间，确定打印每层目标分层切片的目标光源的输出功率。

上述光源模块的具体结构可参见图16所示，LCD光源模块61主要由LCD光源防尘罩611，散热风扇612，LCD灯板613，LCD灯板安装基板614；散热风扇612固定在LCD光源防尘罩611上，然后将LCD光源防尘罩611、LCD灯板613通过螺丝固定在LCD灯板安装基板614上，LCD灯板安装基板614通过螺丝固定在相应的支架上，最后整个模块通过螺丝固定在机架及外壳模块9和DLP光源模块62上；散热风扇612通过LCD光源防尘罩611不仅给LCD灯板613散热，还能通过光源防尘罩611中的引流结构，将部分风吹下屏幕模块51，从而实现对屏幕51的散热冷却，减缓屏幕51在LCD灯板612产生的紫外线暴露中的温升，从而保护屏幕；LCD光源防尘罩611不仅可以防尘，还避免多余光线对其他部件的老化折损。

参见图17所示，DLP光源模块62由DLP光源防尘罩621，DLP光机622，棱镜623，棱镜固定块624，DLP安装基座625组成；光机622通过螺丝固定在DLP安装基座625上，DLP安装基座625安装在机架上，棱镜623固定在棱镜固定块624上通过螺丝压紧，棱镜固定块624通过螺丝固定在DLP安装基座625上，DLP光源防尘罩621通过螺丝固定在棱镜固定块624上；DLP光机622通过交换器和HDMI分配器接收计算机发来的指令，发出相应的图像，通过棱镜623反射，透过石英玻璃8102和离型膜4105，抵达打印平台3303，同时Z轴运动模块2上下移动带动打印平台3303实现打印动作，从而实现DLP 3D打印功能；DLP光源防尘罩621起到保护作用，保护光路，避免光路污染；棱镜623采用99％以上反射率的镀膜介质，有效减小光路反射损失；DLP光机622功率可调，调试方便，直接输入相应的系数即可调功率大小。

进一步的，上述补液模块与上述液槽模块连接；补液模块包括挤出模块和液位检测模块；液位检测模块与电气控制模块1连接，挤出模块中设置有补液料筒；液位检测模块，用于检测液槽内的材料量，并将材料量不足时的电信号发送至电气控制模块1；挤出模块，用于在接收到电气控制模块1发送的补液信号时，推动补液料筒以挤出材料。

上述补液模块的具体结构如图18所示，所述补液模块7由挤出模块71和液位检测模块72组成；其中，参见图19所示，挤出模块71由料筒(含鲁尔接头)7101，补液外观罩7102，补液安装基板7103，轴承座7104，光电开关7105，导轨滑块7106，丝杆螺母连接座7107，丝杆7108，导轨7109，联轴器7110，步进电机7111，推片7112，限位挡片7113，丝杆螺母7114，电机固定座7115组成；导轨7109和导轨滑块7106通过螺丝固定在补液安装基板7103上，光电开关7105通过螺丝固定在补液安装基板7103上，丝杆螺母7114旋转装入丝杆7108，丝杆螺母连接座7107套在丝杆螺母7114上通过螺丝固定，丝杆7108装入轴承座7104，轴承座7104通过螺丝固定在补液安装基板7103上，丝杆螺母连接座7107通过螺丝固定在导轨滑块7106上，推片7112通过螺丝固定在丝杆螺母连接座7107上，限位挡片7113通过螺丝安装在丝杆螺母连接座7107上，电机固定座7115通过螺丝固定在补液安装基板7103上，步进电机7111通过联轴器7110与丝杆7108相连，并通过螺丝固定在电机固定座7115上，补液外观罩7102通过螺丝固定在补液安装基板7103上，料筒7101固定在补液外观罩7103上，并通过弹簧片实现预紧，四氟乙烯管套在料筒7101上，另一端连接液槽模块41的保温罩4101上，由步进电机7111驱动，通过联轴器7110带动丝杆7108旋转，丝杆7108旋转带动丝杆螺母7114和丝杆螺母连接座7107做直线运动，从而带动推片7112运动，进而推动料筒7101挤出相应材料，并通过四氟乙烯管推送到液槽本体4102内，实现材料补给功能。

如图20所示，上述液位检测模块72由液位传感器固定座721和液位传感器722组成；液位传感器722通过螺丝固定在液位传感器固定座721内，液位传感器固定座721通过磁钢固定在打印机平台板8101上，液位传感器722是一款电容式传感器，能够感知周边电容的变化，从而输出相应的电信号，液槽本体4102的观察窗是塑料材质，仅2mm厚，液位传感器722能透过该塑料薄片，感知内部电容的变化，当液槽内液体不足时，电容会发生相应的变化，液位传感器722输出液体不足的信号，计算机处理该信号，并输出命令给补液挤出模块71，进行补液操作。

上述机架及钣金外壳模块8由平台板8101，石英玻璃8102及相关外壳钣金组成(图中均未画出)；其中屏幕锁紧螺母59用来锁紧屏幕模块5，平台板8101用来放置补液模块7，液槽模块4，屏幕模块5的承接板；石英玻璃8102是DLP 3D打印液槽与光源之间的过渡承受平台，有利于成型。

上述电气控制模块1主要由电源接口，网口，启动按钮，急停按钮，水排，水泵，交换器，水流检测模块，散热风扇，控制板卡，3D打印图像处理单元，以及相互之间连接的电气线路和水流管路组成；通过控制Z轴运动模块2，平台模块3，液槽模块4，屏幕模块5，光源模块6，补液模块7，以实现DLP和LCD两种打印模式的灵活切换，根据需求自定义切换LCD的不同波段光源，以及自定义设定输出光源功率大小；实现打印平台和打印液槽独立双向控温；实现打印液槽的自动补液功能；实现在打印过程中的实时自动监控，及时反馈打印状态，并做出相应的操作。

如图21，本申请提供一种3D打印系统，该系统在运行时，与计算机连接，对打印模型进行自适应分层，然后将打印信息传输给电气控制模块。在进行DLP模型打印时，由Z轴运动模块、平台模块、液槽模块、补液模块、光源模块中的DLP光源协同完成模型打印；在进行LCD模型打印时，由屏幕模块进行3D打印图像的呈现，结合Z轴运动模块、平台模块、液槽模块、补液模块、屏幕模块、光源模块中的LCD光源协同完成模型打印；在3D打印系统运行时，液槽模块中的液槽控温模块、平台模块中的平台控温模块会同步启动，协同相应的风扇、水泵、水流检测模块完成控温操作；补液模块协同液位检测模块实时对液槽模块进行打印材料的补液；电气控制模块对模块打印过程进行实时监控。

基于上述3D打印系统进行3D打印的具体操作方法如下，参见图22：

S1:按下启动按钮，机器开启，打开罩壳1；

S2:整机消毒，主要包括平台板8101、石英玻璃8102、屏幕51、打印平台3303、液槽本体4102，用75％浓度酒精擦拭消毒，对于非生物活性材料打印可以视情况忽略本步骤；

S3:安装相应的液槽本体4102和打印平台3303到对应各工位上(DLP打印或LCD打印或者两处同时安装)，安装补液料筒7101；

S4:开启上位机软件，进行如下相关设置：

A、光源选择，LCD有三种光源385nm,405nm,450nm，DLP有一种光源405nm，选择后确定；输入对应的功率因子，并按enter确认；或同时选择LCD和DLP两种光源(可以同时进行DLP和LCD 3D打印)；

B、温度控制，此处有四个独立控温，包括DLP打印平台，DLP液槽，LCD打印平台，LCD液槽，根据材料的最佳使用温度和打印工艺输入相应的温度，并按enter确认控温；

C、根据实际打印情况，确定是否需要自动补液功能，若需要，选择自动补液选项即可；

D、变功率设置，输入最低功率和最高功率即可；若未输入，默认为A步骤选择的功率；

E、过程监控设置，选择后，会对打印过程进行实时监控，出现异常或打印失败会停止打印；

F、导入模型，切片，进行打印；

S5:打印完后，取下打印平台，再进行模型的后处理工作。

在利用上述3D打印设备进行模型打印的过程中，平台模块和液槽模块的独立控温过程如下，参见图23所示：

首先通过上位机软件，在平台和液槽控温分别输入需要的设定值，按enter键确认控温；打印平台分为DLP打印平台和LCD打印平台，液槽模块分为DLP液槽模块和LCD液槽模块，四个均可独立控温，相互独立。

然后上位机传输指令给控制板卡，控制板卡通过PID控制(PID控制，比例积分微分控制，具有算法简单、鲁棒性好，可靠性高等特点)给半导体第一制冷片3203、第二制冷片4206(半导体制冷片是根据帕尔贴效应制造的一种新型制冷元件，具有制冷速度快、温差大、热转换效率高，结构紧凑等优点)输入相应的电压和电流，实现制冷或加热功能。液槽模块和平台模块分别都有独立的制冷片控制，与打印平台3303接触的B导热块3206及与液槽本体4102接触的第二导热块4207均有相应的温度传感器，可以实时快速检测打印平台3303及液槽本体4102的温度，温度传感器读取相应的数值，并反馈给控制板卡，控制板卡判断读取的实际值与设定值的偏差，继续通过PID运算给相应的制冷片3203、4206输入相应的电压和电流，温度传感器继续读取实际温度，传输给控制板卡进行控制，循环往复控制，直至实际温度与设定温度偏差小于0.1℃。

在利用上述3D打印设备进行模型打印的过程中，自动补液和液位检测的操作方法如下，参见图24所示：

S1：在液槽本体4102中添加材料，也可以通过自动补液实现；

S2：层层打印；

S3：打印过程中，每10层(可根据需要设置，优选设置5-50层)，液位传感器721会根据检查到的电容变化来测定液槽本体4102中的材料是否充足；

S4：若S3中检测到余料不足，则检测补液料筒7101中的余料是否充足；

S5：若S4中检测补液料筒7101余料不足，则上位机提示“余料不足，暂停打印”，此时需要在补液料筒7101中添加材料，再进入S4检测步骤；

S6：若S4中检测补液料筒7101余料充足，则进行补液操作；

后续进入S2-S6循环动作，以在模型打印过程中保持液体材料充足。

本申请实施例还提供一种模型打印过程中变功率的操作方法：

S1：在上位机软件设定打印功率，输入最小值，最大值，典型值；

S2：启动打印时，设定起始数层实施最大功率打印，如先打印1-6层；

S3：根据S2设定的打印层数，后续打印的层进行打印截面分析，如打印7层，对打印截面进行分析，上位机软件会自动计算截面中最小区域面积A0，若A0＜A1，则实施最大功率W1打印；若A1≤A0＜A2，则实施功率W2打印；若A2≤A0＜A3，则实施功率W3打印；若A3≤A0＜A4，则实施功率W4打印，若A0≥A4，则实施最小功率W5进行打印。

其中，W1、W2、W3、W4、W5为根据需要设定的相应打印功率，其中打印功率依次递减，即W1＞W2＞W3＞W4＞W5。

具体实施时，电气控制模块1可以根据打印模型的分层截面面积、分层厚度和打印材料，控制对应分层的目标光源输出功率；

比如，打印模型的预设分层层数N：

N＝h/D；其中，D为设定的分层厚度常量；h为打印模型的高度；

采用打印材料Mj，第k分层的目标光源输出功率Pk：

若Sk∈[Sij，S(i+1)j]，则Pk＝Pij；

其中，S为第k分层截面面积，i、j和k均为正整数；

[Sij，S(i+1)j]，为采用打印材料Mj，设定的分层截面面积阈值范围；Pij为与设定的分层截面面积阈值范围[Sij，Si+1j]，相匹配的目标光源输出功率；j的取值不同，对应打印材料Mj的种类不同；i的取值不同，设定的分层截面面积阈值范围[Sij，Si+1j]不同，相匹配的目标光源输出功率Pij不同。

若k＞N-1，则分层结束；

若k≤N-1，则计算第k分层与打印模型边缘交线处的法向量α与水平面的夹角ak；

若ak∈[B0，B1]，则保留第k层的分层厚度D；

若连续y层以上的分层满足[B0，B1]，则合并y个分层，作为一层，对应分层的层厚为y*D，对应分层的目标光源输出功率为y*Pij；

若ak∈[B1，B2]，则保留第k分层，对应分层的目标光源输出功率为Pij；

若ak∈[B2，B3]，则将第k分层分成两层，每层层厚为D/2，对应分层的目标光源输出功率为Pij/2；

若ak∈[B3，B4]，则将第k分层分成三层，每层层厚为D/3，对应分层的目标光源输出功率为Pij/3；

其中，y≥2，且y为整数；0≤B0＜B1＜B2＜B3＜B4≤90°为设定的角度阈值范围；k为正整数。

本申请实施例还提供一种模型打印过程中自适应分层的操作方法，如图25、图26所示：

S1:对STL模型进行处理，使Zmin＝0，Zmax＝模型高度h；

S2:设定常规层厚layer thickness，该分层层厚下的总层数为n；

S3:当第1层时，即i＝1，启动分层；

S4:在模型分层过程中，判断i≤n-1，如果否，分层结束；如果是，对分层过程做进一步判断；

S5:当截面Z＝i*layer thickness与模型交线，交线处的法向量与XY水平面的夹角(锐角)，取最大值Bi，并分层厚度不一的自适应分层：

A、如0°≤Bi≤30°，若只有一层，则保留层厚layer thickness，若连续2层出现此角度，则两层合并成一层，层厚2*layer thickness；若连续3层以上出现此角度，则每三层合并成一层，层厚3*layer thickness；

B、如30°＜Bi≤55°，此区域保留常层厚度；

C、如55°＜Bi≤75°，每一层拆成两层layer thickness/2；

D、如75°＜Bi≤90°，每一层拆成三层layer thickness/3。

S6：最终形成分层厚度不一的自适应分层切片。

自适应结果：

如图26-1所示为同样层厚的打印效果，圆弧轮廓为理论轮廓，方形台阶为实际打印轮廓；

如图26-2所示为变层厚的打印效果，圆弧轮廓为理论轮廓，方形台阶为实际打印轮廓，显然自适应变层厚的打印效果要优于层厚不变的打印效果；

如图26-3所示为模型表面上的点的法向量与水平面的夹角，其中a＞c＞b，b＝0°，夹角大小反应了模型坡度，夹角越大坡度越缓，夹角越小坡度越陡；夹角90°时，模型该边缘与水平面相切或直接呈水平状态；夹角为0°时，模型该边缘处于垂直状态或与垂直的面相切；因此，夹角越大，分层需要越精细，夹角越小，分层厚度可以越大。

本申请实施例的3D打印系统还提供打印过程的监控功能，监控检测是利用在液槽系统41下方均匀分布4个压力传感器实现的，在DLP/LCD打印过程中，每打印完一层，Z轴运动模块2会拖动平台模块3向上移动一段距离，在移动过程中，打印模型与底部离型膜4105会有粘结力，会有“撕扯”过程，对离型膜4105会有向上的拉力，压力传感器能够感知压力变化；若打印失败，模型粘在离型膜4105上，打印平台3303向上移动过程中，对离型膜4105几乎没有拉力变化或者极小，因此可以通过压力传感器的变化来判断打印是否成功。具体方法流程，如图27所示：

S1：上位机导入模型，设置相关的参数，温度，功率及是否补液等，此时上位机自动计算每层离型膜拉力的范围(不同截面积拉力不一致)；

S2：开始打印；

S3：判断当前打印层数是否小于总层数，如果否，打印结束；如果是，Z轴抬升高度h；

S4：在打印平台抬升过程中，下位机读取压力传感器的变化值ΔFi；

S5：上位机判断ΔFi是否在i层允许变化拉力波动内；若在波动范围内，则Z轴下降h-t(t为层厚)；继续S2-S5循环；

S6：在S5中，ΔFi超出允许波动范围时，暂停打印，并发送报警提示；

S7：报警；

S8：检查并消除报警；

S9：结束打印或继续打印。

本申请实施例提供一种安全操作方法，如图28所示，在打印机平台板8101下方装有安全开关8304，平台板8101上装有上下自由活动的回弹销轴8301，回弹销轴8301和平台板8101之间装有压簧8302，该压簧8302能将回弹销轴8301往上弹，安全开关片8303安装在回弹销轴8301上；安全开关8304属于常闭状态，触发时，回路断开；不触发时，回路处于通路状态。具体工作状态是：

A、当罩壳模块9处于打开状态时，回弹销轴8301在压簧8302的作用下往上弹，此时安全开关片8303和回弹销轴8301一起往上弹，安全开关片8303触发安全开关8304，整个控制回路属于断路状态，打印机所有动作都停止；

B、当罩壳模块9处于关闭状态时，罩壳模块9会往下压回弹销轴8301，安全开关片8303也跟着回弹销轴8301向下移动，此时，安全开关片8303脱离安全开关8304，属于未触发状态，系统回路处理通路状态，整个打印机动作可以正常运行；

因此，一旦打开罩壳模块9，打印机所有动作均中止，因而可以免受机械或者激光等伤害。

应用案例一：

自研生物材料PEGDA，含PEGDA 5-35％的水溶液，分子量200-600；含405nm光引发剂0.1-1％。

生物材料价格较贵，在研发过程中，一次配料一般在10mL甚至以下，比较适合本打印机20mmx20mm的液槽，所需光源波长405nm，采用DLP打印；具体打印方法如下：

第一步：在DLP打印工位上，安装20mmx20mm的液槽，液槽通过定位销4103与液槽定位销4301实现快速定位，并通过旋转销门4304实现快速固定；安装20mmx20mm的打印平台，卡在榭块3304上的卡槽，实现迅速定位，并通过旋转手柄凸轮3302旋紧打印平台，实现快速固定；安装补液料筒7101，其内部装入打印的PEGDA材料；

第二步：打开上位机软件：

1.选择相应的打印工艺DLP打印工艺，波长405nm；输入功率因子1000(此步为调节光源功率)

2.分别输入DLP打印平台控制温度10℃及DLP液槽控制温度10℃，按enter确认；

3.选择手动自动补液功能，使补液料筒7101中的PEGDA，通过四氟乙烯管输送到打印的液槽中；

4.导入要打印的模型，选择合适的摆放位置，选择合适的工艺参数(单层固化时间3-10s，分层厚度0.02-0.1mm)，生成切片；

5.选择开始打印，此时系统进入全自动打印过程；

第三步：打印结束后，取下打印平台；

第四步：相应的后处理，得到所需的成品，进行后续的测试或使用。

注：在DLP 405nm波段打印工艺下，模型具有较好的成型效果。

应用案例二：

可见光材料，材料型号为PLCD-N，供应商为潘多拉；蓝光(可见光波段为450-460)：所述材料为可见光材料，常用波段为450nm。LCD打印；本次要打印的模型耗材预计约100mL。

第一步：在LCD打印工位上，安装60mmx60mm的液槽，液槽通过定位销4103与液槽定位销4301实现快速定位，并通过旋转销门4304实现快速固定，并在液槽中添加大概80mL材料；安装60mmx60mm的打印平台，卡在榭块3304上的卡槽，实现迅速定位，并通过旋转手柄凸轮3302旋紧打印平台，实现快速固定；安装补液料筒7101，其内部装入打印的可见光材料(补液料筒7101及四氟乙烯管均做避光处理)；

第二步：打开上位机软件：

1.选择LCD打印工艺，波长选择450nm；输入功率因子50(此步为调节LCD光源功率)

2.分别输入LCD打印平台控制温度30℃及LCD液槽控制温度30℃，按enter确认，实现控温；

3.补液模块7中勾选自动补液功能，能够实现自动补液功能，打印过程中，每10层(可根据需要设置，优选设置5-50层)，液位传感器721会根据检查到的电容变化来测定液槽本体4102中的材料是否充足；若检测到余料不足，则检测补液料筒7101中的余料是否充足；若检测补液料筒7101余料不足，则上位机提示“余料不足，暂停打印”，此时需要在补液料筒7101中添加材料；若检测补液料筒7101余料充足，则进行补液操作；

4.导入要打印的模型，选择合适的摆放位置，选择合适的工艺参数(老化层固化时间10-20s，普通层固化时间3-8s，层厚0.05mm)，生成切片；

5.选择开始打印，此时系统进入全自动打印过程；

第三步：打印结束后，取下打印平台；

第四步：相应的后处理，得到所需的成品，进行后续的测试或使用。

注：在LCD 450nm波段打印下，模型具有较好的成型效果。

应用案例三：

两种生物材料的对比试验

材料1：自研GelmA材料，含GelmA 5％-15％的水溶液，含405nm光引发剂0.1-1％；

材料2：自研GelmA材料，含GelmA 15％-25％的水溶液，含405nm光引发剂0.1-1％；

两种生物材料均能吸收405nm光源并固化，同时打印，并根据打印结果做相应性能对比。

第一步：在DLP打印工位上，通过旋转销门4304，快速卸下原先安装的液槽；安装20mmx20mm的液槽，液槽通过定位销4103与液槽定位销4303实现快速定位，并通过旋转销门4304实现快速固定；安装20mmx20mm的打印平台，卡在榭块3304上的卡槽，实现迅速定位，并通过旋转手柄凸轮3302旋紧打印平台，实现快速固定；同时在LCD打印工位上，通过旋转销门4304，快速卸下原先安装的液槽；安装20mmx20mm的液槽，液槽通过定位销4103与液槽定位销4301实现快速定位，并通过旋转销门4304实现快速固定；安装20mmx20mm的打印平台，卡在榭块3304上的卡槽，实现迅速定位，并通过旋转手柄凸轮3302旋紧打印平台，实现快速固定；

第二步：打开上位机软件：

1.选择相应的打印工艺LCD打印工艺，波长选择405nm；输入功率因子80；选择DLP打印工艺，波长405nm，输入功率因子200；此时两者功率接近，并勾选同时打印选项；

注：LCD与DLP的功率因子比例系数是不一致的。

2.DLP及LCD的打印平台液槽温度均设为10℃，按enter确认，实现控温；

3.消除勾选的自动补液功能，液槽中的材料足以实现打印对比；

4.导入要打印的模型，选择合适的摆放位置，选择合适的工艺参数(共同打印参数，固化时间5-30s，层厚0.05mm)，生成切片；

5.选择开始打印，此时LCD和DLP均进入全自动打印过程；

第三步：打印结束后，取下DLP及LCD打印平台；

第四步：相应的后处理，得到所需的成品，进行后续的测试，对比两种材料的特性。

注：两种材料的测试所得的成纤维细胞存活率百分之九十以上，证明同时打印的工艺的可行性。

本申请实施例所提供的3D打印设备及系统的优点如下：

1、打印平台模块的优点：

(1)打印平台可以实现快拆、快装，无需通过螺丝固定，操作便利；

(2)可以切换三种不同大小平台进行打印，三种平台的打印面积为20mmx20mm，40mmx40mm，60mmx60mm；

(3)打印平台一体化清洁方便，本申请的单独打印平台就一个零件，而市场上多数设备都是好几个零件组装成一个平台；

(4)可以同时固定两块打印平台，同时打印。

2、屏幕模块化的优势：拆装时，仅需拆除micro usb数据线58和HDMI线57，维护方便，同时方便客户自己更换，支持不同分辨率(甚至不同尺寸)的屏幕的切换。

传统单屏幕的使用缺点：传统的单屏幕使用是将屏幕排线与控制板直接相连，在拆装过程中，由于屏幕的排线非常脆弱，极容易扯断，造成无法使用和浪费。

3、目前市场上的相关打印机在控温上的不足：只支持单向控温，不支持双面控温，即可以加热，不能控制低温；针对这些不足，本申请能够支持平台和液槽双向独立控温，既可以加热也可以制冷，采用PID运算，控制精准，控温范围10-50℃；温度偏差值小于0.1℃。

4、目前的传统的补液技术一般用原装储料桶倒立，通过阀门或者泵的方式进行补液操作，不足在于：储料桶较大，对于较贵的研发材料实用性不高，占用的空间也较大；本技术可以有效避免必须采用原装的料筒的弊端，而且体积相对小，装料方便，通过挤出机构可以实现精准补料，非常适合新研发材料测试及其他场合。

5、补液模块的特点是：

(1)采用独特的电容式传感器，部件少，体积小结构及安装简单；

(2)非接触式检测，可以检测透明液体；不同规格液槽的更换无需调整液位传感器；

(3)每隔10层(可设置5-50层)，可以大大提高检测和打印效率；

对比市场上机器的液位检测模块大都采用液位激光传感器或者浮球液位检测。其中，液位激光传感器普遍价格高，相对体积大，检测透明液体需要特制的激光传感器；而浮球液位检测，机构相对复杂，体积相对较大，属于接触测量，容易污染材料，不容易更换液槽；光敏材料固化后会影响检测；本申请的检测方案简单，而且能避免现有传统液位检测的弊端。

6、目前主流的打印平台和液槽拆装，都是通过螺丝拆装，部分需要借助工具，操作相对繁琐；本申请的打印平台和液槽拆装避免了螺纹连接，通过手柄凸轮3302，定位销4103等实现快速定位和固定；支持三种规格的打印平台3303和三种规格液槽本体4102的切换。

7、传统的LCD打印的屏幕都是单独通过屏幕的FPC排线连接到控制主板，排线长度有限，而且非常脆弱，极容易扯断或裂开，在更换过程中，非常容易损坏屏幕而导致其无法使用，并且基本没有屏幕冷却方案，屏幕容易温度过高而烧坏，还不支持更换不同类型屏幕(包括大小和分辨率)；本申请避免了屏幕通过脆弱的FPC排线直接和控制板相连，从而避免屏幕拆装过程中的损坏。

屏幕模块化另一优点在于：支持切换不同分辨率不同大小的屏幕尺寸，只需要更改和屏幕51匹配的屏幕安装板52的尺寸，即可更换屏幕大小(包括分辨率)，例如从5.5寸屏幕更换为6寸屏幕，分辨率也从1440x2560变成1620x2560，只需要更改屏幕安装板52尺寸，同时上位机只需要更改匹配的配置文件即可，而传统的单独屏幕只能限定某种特定的屏幕，无法更改。

8、传统LCD或DLP 3D打印过程中，光源功率不变，无法在打印过程中实现变更，这就可能导致部分细微结构的损坏或缺失。本申请能够在打印过程中，可以根据打印模型结构而实现变功率打印，能够更好的打印出产品的细节及提升打印效率。

9、传统LCD或DLP 3D打印过程中，分层厚度是个恒定值，无法变更，同一个模型，有些地方台阶纹路非常明显，有些地方纹路不明显。本申请能够在打印过程中，可以根据打印模型的结构而进行自适应分层，生产不同厚度的打印层厚。

10、多路光源不同波段同时控制，实现打印光源波段可调、功率可调；多路图像同时输出，实现同时打印不同材料的多个模型；高精度总线电机驱动，提高打印精度。

本申请实施例所提供的3D打印设备及系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备包括：电气控制模块、及与所述电气控制模块分别连接的Z轴运动模块、平台模块、液槽模块、屏幕模块、光源模块；所述光源模块包括：DLP光源模块和LCD光源模块；

所述电气控制模块，用于接收终端设备发送的针对目标模型的打印指令；所述打印指令包括DLP打印指令和/或LCD打印指令；

所述电气控制模块，还用于根据所述打印指令中的DLP打印指令，控制所述Z轴运动模块、所述平台模块、所述液槽模块和所述DLP光源模块协同进行DLP模型打印，得到所述目标模型；

所述电气控制模块，还用于根据所述打印指令中的LCD打印指令，控制所述Z轴运动模块、所述平台模块、所述液槽模块、屏幕模块和所述LCD光源模块协同进行LCD模型打印，得到所述目标模型；

在上述打印过程中，所述Z轴运动模块，用于控制所述平台模块中的打印平台上下移动；所述平台模块，用于提供所述打印平台并对所述打印平台进行调平；所述液槽模块，用于在模型打印时提供模型材料；所述DLP光源模块，用于在DLP模型打印时提供DLP光源；所述LCD光源模块，用于在LCD模型打印时提供LCD光源；所述屏幕模块，用于在LCD模型打印时显示所述目标模型的图像。

2.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述平台模块还包括：平台控温模块；所述平台控温模块包括：DLP平台控温模块和LCD平台控温模块；所述打印平台包括：DLP打印平台和LCD打印平台；

所述DLP平台控温模块设置于所述DLP打印平台上，所述LCD平台控温模块设置于所述LCD打印平台上；

所述DLP平台控温模块和所述LCD平台控温模块，分别用于根据所述打印指令中的打印平台温度参数，控制对应打印平台的温度升高或者降低，以使所述打印平台满足所述打印平台温度参数；其中，所述打印平台温度参数包括DLP打印平台温度参数或LCD打印平台温度参数。

3.根据权利要求2所述的3D打印设备，其特征在于，所述DLP平台控温模块和所述LCD平台控温模块均包括：第一制冷片和第一导热块；所述第一制冷片，用于根据所述电气控制模块的温度调节指令实现制冷或加热；所述第一导热块，用于将所述第一制冷片的能量传递至对应打印平台，以实现对所述打印平台的温度调节。

4.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述液槽模块包括DLP液槽模块和LCD液槽模块；所述DLP液槽模块和所述LCD液槽模块均包括：液槽控温模块和液槽系统；所述液槽系统包括液槽本体；

所述液槽控温模块设置于所述液槽本体上；

所述液槽控温模块用于：根据所述打印指令中的液槽温度参数，控制所述液槽本体的温度升高或者降低，以使所述液槽本体满足所述液槽温度参数。

5.根据权利要求4所述的3D打印设备，其特征在于，所述液槽控温模块包括：第二制冷片和第二导热块；所述第二制冷片，用于根据所述电气控制模型的温度调节指令实现制冷或加热；所述第二导热块，用于将所述第二制冷片的能量传递至所述液槽本体，以实现对所述液槽本体的温度调节。

6.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述平台模块还包括固定连接调整模块；所述固定连接调整模块包括：手柄凸轮和榭块；所述榭块上设置有卡槽；通过旋转所述手柄凸轮将所述打印平台固定于所述卡槽内；通过所述固定连接调整模块可拆卸的安装所述打印平台。

7.根据权利要求4所述的3D打印设备，其特征在于，所述液槽模块还连接有补液模块；所述补液模块包括挤出模块和液位检测模块；所述液位检测模块与所述电气控制模块连接，所述挤出模块中设置有补液料筒；

所述液位检测模块，用于检测所述液槽内的材料量，并将所述材料量不足时的电信号发送至所述电气控制模块；所述挤出模块，用于在接收到所述电气控制模块发送的补液信号时，推动所述补液料筒以挤出材料。

8.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述LCD光源模块集成有多种波段的灯珠；所述DLP光源模块包括DLP光机；所述模型打印指令还包括所述目标模型的图像；

所述LCD光源模块，用于根据所述模型打印指令中的LCD光源波段，输出所述LCD光源波段对应的LCD光源；

所述DLP光源模块，用于通过所述DLP光机在DLP打印平台上显示接收到的所述目标模型的图像。

9.根据权利要求8所述的3D打印设备，其特征在于，

所述电气控制模块，还用于接收终端设备发送的分层切片，并根据打印材料和所述分层切片的截面面积及功率信号，确定打印每层所述分层切片的目标光源的目标功率；其中，所述目标光源包括DLP光源和/或LCD光源；所述目标功率包括DLP目标功率和/或LCD目标功率；

所述DLP光源模块，还用于根据所述电气控制模块发送的所述DLP目标功率，调节所述DLP目标光源的输出功率；所述LCD光源模块，还用于根据所述电气控制模块发送的所述LCD目标功率，调节所述LCD目标光源的输出功率。

10.根据权利要求9所述的3D打印设备，其特征在于，所述功率信号包括预设最高功率和预设最低功率；

所述电气控制模块还用于：将指定层数的分层切片的目标光源的输出功率确定为所述预设最高功率；将除所述指定层数的分层切片以外的目标分层切片的最小截面面积与预设的截面阈值比较，从所述预设最高功率与所述预设最低功率之间，确定打印每层所述目标分层切片的目标光源的输出功率。

11.根据权利要求4所述的3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备还包括监控模块；所述DLP液槽模块和所述LCD液槽模块还均包括：多个压力传感器；所述压力传感器设置于所述液槽本体的下方；

所述监控模块，用于获取打印过程中所述压力传感器的压力变化值，在所述压力变化值满足压力阈值时，控制所述Z轴运动模块下降指定高度，继续打印；在所述压力变化值不满足所述压力阈值时，暂停打印，发送报警提示。

12.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备还包括：罩壳模块和机架及钣金外壳模块；上述各模块均设置于所述罩壳模块和机架及钣金外壳模块组成的壳体内；所述罩壳模块的罩壳表面呈现指定颜色，在3D打印时用于阻挡紫外光进入。

13.一种3D打印系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1-12任一项所述的3D打印设备，以及与所述3D打印设备通信连接的终端设备；

所述终端设备用于向所述3D打印设备发送模型打印指令。

14.根据权利要求13所述的3D打印系统，其特征在于，所述终端设备还用于：

接收所述目标模型和所述目标模型的分层厚度参数；根据所述目标模型的模型高度和所述分层厚度参数，确定所述目标模型的初始分层切片；

针对每层所述初始分层切片，获取该初始分层切片与所述目标模型边缘的交线，确定所述交线的法向量与水平方向的锐角夹角；

根据所述夹角，将所述初始分层切片进行合并或分层，得到所述目标模型的分层切片；将所述目标模型的分层切片发送至所述3D打印设备。

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