CN114311648A - 一种三维物件的制造方法及耗材组件 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供了一种三维物件的制造方法及耗材组件，涉及3D打印技术领域。本发明的实施例提供的三维物件的制造方法包括进行光固化3D打印，从而使可光固化材料在成型平台上成型三维物件，并对该三维物件进行后处理以及将该三维物件与成型平台分离，如此实现三维物件的制造。同时该制造方法中使用的成型平台为一次性使用件，如此在三维物件制造后可直接舍弃成型平台，无需对成型平台进行清洁维护，使用更加方便。并且也不需要对成型平台的使用寿命进行判断，避免因成型平台表面受损带来的打印精度变差甚至打印失败的问题。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体而言，涉及一种三维物件的制造方法及耗材组件。
背景技术
目前光固化3D打印机包括成型平台、料盘以及光源，光源向底部透光的料盘投射光，使得成型平台和料盘底部之间的可光固化材料发生聚合反应，得到固化片材，固化片材粘接在成型平台上，通过使成型平台远离料盘底部，同时使光源间断或不间断地向料盘底部投射光源，逐层固化，堆叠的固化片材最终成型三维的固态打印件。
打印完成后，用户需要将打印件从成型平台上铲下，如此成型平台为耗材，在3D打印过程中随着打印次数的增加，成型平台的成型表面的平面度和粗糙度可能已经无法满足打印需求，带来打印精度变差或者打印失败的风险。因而在每次打印过后需要对成型平台进行清洗、维护，同时在一定使用次数后对成型平台进行更换，然而让用户来判断成型平台的使用寿命以及承担打印失败的风险，显然具有一定难度。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种三维物件的制造方法，其能够改善现有技术中存在的难以对成型平台的使用寿命进行判断、3D打印精度变差甚至打印失败的问题。
本发明的目的还包括，提供一种耗材组件，其能够改善现有技术中存在的难以对成型平台的使用寿命进行判断、3D打印精度变差甚至打印失败的问题。
本发明的实施例可以这样实现：
本发明的实施例提供了一种三维物件的制造方法，其包括进行光固化3D打印，以使可光固化材料在成型平台上成型三维物件；
对所述三维物件进行后处理；
将所述三维物件与所述成型平台分离；
其中，所述成型平台为一次性使用件。
可选的，所述对三维物件进行后处理的步骤在将所述三维物件与所述成型平台分离的步骤之前。
可选的，对所述三维物件进行后处理的步骤包括：
去除所述三维物件表面的打印材料。
可选的，所述去除所述三维物件表面的打印材料的步骤包括：
将所述成型平台与离心装置连接；
向所述成型平台上的所述三维物件喷洒清洗液；
通过所述离心装置带动所述成型平台转动，以甩离所述三维物件表面的打印材料。
可选的，采用离心处理、喷淋处理和超声处理中至少一种方式去除所述三维物件表面的打印材料。
可选的，所述对所述三维物件进行后处理的步骤还包括：
采用固化设备对所述三维物件进行处理，以使所述三维物件深度固化。
可选的，所述固化设备包括固化灯，所述固化灯用于照射所述三维物件，以使所述三维物件深度固化；
在所述固化灯照射所述三维物件的情况下，所述成型平台及其上的所述三维物件相对所述固化灯转动。
可选的，所述成型平台上具有标识信息，所述标识信息用于存储生产数据。
可选的，所述标识信息内存储的生产数据包括后处理的工艺参数或者所述三维物件的打印参数。
可选的，所述标识信息(110)为二维码、字符码、数字码、条形码、特制图案、NFC标签、RFID标签、电子芯片中的至少一种。
可选的，所述进行光固化3D打印，以使可光固化材料在成型平台上成型三维物件的步骤包括：
采用所述可光固化材料在所述成型平台上成型支撑结构，且在所述支撑结构上成型所述三维物件；
将所述三维物件与所述成型平台分离的步骤包括：
破坏所述支撑结构，以使所述三维物件与所述成型平台分离，且所述支撑结构至少部分与所述成型平台保持连接。
可选的，所述成型平台为一体成型的塑料件、秸秆件和金属件中的至少一种。
可选的，所述成型平台为一体成型的塑料件，且所述成型平台经过晒纹、电火花、喷砂、电镀、喷油、丝印、镭雕、水转印、咬花、机加工精雕、贴膜、化学腐蚀和拉丝中至少一种表面处理。
本发明的实施例还提供了一种耗材组件，其用于在进行上述的三维物件的制造方法的过程中使用，同时该耗材组件包括料盘以及多个成型平台，多个所述成型平台均为一次性使用件；所述料盘预存有打印原料，所述打印原料用于进行预设数量的三维物件的制造，且所述成型平台的个数与所述预设数量适配。
本发明实施例的三维物件的制造方法及耗材组件的有益效果包括，例如：
本发明的实施例提供的三维物件的制造方法包括进行光固化3D打印，从而使可光固化材料在成型平台上成型三维物件，并对该三维物件进行后处理以及将该三维物件与成型平台分离，如此实现三维物件的制造。同时该制造方法中使用的成型平台为一次性使用件，如此在三维物件制造后可直接舍弃成型平台，无需对成型平台进行清洁维护，使用更加方便。成型平台的状态无损耗，并且也不需要对成型平台的使用寿命进行判断，避免因成型平台表面受损带来的打印精度变差甚至打印失败的问题。
本发明的实施例还提供了一种耗材组件，其包含的成型平台为一次性使用件，因此在采用该耗材组件进行三维物件的制造时，成型平台的状态无损耗，并且也不需要对成型平台的使用寿命进行判断，避免因成型平台表面受损带来的打印精度变差甚至打印失败的问题。同时成型平台的个数与料盘能够进行的三维物件制造的数量适配，即耗材组件中的成型平台数量能够满足料盘的多次打印需求，制造过程更加便利。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1为本发明的实施例提供的三维物件的制造方法的步骤图；
图2为本发明的实施例提供的制造方法中进行步骤S01时的结构示意图；
图3为本发明的实施例提供的具有支撑结构时的成型平台与三维物件连接的结构示意图；
图4为本发明的实施例提供的制造方法中步骤S02的子步骤图；
图5为本发明的实施例提供的制造方法中进行步骤S21时的结构示意图；
图6为本发明的实施例提供的制造方法中进行步骤S22时的结构示意图；
图7为本发明的实施例提供的制造方法中进行步骤S03时的结构示意图；
图8为图3中结构进行步骤S03时的结构示意图。
图标：101-成型平台；102-料盘；103-光源；104-三维物件；105-离心装置；106-喷淋装置；107-转动装置；108-固化灯；109-支撑结构；110-标识信息。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
图1为本实施例提供的三维物件的制造方法的步骤图。请参照图1，本实施例提供了一种三维物件的制造方法，该制造方法包括：
S01：进行光固化3D打印，以使可光固化材料在成型平台101上成型三维物件104。
图2为本实施例提供的制造方法中进行步骤S01时的结构示意图。请参照图2，在本实施例中，进行光固化3D打印时，将成型平台101设置在料盘102上侧，光源103向底部透光的料盘102投射光，光穿过料盘102照射在料盘102和成型平台101之间的可光固化材料上，使得该可光固化材料发生聚合反应并形成粘接在成型平台101上的三维物件104，该步骤即为打印步骤。
需要说明的是，在本实施例中，三维物件104直接粘接在成型平台101上，可以理解的，在其他实施例中，结合图3，也可以根据需求，在成型三维物件104之前，先采用可光固化材料在成型平台101上成型支撑结构109，如此后续成型的三维物件104通过支撑结构109与成型平台101连接，即支撑结构109的两端分别与成型平台101和三维物件104连接(如图3所示)。
本实施例提供的三维物件的制造方法中使用的成型平台101为一性使用件。可选地，成型平台101为一体成型的塑料件、秸秆件和金属件中的至少一种，从而有助于降低成型平台101的成本。其制造方式包括但不限于注射成型、3D打印、吸塑成型、吹塑成型以及挤出成型。可选地，成型平台101的厚度为1mm-5mm，如此在保证成型平台101具有可靠的机械性能的前提下，能够尽可能地降低成型平台101的成本。
在本实施例中，成型平台101为一体成型的塑料件，同时对该塑料件进行表面处理，以使制成的成型平台表面带有微小的纹理，或者说可以使成型平台101的表面粗糙度变大，如此成型平台101表面与三维物件104之间的粘接力增大，壁面出现掉版的现象。可选地，可以采用晒纹、电火花、喷砂、电镀、喷油、丝印、镭雕、水转印、咬花、机加工精雕、贴膜、化学腐蚀和拉丝中至少一种对塑料件进行表面处理。
由于成型平台101为一次性使用件，如此在完成打印并与三维物件104分离后，使用者可以直接舍弃成型平台101，无需对成型平台101进行后续的维护、保养或清洗，且成型平台101的状态无损耗，而且更换材料无需对平台做任何适应性处理，如无需清洁平台。
可选地，在本实施例中，成型平台101呈碗状结构，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据需求具体设置成型平台101的结构形式，例如将成型平台101设置为平板状、杯状或盘形等。
S02：对三维物件104进行后处理。
在三维物件104打印完成后，即可对三维物件104进行后处理，由于此时三维物件104与成型平台101未脱离，如此在三维物件104进行后处理时，成型平台101随三维物件104移动，即成型平台101与三维物件104一起进行后处理，待后处理完成后再取下打印件，操作更加方便。
如此在后处理过程中，成型平台101可作为载体进行三维物件104的后续作业，例如使用者可以通过直接拿取成型平台101实现对三维物件104的转移，以及将成型平台101作为后处理设备与三维物件104的连接结构件，即通过后处理设备与成型平台101的连接实现三维物件104与后处理设备的连接，进而能够防止在后处理以及转移过程中，三维物件104出现变形或者破损的问题，同时可以将各个后处理设备的治具或锁紧机构设置为通用件，如此一定程度上可以节省研发时间。
图4为本实施例提供的制造方法中步骤S02的子步骤图。请参照图4，具体地，在本实施例中，步骤S02包括：
S21：去除三维物件104表面的打印材料。
可以采用离心处理、喷淋处理和超声处理中至少一种方式去除三维物件表面的打印材料，可以理解的，此处并不对去除方式进行限定，显然地，也可以采用其他可以去除三维物件表面的打印材料的方式。
图5为本实施例提供的制造方法中进行步骤S21时的结构示意图。请参照图5，在本实施例中，通过离心甩动的方式将三维物件104表面的打印材料去除，具体地，三维物件104表面的打印材料为液态光敏树脂。该步骤具体包括：
将成型平台101与离心装置105连接，通过离心装置105带动成型平台101转动，此时三维物件104随成型平台101同步转动，从而将三维物件104上粘附的打印材料去除。同时在离心装置105带动成型平台101转动之前，或者转动过程中，向成型平台101上的三维物件104喷洒清洗液。具体地，成型平台101连接至离心装置105后，其一侧设置有喷淋装置106，如此通过喷淋装置106向三维物件104喷洒清洗液。可选地，清洗液为可溶解打印材料的溶剂，如此可以降低打印材料的粘度，使打印材料更容易被甩掉。
S22：用固化设备对所述三维物件104进行处理，以使所述三维物件104深度固化。
在本实施例中，采用固化设备对三维物件104进行处理，从而能够快速地使三维物件深度固化，可以理解的，在其他实施例中，也可以采用晾晒等无需固化设备的方式实现三维物件104的深度固化。
图6为本实施例提供的制造方法中进行步骤S22时的结构示意图。请参照图6，在本实施例中，固化设备包括固化灯108，通过固化灯108照射三维物件104，从而使三维物件104深度固化，从而提高三维物件104的机械性能。而且在固化灯108照射三维物件104的情况下，成型平台101及其上的三维物件104相对固化灯108转动，从而使得固化灯108能够全面地对三维物件104各处进行照射，固化均匀、效果好。
可选地，在本实施例中，固化设备还包括转动装置107，成型平台101连接在转动装置107上，从而通过转动装置107带动成型平台101相对固化灯108转动，成型平台101上的三维物件104随之相对固化灯108转动。
需要说明的是，在本实施例中，通过成型平台101的转动实现成型平台101与固化灯108的相对转动，可以理解的，在其他实施例中，也可以通过转动装置107带动固化灯108转动、成型平台101保持静止的方式，实现成型平台101与固化灯108的相对转动，或者，将成型平台101和固化灯108均设置为可转动，但两者的转速或者转向不同。
可选地，固化灯108的数量为多个，多个固化灯108绕成型平台101的转动轴线分布，即多个固化灯108围绕成型平台101及三维物件104设置。在本实施例中，固化灯108的数量为两个，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据需求，具体设置固化灯108的数量，例如三个、四个等。
需要说明的是，此处并不对固化设备的具体结构进行限定，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据需求设置固化设备的结构，例如将固化设备设置为还包括热固化装置(比如烘箱)，如此采用光-热双重固化的方式对三维物件104进行固化，或者将固化设备设置为还包括加湿装置，如此采用光-湿双重固化的方式对三维物件104进行固化。
在本实施例中，成型平台101上具有标识信息110，该标识信息110内存储有生产数据，且其可以通过二维码、字符码、数字码、条形码、特制图案、NFC标签、RFID标签、电子芯片中的一种或几种进行存储。可以理解的，在其他实施例中，也可以采用现有技术中其他能够存储并被识别的方式在成型平台101上进行标识。
可选地，标识信息110包括可光固化材料的类型、三维物件104的打印参数以及后处理设备的工艺参数中的至少一种，即可通过获取标识信息110直接获得后处理的工艺参数，也可以根据识别信息中可光固化材料的类型、三维物件104的打印参等数据，匹配对应的后处理工艺参数。后处理的工艺参数可以包括后处理的类型，以及对应清洗时的控制参数、固化设备的控制参数等。
在本实施例中，成型平台101上的标识信息110中存储的生产数据包括对三维物件进行后处理的工艺参数，如此在对标识信息110进行识别获取后，可以根据该标识信息110确定后处理的工艺参数，例如喷洒的清洗液的成分、固化灯108照射时间等，进而便于控制对应的后处理设备按该工艺参数进行相应的作业。
同时标识信息110还可以包括打印参数等。
打印参数包括三维物件104的切片文件以及打印机的控制参数等。具体地，可以在打印前将打印参数预先录入到成型平台101的标识中，打印过程中，打印机读取标识中存储的信息，获得打印参数，并依据该打印参数进行打印操作，自动化程度高。
清洗时的控制参数可以包括：离心装置105的离心转速、喷淋装置106的喷嘴压力、喷淋时间、离心旋转与喷淋的次数以及流程顺序等。固化设备的控制参数可以包括：固化时间，转速、停转时间、停转角度、转动角度等。
需要说明的是，此处并不对标识信息110中的数据类型进行限制，可以理解的，在其他实施例中，标识也可以包含其他生产数据，例如三维物件104的生产时间、所归属的用户、关联的打印机等。
S03：将三维物件104与成型平台101分离。
图7为本实施例提供的制造方法中进行步骤S03时的结构示意图。请参照图7，在本实施例中，三维物件104直接粘接在成型平台101上，如此直接将三维物件104从成型平台101上铲下即可。
而且在本实施例中，将三维物件104与成型平台101分离的步骤在步骤S02之后，如此在进行步骤S02的过程中，三维物件104始终与成型平台101同步转移运动，如此成型平台101即可作为三维物件104进行步骤S02过程中的承载件，同时，由于成型平台101为一次性使用件，在三维物件104与成型平台101脱离后即可将成型平台101舍去，如此无需顾虑后处理中各工序可能会对成型平台101造成损伤的问题，同时在三维物件104与成型平台101分离时，三维物件104的机械形成已经获得了进一步的加强，有助于避免三维物件104与成型平台101分离后，三维物件104可能出现的变形、破损的问题。可以理解的，在其他实施例中，也可以根据需求，将步骤S03在步骤S02之前进行。
需要说明的是，当三维物件104与成型平台101之间具有支撑结构109(例如图3示出的结构)时，通过破坏支撑结构109，即可将三维物件104与成型平台101分离。破坏后的支撑结构109的至少部分与成型平台101保持连接(如图8所示)，随后将成型平台101及其上连接的支撑结构109舍弃即可，操作方便。
本实施例提供的一种三维物件的制造方法至少具有以下优点：
本发明的实施例提供的三维物件的制造方法，其通过采用一次性使用的成型平台101，不仅更换材料无需对平台做任何适应性处理，如无需清洁平台，换言之，可以避免后续对成型平台101的维护、保养、清洗作业，成型平台101的状态无损耗，从而保证打印质量和稳定性，而且由于无需考虑后处理时成型平台101会受到损坏、腐蚀等问题，如此可以在打印之后，将成型平台101作为整个后处理过程中的承载件，承载三维物件104进行作业，后处理完成后再取下打印件，取放固定更加方便。同时可以改善在未后处理之前分离三维物件104和成型平台101可能会造成的三维物件104变形、破损的问题。成型平台101上还设置有标识信息110，通过标识能够对三维物件104的生产信息进行记录，同时对三维物件104打印过程以及后处理过程的工艺参数进行标识，生产过程更加智能化，有助于提高生产效率以及生产质量。
本发明的实施例还提供了一种耗材组件，包括料盘(图未示出)和多个成型平台101，多个成型平台101均为一次性使用件，因此可在按照上述三维物件的制造方法进行三维物件104的制造过程中使用，同时料盘内预存的打印原料能够用于三维物件104的制造，在本实施例中，打印原料为光固化材料。而且根据料盘内预存的光固化材料的量使得料盘能够进行预设次数的使用，即可以制造预设数量的三维物件104，料盘在制成该预设数量的三维物件104后即可丢弃，即料盘也可以看作一次性使用件。成型平台101的个数即与预设数量适配，从而保证一耗材组件中成型平台101的数量能够满足料盘的使用需求，即成型平台101的个数大于或者等于预设数量。
如此在进行三维物件104的制造时，可以根据需制造的三维物件104的数量选择对应的耗材组件，例如在需要制造两个三维物件104的情况下，可以选择料盘内预存的打印原料的量对应两个三维物件104的耗材组件。如此在完成所需量的三维物件104的制造之后，即可将料盘内预存的打印原料消耗完，进而可直接将料盘丢弃，打印原料无需留待下次使用，避免出现打印原料变质等问题，也就避免了由于打印原料变质所带来的三维物件104存在质量问题的情况。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种三维物件的制造方法，其特征在于，包括：
进行光固化3D打印，以使可光固化材料在成型平台(101)上成型三维物件(104)；
对所述三维物件(104)进行后处理；
将所述三维物件(104)与所述成型平台(101)分离；
其中，所述成型平台(101)为一次性使用件。
2.根据权利要求1所述的三维物件的制造方法，其特征在于，对所述三维物件(104)进行后处理的步骤在将所述三维物件(104)与所述成型平台(101)分离的步骤之前。
3.根据权利要求2所述的三维物件的制造方法，其特征在于，对所述三维物件(104)进行后处理的步骤包括：
去除所述三维物件(104)表面的打印材料。
4.根据权利要求3所述的三维物件的制造方法，其特征在于，去除所述三维物件(104)表面的打印材料的步骤包括：
将所述成型平台(101)与离心装置(105)连接；
向所述成型平台(101)上的所述三维物件(104)喷洒清洗液；
通过所述离心装置(105)带动所述成型平台(101)转动，以甩离所述三维物件(104)表面的打印材料。
5.根据权利要求3所述的三维物件的制造方法，其特征在于，采用离心处理、喷淋处理和超声处理中至少一种方式去除所述三维物件(104)表面的打印材料。
6.根据权利要求2所述的三维物件的制造方法，其特征在于，所述对所述三维物件(104)进行后处理的步骤还包括：
采用固化设备对所述三维物件(104)进行处理，以使所述三维物件(104)深度固化。
7.根据权利要求6所述的三维物件的制造方法，其特征在于，所述固化设备包括固化灯(108)，所述固化灯(108)用于照射所述三维物件(104)，以使所述三维物件(104)深度固化；
在所述固化灯(108)照射所述三维物件(104)的情况下，所述成型平台(101)及其上的所述三维物件(104)相对所述固化灯(108)转动。
8.根据权利要求1所述的三维物件的制造方法，其特征在于，所述成型平台(101)上具有标识信息(110)，所述标识信息(110)用于存储生产数据。
9.根据权利要求8所述的三维物件的制造方法，其特征在于，所述标识信息(110)内存储的生产数据包括后处理的工艺参数或者所述三维物件的打印参数。
10.根据权利要求9所述的三维物件的制造方法，其特征在于，所述标识信息(110)为二维码、字符码、数字码、条形码、特制图案、NFC标签、RFID标签、电子芯片中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的三维物件的制造方法，其特征在于，所述进行光固化3D打印，以使可光固化材料在成型平台(101)上成型三维物件(104)的步骤包括：
采用所述可光固化材料在所述成型平台(101)上成型支撑结构(109)，且在所述支撑结构(109)上成型所述三维物件(104)；
将所述三维物件(104)与所述成型平台(101)分离的步骤包括：
破坏所述支撑结构(109)，以使所述三维物件(104)与所述成型平台(101)分离，且所述支撑结构(109)至少部分与所述成型平台(101)保持连接。
12.根据权利要求1所述的三维物件的制造方法，其特征在于，所述成型平台(101)为一体成型的塑料件、秸秆件和金属件中的至少一种。
13.根据权利要求1所述的三维物件的制造方法，其特征在于，所述成型平台(101)为一体成型的塑料件，且所述成型平台(101)经过晒纹、电火花、喷砂、电镀、喷油、丝印、镭雕、水转印、咬花、机加工精雕、贴膜、化学腐蚀和拉丝中至少一种表面处理。
14.一种耗材组件，其特征在于，用于在进行权利要求1-13任一项所述的三维物件的制造方法的过程中使用，所述耗材组件包括料盘以及多个成型平台(101)，多个所述成型平台(101)均为一次性使用件；所述料盘预存有打印原料，所述打印原料用于进行预设数量的三维物件(104)的制造，且所述成型平台(101)的个数与所述预设数量适配。
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