CN113561488A - 一种lcd光固化3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种LCD光固化3D打印机，包括树脂槽、托板和LCD液晶屏，LCD液晶屏设于树脂槽上方，托板可升降的设置在所述树脂槽中，LCD液晶屏包括第一偏光片、第二偏光片和液晶主体，第一偏光片设置在液晶主体上方，第二偏光片设置在液晶主体下方，第二偏光片与液晶主体分离并与液晶主体间隔一定距离，在光固化时，第二偏光片贴近树脂槽的液面或浸泡在树脂槽内，本发明通过将第二偏光片与LCD液晶屏分离，并将第二偏光片贴近树脂槽的液面或浸泡在树脂槽内进行3D打印，使得从LCD液晶屏的第二偏光片投影至液面的光行程大大缩短，降低了发生散光的几率，提升了投影效果，使得3D打印出来的产品精度更高。

Description

一种LCD光固化3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种可以解决散光问题的LCD光固化3D打印机。

背景技术

LCD光固化3D打印技术是通过切片软件将模型切成薄片，然后用投影仪投影幻灯片，光敏材料在各层幻灯片投影的地方进行光聚合反应硬化，形成一个薄层，然后移动模型，投影机继续播放下一层幻灯片，连续处理下一层，直至制造出3D打印对象的一种快速成型技术，相对于传统的制造技术，具有无须组装、按需打印、操作简单、制造能力强等优点，但现有的LCD光固化3D打印机由于液晶屏与光敏材料之间具有较大距离，使得工作光源从液晶屏投射到光敏材料表面的过程中发生散光，造成投影效果不佳，导致产品精度不足，一定程度上限制了LCD光固化3D打印技术向制造更高精度产品的方向发展。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种能够解决散光，提升投影效果的LCD光固化3D打印机。

本发明提供一种LCD光固化3D打印机，包括树脂槽、托板和LCD液晶屏，所述LCD液晶屏设于所述树脂槽上方，所述托板可升降的设置在所述树脂槽中，所述LCD液晶屏包括第一偏光片、第二偏光片和液晶主体，所述第一偏光片设置在所述液晶主体上方，所述第二偏光片设置在所述液晶主体下方，所述第二偏光片与所述液晶主体分离并与所述液晶主体间隔一定距离，在光固化时，所述第二偏光片贴近所述树脂槽的液面或浸泡在所述树脂槽内。

进一步的，还包括透光件，所述透光件可升降的设置在所述托板与所述液晶主体之间，所述第二偏光片设置在所述透光件上方通过所述透光件承载。

进一步的，所述透光件是菲涅尔镜片。

进一步的，所述透光件是离型膜。

进一步的，所述透光件侧边设置有刮板，沿水平方向，所述树脂槽的一侧设置有滑轨和驱动装置，所述滑轨上设置有滑动架，所述滑动架与所述透光件连接，在所述驱动装置的驱动下，所述透光件在所述树脂槽内可往复移动，使得所述刮板在所述树脂槽内与所述透光件同步运动。

进一步的，所述液晶主体可升降设置在所述第二偏光片上方。

相较于现有技术，本发明的有益效果：本发明通过将LCD液晶屏下方的所述第二偏光片与所述液晶主体分离，光固化时，将所述第二偏光片贴近所述树脂槽的液面进行3D打印，使得从所述LCD液晶屏的所述第二偏光片投影至所述液面的光行程大大缩短，降低了发生散光的几率，提升了投影效果，使得3D打印出来的产品精度更高。

附图说明

图1为本发明LCD光固化3D打印机具体实施方式示意图。

图2为本发明光机具体实施方式示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。可以理解的是，附图仅仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的连接关系仅仅是为了便于清晰描述，并不限定连接方式。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件时，它可以是直接连接到另一个组件，或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。还需要说明的是，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

还需要说明的是，本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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。

请参阅图1，本发明提供一种LCD光固化3D打印机，包括底座1、托板7、光机5、设置在所述底座1上的树脂槽2和第一升降机构3，所述树脂槽2用于盛装3D打印所需的光敏材料(未表示)，所述托板7用于承载光固化过程中的3D打印产品，所述托板7可升降的设置在所述树脂槽2中，以便在光固化过程中调节所述3D打印产品在所述光敏材料中的高度，所述光机5可升降的设置在所述第一升降机构3上，以便调节所述光机5与所述光敏材料表面的相对距离，确保每层光固化的投影效果一致，使得最终打印出来的成品精度一致。

具体的，在本发明中，所述树脂槽2的左侧设置有第二升降机构8，所述托板7与所述第二升降机构8连接，并在所述第二升降机构8的作用下，所述托板7在所述树脂槽2内的高度可根据光固化过程进行调节，以配合所述光机5进行光固化。

所述第一升降机构3设置在所述树脂槽2的后方，所述第一升降机构3上设置有连接板4，将所述光机5固定在所述连接板4下方，通过所述连接板4在所述第一升降机构3上的移动，实现所述光机5的高度调节。

请参阅图2，所述光机5包括壳体55、光源组件52、格栅板53、透镜54和除去了下偏光片513(即后述的第二偏光片513)的LCD液晶屏51，所述光源组件52、所述格栅板53、所述透镜54和所述LCD液晶屏51依次设置在所述壳体55内，所述光源组件52包括灯板522和灯珠521，所述灯珠521呈阵列设置在所述灯板522上，为所述3D打印机提供光固化时所需光源。所述格栅板53上设置有若干光通道531，所述光通道531与所述灯珠521一一对应，用于将所述灯珠521发出的光进行初步筛选，将散射角度较大的杂散光进行剔除，以便准直度较高的光通过。所述透镜54用于将经过所述格栅板53初步筛选的光进一步进行准直，使得进入到所述LCD液晶屏51的光更加准直。

所述LCD液晶屏51一般包括第一偏光片511、液晶主体512和第二偏光片513，所述第一偏光片511用于将所述光源组件52产生的光束转换为偏振光，所述液晶主体512通过改变电压来改变其内部的液晶分子的排列状况，以达到选择性透光的目的，所述第二偏光片513用于解析经所述液晶主体512电调制后的偏振光，产生明暗对比，显示出深浅不一、错落有致的图像。

现有的所述LCD液晶屏51的所述第一偏光片511、所述液晶主体512和所述第二偏光片513为一体的。既所述第一偏光片511和所述第二偏光片513是贴合设置在所述液晶主体512的两侧面的。

所述第一偏光片511和所述第二偏光片513用于控制光的偏振方向，当所述灯珠521发出的光通过所述第一偏光片511和所述第二偏光片513时，所述光的振动方向与所述第一偏光片511和所述第二偏光片513透过轴垂直的所述光将被吸收，所述光的振动方向与所述第一偏光片511和所述第二偏光片513的透过轴平行的所述光将被透过。理想状态下，最终透过所述第二偏光片513的所述光与所述第二偏光片513垂直是可以避免散光发生的，但实际上，最终透过所述第二偏光片513的光与所述第二偏光片513并不是全部垂直，这也就说明了为什么透过所述第二偏光片513的所述光会发生散光。

在本发明具体实施方式中，所述第一偏光片511设置在所述液晶主体512上方，并贴合在所述液晶主体512上表面。所述第二偏光片513设置在所述液晶主体512下方，且所述第二偏光片513与所述液晶主体512分离并与所述液晶主体512间隔一定距离，即所述第二偏光片513与所述液晶主体512分离，在光固化时，所述第二偏光片513贴近所述树脂槽2的液面，使得透过所述第二偏光片513的光投影至所述树脂槽2的液面时，发生散光的程度大大降低，从而提升投影至所述树脂槽2的液面的光的投影效果，使得光固化时的产品精度明显提升。

具体的，当所述第二偏光片513没有从所述液晶主体512分离时，透过所述第二偏光片513的光需经过相对较长的距离传播至所述树脂槽2的液面时，从所述第二偏光片513传播至所述树脂槽2的液面的过程中还是会出现明显的散光现象，使得投影至所述树脂槽2的液面的光的投影效果不佳，导致成型出来的产品精度不够高。

相对于上述没有将所述第二偏光片513从所述液晶主体512上分离的LCD光固化3D打印机，本发明将所述第二偏光片513与所述液晶主体512并设置在贴近所述树脂槽2的液面的上方，使得在光固化时，透过所述第二偏光片513光投影至所述树脂槽2的液面的距离大大缩短，使得投影至所述液面的光的投影效果得到显著的提升，从而使得成型出来的产品精度更高。

LCD光固化3D成型技术光固化的本质是需要使用大功率紫外光进行照射，并利用透过所述LCD液晶屏51的极少量紫外光进行光固化成型，但在光固化成型时，所述液晶主体512在受到紫外线的照射后会快速老化，属于损耗件，需根据实际情况进行及时更换。且因所述第二偏光片513的成本约占整个所述LCD液晶屏51成本的5％左右，所以将所述第二偏光片513与所述LCD液晶屏51分离后，在更换所述LCD液晶屏51时，只需更换所述第一偏光片511和所述液晶主体512，无需更换所述第二偏光片513，所以将所述第二偏光片513从所述LCD液晶屏51上分离，也有利于降低所述LCD光固化3D成型技术的投入成本。

需要说明的是，本发明所指的“贴近”是指相对于所述第二偏光片513没有从所述液晶主体512上分离的设置方式，本发明中将所述第二偏光片513从所述液晶主体512上分离，并在光固化时，使所述第二偏光片513与所述液面的相对距离更近。

请再参阅图1，所述LCD光固化3D打印机还包括透光件6，所述透光件6可升降的设置在所述托板7与所述液晶主体512之间，所述第二偏光片513设置在所述透光件6上方并通过所述透光件6承载，使得所述第二偏光片513与所述液面之间的距离可以进行调节，且所述透光件6的设置对所述第二偏光片513还具有一定的保护作用，使得所述第二偏光片513在移动过程中更加稳定。

具体的，在水平方向上，所述树脂槽2的一侧的所述底座1上设置有滑轨10和驱动装置11，所述滑轨10上设置有滑动架9，在所述驱动装置11的驱动下，所述滑动架9可以在所述滑轨10上滑动。所述滑动架9上设置有第三升降机构91，所述第三升降机构91与所述透光件6连接，使得所述透光件6在竖直方向上可以在所述液面到所述液晶主体512之间移动，从而实现对所述第二偏光片513相对于所述液面的距离调节。

所述透光件6可以是具有高透光率的透明玻璃，或者是菲涅尔镜片，也可以是具有高透光率的离型膜。所述离型膜浸泡在所述光敏材料中时不具有粘性、或只有轻微的粘性。需要说明的是，本发明所指的浸泡是指所述离型膜与所述光敏材料贴合或所述离型膜浸没在所述光敏材料内。

相对于所述透明玻璃的方案，将所述透光件6设置为所述菲涅尔镜片能够进一步准直透过所述第二偏光片513的光，使得投影至所述液面的光的投影效果更佳，且通过所述菲涅尔镜片的设置，在达到所述透明玻璃方案的相同的投影效果的前提下，还可以将所述菲涅尔镜片与所述液面之间的距离相对于所述透明玻璃与所述液面之间的距离设置得更大，使得所述透光件6相对于所述液面的可调节范围更大。

相对于所述透明玻璃方案或所述菲涅尔镜片方案，当所述透光件6为所述离型膜时，光固化过程中，可以将所述离型膜和所述第二偏光片513所构成的整体贴合在所述光敏材料表面或浸没在所述光敏材料中进行3D打印，使得光固化过程实现连续3D打印，无需在完成每一层打印后对所述光敏材料的表面进行刮平处理和消泡处理，进一步提升了光固化过程效率。

当所述透光件为所述透明玻璃或所述菲涅尔镜片时，所述透光件6的侧边设置有刮板61，在所述驱动装置11的驱动下，通过所述滑动架9的滑动，使得所述透光件6在所述树脂槽2内可往复移动，使得所述刮板61在所述树脂槽2内与所述透光件6同步运动。具体的，当每次光固化后，已固化的半成品将通过所述托板7下沉一定高度，使得待光固化的下一层所述光敏材料填充因所述半成品下沉导致的空缺，但由于所述光敏材料本身的流平性不佳，所以为提升3D打印效率，通过所述第三升降机构91将所述刮板61下降至所述液面内，并通过所述驱动装置11驱动所述滑动架9在水平方向上移动，使得所述刮板61可以快速将所述空缺进行填平以及将下一层待光固化的所述光敏材料的表面气泡进行去除，再进行下一次光固化，从而提升光固化效率和光固化效果。

在有效解决散光的前提下，所述刮板61设置在所述透光件6的侧边还有利于控制所述光机5与所述光敏材料的距离，在光固化时，使得所述光敏材料不会沾附在所述光机5的所述液晶主体512上，影响所述液晶主体512的投影效果。

使用方式如下：将所述第二偏光片513从所述液晶主体512上分离并设置在贴近所述液面的上方，通过控制端控制所述光机5进行投影，使得投影出来的光最终经过所述第二偏光片513后投影至所述液面，进行光固化，并在所述可升降的托板7和所述刮板61的配合下，重复光固化过程，经数次光固化的叠加，实现产品的光固化3D打印。

本申请的说明书和权利要求书中，词语“包括/包含”和词语“具有/包括”及其变形，用于指定所陈述的特征、数值、步骤或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数值、步骤、部件或它们的组合。

本发明的一些特征，为阐述清晰，分别在不同的实施例中描述，然而，这些特征也可以结合于单一实施例中描述。相反，本发明的一些特征，为简要起见，仅在单一实施例中描述，然而，这些特征也可以单独或以任何合适的组合于不同的实施例中描述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种LCD光固化3D打印机，包括树脂槽、托板和LCD液晶屏，所述LCD液晶屏设于所述树脂槽上方，所述托板可升降的设置在所述树脂槽中，所述LCD液晶屏包括第一偏光片、第二偏光片和液晶主体，所述第一偏光片设置在所述液晶主体上方，所述第二偏光片设置在所述液晶主体下方，其特征在于，所述第二偏光片与所述液晶主体分离并与所述液晶主体间隔一定距离，在光固化时，所述第二偏光片贴近所述树脂槽的液面或浸泡在所述树脂槽内。

2.根据权利要求1所述的一种LCD光固化3D打印机，其特征在于，还包括透光件，所述透光件可升降的设置在所述托板与所述液晶主体之间，所述第二偏光片设置在所述透光件上方通过所述透光件承载。

3.根据权利要求2所述的一种LCD光固化3D打印机，其特征在于，所述透光件是菲涅尔镜片。

4.根据权利要求2所述的一种LCD光固化3D打印机，其特征在于，所述透光件是离型膜。

5.根据权利要求2所述的一种LCD光固化3D打印机，其特征在于，所述透光件侧边设置有刮板，沿水平方向，所述树脂槽的一侧设置有滑轨和驱动装置，所述滑轨上设置有滑动架，所述滑动架与所述透光件连接，在所述驱动装置的驱动下，所述透光件在所述树脂槽内可往复移动，使得所述刮板在所述树脂槽内与所述透光件同步运动。

6.根据权利要求1所述的一种LCD光固化3D打印机，其特征在于，所述液晶主体可升降设置在所述第二偏光片上方。

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