CN114379080B - 3d打印系统及3d打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种3D打印系统及3D打印方法，该3D打印系统包括：弹性透光膜、定型模具、光源和转动装置。定型模具的上表面设有第一透光区域，第一透光区域在水平面上的投影呈扇形。在液态的光固化材料的重力作用下，弹性透光膜能够贴合于定型模具上表面，且弹性透光膜与定型模具的贴合区域覆盖第一透光区域。光源用于发射紫外光，紫外光能够穿过第一透光区域并沿竖直方向射向弹性透光膜，以使弹性透光膜上被照射的光固化材料发生固化。转动装置连接定型模具，转动装置能够驱动定型模具围绕一旋转轴转动，旋转轴沿着竖直方向穿过第一透光区域的扇形圆心。3D打印系统及3D打印方法解决了现有的光学镜片的生产效率较低以及制造成本较高的问题。

Description

3D打印系统及3D打印方法
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种3D打印系统及3D打印方法。
背景技术
光学镜片的使用非常广泛，除了摄像头、摄像机和显微镜等设备需要用到光学镜片，用于校正视力的眼镜也会大量用到光学镜片。但是，不同人的近视、远视和散光的度数不同，需要用到的光学镜片的曲率也不相同，因此，眼镜上的光学镜片需要定制化加工。
而定制化加工的光学镜片主要采用玻璃材质和树脂材质，其中，树脂材质的质地较为轻便，利用树脂材质制造的光学镜片能够显著降低眼镜的重量，提高佩戴者的舒适性，因此，树脂材质在光学镜片制造领域的应用越来越广泛。光学镜片通常为凸透镜或者凹透镜，但是，不同度数的凸透镜和凹透镜的光学曲率是不相同的，且光学镜片的精度越高，光学镜片的曲面形状越复杂。为了制造高精度的光学镜片，通常采用模具浇筑的方式直接加工出一块完整的光学镜片，但是，由于光学镜片本身的曲面形状较为复杂，因此，模具的加工也较为复杂，如此，模具的制作周期大大延长以及模具的制造成本显著提高，进而降低了光学镜片的生产效率以及提高了光学镜片的制造成本。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种3D打印系统及3D打印方法，解决现有的光学镜片的生产效率较低以及制造成本较高的问题。
本发明提供一种3D打印系统，该3D打印系统包括：弹性透光膜、定型模具、光源和转动装置。定型模具设于弹性透光膜的下方，定型模具的上表面设有第一透光区域，第一透光区域在水平面上的投影呈扇形。弹性透光膜用于盛放液态的光固化材料，在液态的光固化材料的重力作用下，弹性透光膜能够贴合于定型模具上表面，且弹性透光膜与定型模具的贴合区域覆盖第一透光区域。光源设于第一透光区域远离弹性透光膜的一侧，光源用于发射紫外光，紫外光能够穿过第一透光区域并沿竖直方向射向弹性透光膜，以使弹性透光膜上被照射的光固化材料发生固化。转动装置连接定型模具，转动装置能够驱动定型模具围绕一旋转轴转动，旋转轴沿着竖直方向穿过第一透光区域的扇形圆心。
于本发明的一实施例中，定型模具的上表面为曲面。
于本发明的一实施例中，定型模具的下表面还设有第二透光区域，第二透光区域在水平面上的投影覆盖第一透光区域在水平面上的投影。定型模具为透光材质，定型模具的上表面围绕在第一透光区域外侧的部分以及定型模具的侧面涂设有隔光涂层以形成非透光区域，非透光区域用于阻断光源发出的紫外光的传播。光源设于第二透光区域远离第一透光区域的一侧，光源发出的紫外光能够依次穿过第二透光区域、定型模具内部和第一透光区域射向弹性透光膜。如此设置，有利于在3D打印系统中更方便地装配光源和定型模具。
于本发明的一实施例中，3D打印系统还包括压力仓和气泵。压力仓设有密闭气腔，压力仓的底部设有连通密闭气腔的第一通孔，弹性透光膜固定于压力仓的底部并封闭第一通孔。气泵通过管道连通密闭气腔，气泵用于朝向密闭气腔内泵入气体或者从密闭气腔内抽出气体，以控制弹性透光膜的形变。如此，有利于降低弹性透光膜的控制难度，提高弹性透光膜的控制精度。
于本发明的一实施例中，3D打印系统还包括压力传感器和控制模块，压力传感器至少部分伸入密闭气腔内，以检测密闭气腔内的气压。控制模块分别电连接压力传感器和气泵，控制模块能够根据压力传感器测得的压力数据控制气泵向密闭气腔内泵入气体或者从密闭气腔内抽出气体。如此，有利于进一步提高密闭气腔内气压的控制精度。
于本发明的一实施例中，3D打印系统还包括固定支架，固定支架可转动地连接于转动装置，转动装置能够驱动固定支架围绕旋转轴转动。光源和定型模具均可拆卸安装于固定支架。如此设置，有利于更方便地连接光源、定型模具和转动装置。
于本发明的一实施例中，3D打印系统还包括直线移动装置，固定支架和转动装置均连接于直线移动装置，直线移动装置能够带动固定支架和转动装置朝向靠近或者远离弹性透光膜的方向移动。如此设置，有利于灵活设置定型模具与弹性透光膜的相对位置。
于本发明的一实施例中，直线移动装置包括驱动电机、滑轨和滑块。滑轨沿竖直方向设置，滑块可滑动地连接于滑轨，驱动电机连接滑块，以驱动滑块沿着滑轨移动。转动装置为旋转电机，旋转电机固定于滑块，且旋转电机的输出轴连接固定支架，以驱动固定支架围绕旋转轴转动。
本发明还提供一种3D打印方法，采用以上任意一个实施例所述的3D打印系统进行打印，该3D打印方法包括以下步骤：弹性透光膜盛放液态的光固化材料，在液态的光固化材料的重力作用下，弹性透光膜贴合于定型模具上表面，且弹性透光膜与定型模具的贴合区域覆盖第一透光区域。光源通过第一透光区域朝向弹性透光膜发射紫外光，转动装置驱动定型模具围绕旋转轴匀速转动，弹性透光膜上被紫外光照射的液态的光固化材料逐步发生固化。转动装置驱动定型模具围绕旋转轴旋转一周，弹性透光膜上被紫外光照射的液态的光固化材料固化形成一回转体。
于本发明的一实施例中，弹性透光膜背离定型模具的一侧固定设置有成型毛胚，成型毛胚与弹性透光膜之间充满液态的光固化材料，液态光固化材料固化后连接于成型毛胚靠近弹性透光膜的一侧。
本发明提供的3D打印系统及3D打印方法，由于弹性透光膜能够贴合于定型模具上表面，因此，弹性透光膜贴合于定型模具部位的形状与定型模具上表面相适配。又因为弹性透光膜与定型模具的贴合区域覆盖第一透光区域，因此，穿过第一透光区域并沿竖直方向射出的紫外光会使位于第一透光区域正上方(竖直向上)的液态的光固化材料固化成打印块，并且，位于第一透光区域正上方以外部位的光固化材料保持液态。再因为第一透光区域在水平面上的投影呈扇形，且转动装置能够驱动定型模具围绕一旋转轴转动，旋转轴沿着竖直方向穿过第一透光区域的扇形圆心。因此，光固化材料固化成的打印块的横截面呈扇形，且在转动装置驱动定型模具转动的过程中，打印块的扇形圆心角逐渐增大，直至打印块变成完整的回转体。相比于现有的3D打印系统需要加工出与整个回转曲面相适配的模具才可进行回转体的打印，本发明提供的3D打印系统所用到定型模具的第一透光区域只与回转曲面的局部结构相适配，并通过旋转定型模具打印得到整个回转体。显然，本发明提供的定型模具的加工难度显著小于现有的模具的加工难度。如此，定型模具的制作周期大大缩短且定型模具的制造成本显著降低，进而提高了光学镜片的生产效率以及降低了光学镜片的制造成本。
附图说明
图1为本发明一实施例的3D打印系统的结构示意图；
图2为本发明一实施例的3D打印系统的结构简图；
图3为本发明一实施例的定型模具的结构示意图；
图4为本发明一实施例的定型模具的俯视图；
图5为本发明一实施例的3D打印系统的电路连接图；
图6为本发明一实施例的3D打印系统的局部结构示意图一；
图7为本发明一实施例的3D打印系统的局部结构示意图二；
图8为本发明一实施例的成型毛胚与弹性透光膜配合的示意图一；
图9为本发明一实施例的成型毛胚与弹性透光膜配合的示意图二。
附图标记：100、光固化材料；101、成型毛胚；200、压力仓；210、密闭气腔；220、第一通孔；230、弹性透光膜；240、气泵；250、管道；260、压力传感器；261、主体部；262、检测头；270、控制模块；300、定型模具；310、第一透光区域；320、第二透光区域；330、非透光区域；340、成型部；350、基座；351、定位台阶；400、光源；500、转动装置；501、旋转轴；600、直线移动装置；610、驱动电机；620、滑轨；630、滑块；700、固定支架；710、第一侧板；720、第二侧板；730、第一夹板；731、透光孔；740、第二夹板；750、第三夹板；751、固定孔；760、第一卡槽；761、第二卡槽；762、第一间隔；770、第一卡板；771、第一连接柱；780、第二卡板；781、第二连接柱；800、固定框架；810、横梁；820、竖梁；900、紫外光。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通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方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
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。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方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
光学镜片的使用非常广泛，除了摄像头、摄像机和显微镜等设备需要用到光学镜片，用于校正视力的眼镜也会大量用到光学镜片。但是，不同人的近视、远视和散光的度数不同，需要用到的光学镜片的曲率也不相同，因此，眼镜上的光学镜片需要定制化加工。
而定制化加工的光学镜片主要采用玻璃材质和树脂材质，其中，树脂材质的质地较为轻便，利用树脂材质制造的光学镜片能够显著降低眼镜的重量，提高佩戴者的舒适性，因此，树脂材质在光学镜片制造领域的应用越来越广泛。光学镜片通常为凸透镜或者凹透镜，但是，不同度数的凸透镜和凹透镜的光学曲率是不相同的，且光学镜片的精度越高，光学镜片的曲面形状越复杂。为了制造高精度的光学镜片，通常采用模具浇筑的方式加工光学镜片，但是，由于光学镜片本身的曲面形状较为复杂，因此，模具的加工也较为复杂，如此，模具的制作周期大大延长以及模具的制造成本显著提高，进而降低了光学镜片的生产效率以及提高了光学镜片的制造成本。
光学镜片为凸透镜或者凹透镜，凸透镜和凹透镜均为回转体，且回转体具有回转平面或者回转曲面。3D打印光学镜片的实质是打印出光学镜片的镜面，而光学镜片的镜面都属于回转曲面。需要说明的是，在空间范围内，一条曲线S绕着定直线L旋转360°所形成的曲面叫做回转曲面，或称旋转曲面。曲线S叫做回转曲面的母线，定直线L叫做回转曲面的旋转轴。
请参阅图1-图4，利用回转体以及回转曲面的特性，本发明提供一种3D打印系统及3D打印方法，以解决现有的光学镜片的生产效率较低以及制造成本较高的问题。本发明提供的3D打印系统包括：弹性透光膜230、定型模具300、光源400和转动装置500。定型模具300设于弹性透光膜230的下方，定型模具300的上表面设有第一透光区域310，第一透光区域310在水平面上的投影呈扇形。需要注意的是，扇形的圆心角通常小于1°，图4中的扇形圆心角偏大，只是一种示意图，不代表实际的扇形的形状。弹性透光膜230用于盛放液态的光固化材料100，在液态的光固化材料100的重力作用下，弹性透光膜230能够贴合于定型模具300上表面，且弹性透光膜230与定型模具300的贴合区域覆盖第一透光区域310。光源400设于第一透光区域310远离弹性透光膜230的一侧，光源400用于发射紫外光900，紫外光900能够穿过第一透光区域310并沿竖直方向射向弹性透光膜230，以使弹性透光膜230上被照射的光固化材料100发生固化。转动装置500连接定型模具300，转动装置500能够驱动定型模具300围绕一旋转轴501转动，旋转轴501沿着竖直方向穿过第一透光区域310的扇形圆心。
本发明提供的技术方案利用了光固化成型的打印技术，光固化成型的打印技术利用光源400发出的特定波长(20nm-400nm)的紫外光900照射液态的光固化材料100(通常为光敏树脂)，并且，光固化材料100在紫外光900的照射下由液态固化成固态。通常，光源400电连接控制模块270，控制模块270控制光源400发出紫外光900。并且，需要说明的是，定型模具300的上表面设置的第一透光区域310指的是：定型模具300上表面的部分或者全部区域可通过紫外光900，则我们定义定型模具300上表面可通过紫外光900的区域为第一透光区域310。通常，定型模具300在第一透光区域310处为实体，也即，定型模具300在第一透光区域310处不为通孔之类的虚体，这是因为弹性透光膜230需要通过贴合于定型模具300的上表面进行定型，当定型模具300在第一透光区域310处为通孔时，弹性透光膜230会由于重力的作用在通孔处产生一定程度的形变，从而影响3D打印系统的打印精度。
由于弹性透光膜230能够贴合于定型模具300上表面，因此，弹性透光膜230贴合于定型模具300部位的形状与定型模具300上表面相适配。又因为弹性透光膜230与定型模具300的贴合区域覆盖第一透光区域310，因此，穿过第一透光区域310并沿竖直方向射出的紫外光900会使位于第一透光区域310正上方(竖直向上)的液态的光固化材料100固化成打印块，并且，位于第一透光区域310正上方以外区域的光固化材料100保持液态。再因为第一透光区域310在水平面上的投影呈扇形，且转动装置500能够驱动定型模具300围绕一旋转轴501转动，旋转轴501沿着竖直方向穿过第一透光区域310的扇形圆心。因此，光固化材料100固化成的打印块的横截面呈扇形，且在转动装置500驱动定型模具300转动的过程中，打印块的扇形圆心角逐渐增大，直至打印块变成完整的回转体。相比于现有的3D打印系统需要加工出与整个回转曲面相适配的模具才可进行回转体的打印，本发明提供的3D打印系统所用到定型模具300的第一透光区域310与回转曲面的局部结构相适配，并通过旋转定型模具300打印得到整个回转体。显然，本发明提供的定型模具300的加工难度显著小于现有的模具的加工难度。如此，定型模具300的制作周期大大缩短且定型模具300的制造成本显著降低，进而提高了光学镜片的生产效率以及降低了光学镜片的制造成本。
通常，3D打印系统所打印的光学镜片具有回转曲面，因此，为了打印出光学镜片的回转曲面，在一实施例中，如图2和图3所示，定型模具300的上表面为曲面。但不限于此，当3D打印系统所打印的回转体具有回转平面时，则定型模具300的上表面为平面。
为了在3D打印系统中更方便地装配光源400和定型模具300，在一实施例中，如图2和图3所示，定型模具300与光源400分离设置，且光源400发出的紫外光900通过定型模具300的第一透光区域310射向弹性透光膜230。具体地，定型模具300的设置方式为，定型模具300的下表面还设有第二透光区域320，定型模具300为透光材质，定型模具300的上表面围绕在第一透光区域310外侧的部分以及定型模具300的侧面涂设有隔光涂层以形成非透光区域330，也即，定型模具300位于第一透光区域310和第二透光区域320之间的表面涂设有隔光涂层以形成非透光区域330，非透光区域330用于阻断光源400发出的紫外光900的传播。光源400设于第二透光区域320远离第一透光区域310的一侧，光源400发出的紫外光900能够依次穿过第二透光区域320、定型模具300内部和第一透光区域310射向弹性透光膜230。并且，第二透光区域320在水平面上的投影覆盖第一透光区域310在水平面上的投影，如此，整个第一透光区域310的全部位置都有紫外光900射出，从而确保了3D打印系统打印出的打印块的完整性。并且，超出第一透光区域310的部位的紫外光900全部会被非透光区域330涂设的隔光涂层所阻挡和吸收，如此，确保了3D打印系统打印出的打印块的打印精度。
需要说明的是，隔光涂层可以是一种不透光的涂料，该涂料可以吸收全部的紫外光900。第一透光区域310和第二透光区域320的加工方式主要有两种，第一种方式为先在整个定型模具300的表面涂满隔光涂层，然后，在定型模具300的上表面和下表面的部分区域去除掉多余的隔光涂层，以形成第一透光区域310和第二透光区域320。第二种方式为在定型模具300的上表面和下表面预留出第一透光区域310和第二透光区域320，在第一透光区域310和第二透光区域320以外的区域涂满隔光涂层。两种加工方式均能够较为快速地加工出符合要求的定型模具300，大大降低了定型模具300的加工难度。
为了降低弹性透光膜230的控制难度，并提高弹性透光膜230的控制精度，在一实施例中，如图1和图2所示，3D打印系统还包括压力仓200和气泵240。压力仓200设有密闭气腔210，压力仓200的底部设有连通密闭气腔210的第一通孔220，弹性透光膜230固定于压力仓200的底部并封闭第一通孔220。气泵240通过管道250连通密闭气腔210，气泵240用于朝向密闭气腔210内泵入气体或者从密闭气腔210内抽出气体，以控制弹性透光膜230的形变。具体地，当3D打印系统所加工的回转体为凸透镜时，定型模具300的上表面为凹面，在回转体的加工过程中，气泵240朝向密闭气腔210内泵入气体，密闭气腔210内的气压增大，设于第一通孔220处的弹性透光膜230朝向密闭气腔210的外侧扩张。如此，有利于弹性透光膜230更好地贴合定型模具300的上表面，进而提高3D打印系统的打印精度。当3D打印系统所加工的回转体为凹透镜时，定型模具300的上表面为凸面，在回转体的加工过程中，气泵240从密闭气腔210内抽出气体，密闭气腔210内的气压减小，设于第一通孔220处的弹性透光膜230朝向密闭气腔210的内侧扩张。如此，也有利于弹性透光膜230更好地贴合定型模具300的上表面，进而提高3D打印系统的打印精度。
如图1所示，通常，3D打印系统具有固定框架800，固定框架800由多根水平设置的横梁810和竖直设置的竖梁820固定连接形成，横梁810和竖梁820可以是焊接连接，也可以是通过紧固件可拆卸连接。压力仓200固定于固定框架800的上端，由于气泵240的重量较重且体积较大，气泵240通常设于固定框架800的一侧，气泵240连接压力仓200的管道250可以是柔性管路，也可以是刚性管路，例如金属管。
为了进一步提高密闭气腔210内气压的控制精度，在一实施例中，如图1、图2和图5所示，3D打印系统还包括压力传感器260和控制模块270，压力传感器260至少部分伸入密闭气腔210内，以检测密闭气腔210内的气压。控制模块270分别电连接压力传感器260和气泵240，控制模块270能够根据压力传感器260测得的压力数据控制气泵240向密闭气腔210内泵入气体或者从密闭气腔210内抽出气体。需要说明的是，压力传感器260包括主体部261和检测头262，主体部261固定设置于压力仓200的一侧侧壁上，检测头262伸入密闭气腔210内，以检测密闭气腔210内的气压。
为了更方便地连接光源400、定型模具300和转动装置500，在一实施例中，如图2、图6和图7所示，3D打印系统还包括固定支架700。固定支架700可转动地连接于转动装置500，转动装置500能够驱动固定支架700围绕旋转轴501转动。光源400和定型模具300均可拆卸安装于固定支架700。
具体地，如图6和图7所示，固定支架700包括竖直设置的第一侧板710和第二侧板720，且第一侧板710和第二侧板720相对平行设置。第一侧板710和第二侧板720之间设有平行于水平面的第一夹板730、第二夹板740和第三夹板750，其中，第一夹板730位于固定支架700的上端，第三夹板750位于固定支架700的下端。第一夹板730、第二夹板740、第一侧板710和第二侧板720围设形成第一卡槽760，光源400卡设于第一卡槽760内，且第一夹板730的中间部位设有透光孔731，光源400发出的光通过透光孔731射向定型模具300。第一夹板730的上端固定连接有朝向远离第一夹板730的方向延伸的第一连接柱771和第二连接柱781，第一连接柱771和第二连接柱781间隔设置，且第一连接柱771远离第一夹板730的一端设有朝向第二连接柱781延伸的第一卡板770，第二连接柱781远离第一夹板730的一端设有朝向第一卡板770延伸的第二卡板780，第一卡板770和第二卡板780之间具有第一间隔762，且第一夹板730、第一连接柱771、第一卡板770、第二卡板780和第二连接柱781围设形成第二卡槽761。定型模具300包括成型部340和连接于成型部340下端的基座350，第一透光区域310设于成型部340远离基座350的上表面，第二透光区域320设于基座350远离成型部340的下表面，且第二透光区域320对准透光孔731设置。基座350卡设于第二卡槽761，且成型部340通过第一间隔762朝向远离基座350的方向延伸。进一步地，基座350的两侧设有定位台阶351，第一卡板770和第二卡板780分别抵接于基座350两侧的定位台阶351。
为了灵活设置定型模具300与弹性透光膜230的相对位置，在一实施例中，如图1和图2所示，3D打印系统还包括直线移动装置600。固定支架700和转动装置500均连接于直线移动装置600，直线移动装置600能够带动固定支架700和转动装置500朝向靠近或者远离弹性透光膜230的方向移动。通常，直线移动装置600点连接控制模块270，控制模块270能够控制直线移动装置600带动固定支架700和转动装置500朝向靠近或者远离弹性透光膜230的方向移动。
具体地，在一实施例中，如图1所示，直线移动装置600包括驱动电机610、滑轨620和滑块630。滑轨620沿竖直方向设置，滑块630可滑动地连接于滑轨620，驱动电机610连接滑块630，以驱动滑块630沿着滑轨620移动。转动装置500为旋转电机，旋转电机固定于滑块630，且旋转电机的输出轴连接固定支架700，以驱动固定支架700围绕旋转轴501转动。更具体地，第三夹板750的中间部位设有固定孔751，旋转电机的输出轴固定设置于固定孔751内，以便于旋转电机驱动固定支架700转动。驱动电机610设于固定框架800的一侧，滑轨620设于压力仓200的下方且连接于驱动电机610朝向固定框架800的一侧，滑块630一端可活动地连接滑轨620，另一端朝向远离滑轨620的方向延伸，旋转电机固定于滑块630远离滑轨620的一端。滑块630在滑轨620上移动时，能够带动固定支架700、旋转电机、光源400以及定型模具300同步移动。
请参阅图1-图4，本发明还提供一种3D打印方法，采用以上任意一个实施例所述的3D打印系统进行打印，该3D打印方法包括以下步骤：弹性透光膜230盛放液态的光固化材料100，在液态的光固化材料100的重力作用下，弹性透光膜230贴合于定型模具300上表面，且弹性透光膜230与定型模具300的贴合区域覆盖第一透光区域310。光源400通过第一透光区域310朝向弹性透光膜230发射紫外光900，转动装置500驱动定型模具300围绕旋转轴501匀速转动，弹性透光膜230上被紫外光900照射的液态的光固化材料100逐步发生固化。转动装置500驱动定型模具300围绕旋转轴501旋转一周，弹性透光膜230上被紫外光900照射的液态的光固化材料100固化形成一回转体。需要注意的是，当打印的回转体具有两个回转曲面时，例如，光学镜片的两面均为曲面，则按照上述步骤打印出其中一个回转曲面之后，将打印出的回转体翻转设于弹性透光膜230的上方，打印出回转体的另一个回转曲面，若回转体的两个回转曲面曲率不同，则需要更换定型模具300。如此，才可打印出一个完整的回转体。
进一步地，在一实施例中，如图8和图9所示，弹性透光膜230背离定型模具300的一侧固定设置有成型毛胚101，具体地，成型毛胚101固定设置于第一通孔220处，成型毛胚101与弹性透光膜230之间充满液态的光固化材料100，液态光固化材料100固化后连接于成型毛胚101靠近弹性透光膜230的一侧。成型毛胚101不会随着定型模具300的转动而发生移动，如此，有利于提高回转体的打印精度。需要说明的是，成型毛胚101也为光固化材料100固化形成。
本发明提供的打印系统可用于打印回转体，尤其适用于打印光学镜片，具体步骤如下，成型毛胚101固定设置于第一通孔220处，成型毛胚101与弹性透光膜230之间充满液态的光固化材料100，液态光固化材料100固化后连接于成型毛胚101靠近弹性透光膜230的一侧，从而形成第一个回转体与成型毛胚101的结合体。之后，将打印出上述结合体翻转设于弹性透光膜230的上方，打印出第二个回转体，第二个回转体连接于成型毛胚101远离第一个回转体的一侧，从而形成第一个回转体、第二个回转体与成型毛胚101的结合体，也即，该最终结合体为光学镜片。需要注意的是，若第一个回转体的回转曲面的曲率与第二个回转体的回转曲面的曲率不同，则在打印第二个回转体时需要更换定型模具300。如此，才可打印出一个完整的光学镜片。
以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种3D打印系统，其特征在于，包括：
弹性透光膜(230)；
定型模具(300)，设于所述弹性透光膜(230)的下方，所述定型模具(300)的上表面设有第一透光区域(310)，所述第一透光区域(310)在水平面上的投影呈扇形，所述弹性透光膜(230)用于盛放液态的光固化材料(100)，在液态的光固化材料(100)的重力作用下，所述弹性透光膜(230)能够贴合于所述定型模具(300)上表面，且所述弹性透光膜(230)与所述定型模具(300)的贴合区域覆盖所述第一透光区域(310)；
光源(400)，设于所述第一透光区域(310)远离所述弹性透光膜(230)的一侧，所述光源(400)用于发射紫外光(900)，所述紫外光(900)能够穿过所述第一透光区域(310)并沿竖直方向射向所述弹性透光膜(230)，以使弹性透光膜(230)上被照射的光固化材料(100)发生固化；以及
转动装置(500)，连接所述定型模具(300)，所述转动装置(500)能够驱动所述定型模具(300)围绕一旋转轴(501)转动，所述旋转轴(501)沿着竖直方向穿过所述第一透光区域(310)的扇形圆心。
2.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，所述定型模具(300)的上表面为曲面。
3.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，所述定型模具(300)的下表面还设有第二透光区域(320)，所述第二透光区域(320)在水平面上的投影覆盖所述第一透光区域(310)在水平面上的投影，
所述定型模具(300)为透光材质，所述定型模具(300)的上表面围绕在所述第一透光区域(310)外侧的部分以及所述定型模具(300)的侧面涂设有隔光涂层以形成非透光区域(330)，所述非透光区域(330)用于阻断所述光源(400)发出的紫外光(900)的传播；
所述光源(400)设于所述第二透光区域(320)远离所述第一透光区域(310)的一侧，所述光源(400)发出的紫外光(900)能够依次穿过所述第二透光区域(320)、所述定型模具(300)内部和所述第一透光区域(310)并射向所述弹性透光膜(230)。
4.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，还包括
压力仓(200)，设有密闭气腔(210)，所述压力仓(200)的底部设有连通所述密闭气腔(210)的第一通孔(220)，所述弹性透光膜(230)固定于所述压力仓(200)的底部并封闭所述第一通孔(220)；以及
气泵(240)，通过管道(250)连通所述密闭气腔(210)，所述气泵(240)用于向所述密闭气腔(210)内泵入气体或者从所述密闭气腔(210)内抽出气体，以控制所述弹性透光膜(230)的形变。
5.根据权利要求4所述的3D打印系统，其特征在于，还包括压力传感器(260)和控制模块(270)，所述压力传感器(260)至少部分伸入所述密闭气腔(210)内，以用于检测所述密闭气腔(210)内的气压，所述控制模块(270)分别电连接所述压力传感器(260)和所述气泵(240)，所述控制模块(270)能够根据所述压力传感器(260)测得的压力数据控制所述气泵(240)向所述密闭气腔(210)内泵入气体或者从所述密闭气腔(210)内抽出气体。
6.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，还包括固定支架(700)，所述固定支架(700)可转动地连接于所述转动装置(500)，所述转动装置(500)能够驱动所述固定支架(700)围绕旋转轴(501)转动；所述光源(400)和所述定型模具(300)均可拆卸地安装于所述固定支架(700)。
7.根据权利要求6所述的3D打印系统，其特征在于，还包括直线移动装置(600)，所述固定支架(700)和所述转动装置(500)均连接于所述直线移动装置(600)，所述直线移动装置(600)能够带动所述固定支架(700)和所述转动装置(500)朝向靠近或者远离所述弹性透光膜(230)的方向移动。
8.根据权利要求7所述的3D打印系统，其特征在于，所述直线移动装置(600)包括驱动电机(610)、滑轨(620)和滑块(630)，所述滑轨(620)沿竖直方向设置，所述滑块(630)可滑动地连接于所述滑轨(620)，所述驱动电机(610)连接所述滑块(630)，以驱动所述滑块(630)沿着所述滑轨(620)移动；所述转动装置(500)为旋转电机，所述旋转电机固定于所述滑块(630)，且所述旋转电机的输出轴连接所述固定支架(700)，以驱动所述固定支架(700)围绕所述旋转轴(501)转动。
9.一种3D打印方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任意一项所述的3D打印系统进行打印，所述3D打印方法包括以下步骤：
弹性透光膜(230)盛放液态的光固化材料(100)，在液态的光固化材料(100)的重力作用下，所述弹性透光膜(230)贴合于所述定型模具(300)上表面，且所述弹性透光膜(230)与所述定型模具(300)的贴合区域覆盖所述第一透光区域(310)；
所述光源(400)通过所述第一透光区域(310)朝向所述弹性透光膜(230)发射紫外光(900)，所述转动装置(500)驱动所述定型模具(300)围绕所述旋转轴(501)匀速转动，所述弹性透光膜(230)上被紫外光(900)照射的液态的光固化材料(100)逐步发生固化；
所述转动装置(500)驱动所述定型模具(300)围绕所述旋转轴(501)旋转一周，所述弹性透光膜(230)上被紫外光(900)照射的液态的光固化材料(100)固化形成一回转体。
10.根据权利要求9所述的3D打印方法，其特征在于，所述弹性透光膜(230)背离所述定型模具(300)的一侧固定设置有成型毛胚(101)，所述成型毛胚(101)与所述弹性透光膜(230)之间充满液态的光固化材料(100)，液态光固化材料(100)固化后连接于所述成型毛胚(101)靠近所述弹性透光膜(230)的一侧。
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