CN114571721B - 一种光固化3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光固化3D打印机，包括：机架组件，机架组件的上部设置有树脂槽组件，用于盛放液态的光固化材料，打印平台组件，位于树脂槽组件的上方，是产品的成型支持平台，机架组件的上部还设置有驱动机构，用于驱动所述打印平台组件在树脂槽组件的上方上下移动，机架组件的下部设置有投影设备，其投影镜头位于所述树脂槽组件的下方，通过树脂槽向打印平台组件投射投影图像，树脂槽组件从上到下包括树脂槽壁、离型膜和膜支撑板，离型膜位于树脂槽壁的底部，膜支撑板为顶面凹凸设置的透明板材，膜支撑板的凸起部与离型膜抵接，由于离型膜和膜支撑板之间有实物支撑的也有空隙的，形成局部屈服点，离型变得容易，降低了剥离力度。
Description
技术领域
本发明涉及一种光固化3D打印机。
背景技术
3D打印(3DPrinting)最早由美国麻省理工学院的JimBred和TimAnderson提出，他们基于一台普通的喷墨打印机设计出一台可粘接粉末的设备，该设备也成为最早的3D打印机。2009年3月在美国华盛顿举行的叠层制造发展研讨会(RoadmapforAdditiveManufacturing(RAM)Workshop)上，正式确定使用叠层制造(AdditiveManufacturing,缩略词为AM)一词来称呼3D打印技术，并就未来10年快速成型技术的发展做出了规划。目前主要的叠层制造技术包括选择性激光烧结技术(Selectivelasersintering，缩略词为SLS)，立体光刻成型技术(Stereolithography,SLA), 熔融沉积成型技术(FusedDepositionModeling,缩略词为FDM)等。选择性激光烧结技术使用高能量激光束对各种粉末材料进行烧结，所选用的粉末材料包括塑料、金属、陶瓷、玻璃等。立体光刻成型技术采用具有一定光强的激光束照射液态光敏树脂，树脂在光照下迅速固化形成所需形状。目前国际上美国的3Dsystem公司在该领域具有较强的研发实力。熔融沉积成型技术则是通过喷头挤压被加热熔化后的热塑材料成型，该技术由美国的Stratasys公司，其在该领域具有较大的市场优势。
光固化3D打印机的结构一般包括平台升降机构、成型平台、树脂槽、显示屏、光源等，光源透过显示屏在树脂槽底部形成待固化的透射区域，位于成型平台成型面或已固化层底部与树脂槽底部之间的液态树脂在透射区域固化成型。在逐层成型三维物体的过程中，每一层固化完成后，成型平台会在平台升降机构的带动下，在树脂槽内进行升降动作，使得已固化层脱离树脂槽底面，同时在已固化层和树脂槽底面之间留出预固化成型的下一层树脂层的高度，以便液态树脂填充进入已固化层与树脂槽底部之间的间隙，为下一层固化做准备，其中为了使打印物体获得较好的表面成型质量，已固化层与离型膜的脱离成为关键一环。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种光固化3D打印机，提升已固化层与离型膜的脱模效率及质量。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种光固化3D打印机，包括：
机架组件；
所述机架组件的上部设置有树脂槽组件，用于盛放液态的光固化材料；
打印平台组件，位于所述树脂槽组件的上方，是产品的成型支持平台；
所述机架组件的上部还设置有驱动机构，用于驱动所述打印平台组件在所述树脂槽组件的上方上下移动；
所述机架组件的下部设置有投影设备，其投影镜头位于所述树脂槽组件的下方，通过所述树脂槽向所述打印平台组件投射投影图像；
所述树脂槽组件从上到下包括树脂槽壁、离型膜和膜支撑板，所述离型膜位于树脂槽壁的底部，所述膜支撑板为顶面凹凸设置的透明板材，所述膜支撑板的凸起部与离型膜抵接。
进一步的，所述机架组件包括型材框架、底部平台、光机安装架、平台大平板和连接支架，所述底部平台固定安装在型材框架下部，所述平台大平板固定安装在型材框架上部，所述投影设备通过光机安装架安装在所述底部平台上，所述驱动机构通过连接支架安装在所述平台大平板上，所述树脂槽组件固定安装在所述平台大平板上，所述平台大平板开设有一个与树脂槽组件对应的通孔，所述通孔还开设有一圈用于容纳膜支撑板的台阶槽，所述影像设备投射的图像可以通过所述通孔并透过所述膜支撑板和离型膜将液态的光固化材料成型于所述打印平台组件上。
进一步的，所述树脂槽组件还包括膜固定片，所述膜固定片通过螺栓将离型膜固定在树脂槽壁，整体形成一个可以盛放液态的光固化材料的容器，所述树脂槽壁还设置有连接部，所述连接部通过螺栓将树脂槽组件固定安装在平台大平板上。
进一步的，所述膜支撑板的凸起部呈等距阵列分布，所述膜支撑板的顶面凹凸差≤ 0.5mm，所述膜支撑板的材料为玻璃或亚克力或PET板。
进一步的，所述膜支撑板的顶面凹凸差为0.3mm。
进一步的，所述打印平台组件包括打印平板、支撑弹性件、平台调平板、脱模弹性件、调平锁止件、平台锁止件、打印平台连接架和连接长螺杆，所述支撑弹性件设置在所述打印平板和所述平台调平板之间，所述脱模弹性件设置在所述平台调平板和调平锁止件之间，所述平台调整板通过平台锁止件与打印平台连接架连接，所述打印平台连接架通过螺栓固定安装在所述驱动机构上，所述打印平板用于附着成型的产品，所述连接长螺杆穿过打印平板、支撑弹性件、平台调平板、脱模弹性件和调平锁止件将其连接在一起。
进一步的，所述打印平台组件还包括旋接在连接长螺杆上的防松锁止件，所述防松锁止件抵接调平锁止件，所述支撑弹性件为普通弹簧，所述脱模弹性件为普通弹簧或者蝶形弹簧，所述脱模弹性件的刚度大于所述支撑弹性件的刚度。
进一步的，所述支撑弹性件、脱模弹性件、平台锁止件和连接长螺杆至少有两组，且各组中支撑弹性件与脱模弹性件的刚度差均不相同。
进一步的，所述支撑弹性件、脱模弹性件、平台锁止件和连接长螺杆有四组且呈矩形分布，各组中支撑弹性件的刚度均相同，脱模弹性件的刚度均不同，并且对角线的两个的脱模弹性件的刚度一个为四个中最大，另一个为四个中最小。
进一步的，所述平台调平板设置有矩形缺口，所述打印平台连接架设置有与之适配的凸出部，所述平台调平板与所述打印平台连接架固定连接时，所述矩形缺口与所述凸出部配合。
采用以上结构设计，与现有技术相比，具有以下的优点：
本申请通过设置表面带有凹凸高度差的膜支撑板来绷紧离型膜，在离型膜被绷紧后，离型膜在凸位形成平面，离型膜在凹的位置就形成空腔，腔内有空气。这样在打印模型离型时，由于离型膜和膜支撑板之间有实物支撑的也有空隙的，形成局部屈服点，在某些位置率先屈服后，离型变得容易，降低了剥离力度。另一方面，每一层固化反应后，打印平台组件向上移动，反应成型层和树脂槽组件底部离型时，此时平台调平板向上压缩上面的四个脱模弹性件，由于这四个脱模弹性件刚度各不相同，压缩形变量不一样，就行成型倾斜剥离，形成局部屈服，便于离型。
附图说明
图1是本发明的整体结构的立体图。
图2时本发明的整体结构的爆炸图。
图3是本发明树脂槽组件的爆炸图。
图4是本发明树脂槽组件的右视图。
图5是图4的A-A剖视图。
图6是图5的B部局部放大图。
图7是本发明打印平台组件的爆炸图。
图8是本发明打印平台组件的右视图。
图9是图8的C-C剖视图。
图中所示：100、机架组件；110、型材框架；120、底部平台；130、光机安装架；140、平台大平板；141、通孔；142、台阶槽；150、连接支架；200、树脂槽组件；210、树脂槽壁；211、连接部；220、离型膜；230、膜支撑板；231、凸起部；240、膜固定片；300、打印平台组件；310、打印平板；320、支撑弹性件；330、平台调平板；331、矩形缺口； 340、脱模弹性件；350、调平锁止件；360、平台锁止件；370、打印平台连接架；371、凸出部；380、连接长螺杆；390、防松锁止件；400、驱动机构；500、投影设备。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
本发明公开了一种光固化3D打印机，见图1～图6，包括：
机架组件100；
所述机架组件100的上部设置有树脂槽组件200，用于盛放液态的光固化材料；
打印平台组件300，位于所述树脂槽组件200的上方，是产品的成型支持平台；
所述机架组件100的上部还设置有驱动机构400，用于驱动所述打印平台组件300在所述树脂槽组件200的上方上下移动；
所述机架组件100的下部设置有投影设备500，其投影镜头位于所述树脂槽组件200的下方，通过所述树脂槽向所述打印平台组件300投射投影图像；
所述树脂槽组件200从上到下包括树脂槽壁210、离型膜220和膜支撑板230，所述离型膜220位于树脂槽壁210的底部，所述膜支撑板230为顶面凹凸设置的透明板材，所述膜支撑板230的凸起部231与离型膜220抵接，通过设置表面带有凹凸高度差的膜支撑板 230来绷紧离型膜220，在离型膜220被绷紧后，离型膜220在凸位形成平面，离型膜220 在凹的位置就形成空腔，腔内有空气。这样在打印模型离型时，由于离型膜220和膜支撑板230之间有实物支撑的也有空隙的，形成局部屈服点，在某些位置率先屈服后，离型变得容易，降低了剥离力度。
在具体实施时候，作为进一步的方案，见图1～图2，所述机架组件100包括型材框架 110、底部平台120、光机安装架130、平台大平板140和连接支架150，所述底部平台120固定安装在型材框架110下部，所述平台大平板140固定安装在型材框架110上部，所述投影设备500通过光机安装架130安装在所述底部平台120上，所述驱动机构400通过连接支架150安装在所述平台大平板140上，所述树脂槽组件200固定安装在所述平台大平板140上，所述平台大平板140开设有一个与树脂槽组件200对应的通孔141，所述通孔 141还开设有一圈用于容纳膜支撑板230的台阶槽142，所述影像设备投射的图像可以通过所述通孔141并透过所述膜支撑板230和离型膜220将液态的光固化材料成型于所述打印平台组件300上，型材框架110的设置，适用不同型号的光固化3D打印机，仅需对型材框架110进行尺寸修改即可。
在具体实施时候，作为进一步的方案，见图3～图6，所述树脂槽组件200还包括膜固定片240，所述膜固定片240通过螺栓将离型膜220固定在树脂槽壁210，整体形成一个可以盛放液态的光固化材料的容器，所述树脂槽壁210还设置有连接部211，所述连接部211通过螺栓将树脂槽组件200固定安装在平台大平板140上。
在具体实施时候，作为进一步的方案，所述膜支撑板230的凸起部231呈等距阵列分布，所述膜支撑板230的顶面凹凸差≤0.5mm，所述膜支撑板230的材料为玻璃或亚克力或PET板。
在具体实施时候，作为进一步的方案，所述膜支撑板230的顶面凹凸差为0.3mm，顶面凹凸差的设置为通过实验测试，在不影响打印模型的质量的同时又能降低剥离力度。
在具体实施时候，作为进一步的方案，见图7～图9，所述打印平台组件300包括打印平板310、支撑弹性件320、平台调平板330、脱模弹性件340、调平锁止件350、平台锁止件360、打印平台连接架370和连接长螺杆380，所述支撑弹性件320设置在所述打印平板 310和所述平台调平板330之间，所述脱模弹性件340设置在所述平台调平板330和调平锁止件350之间，所述平台调整板通过平台锁止件360与打印平台连接架370连接，所述打印平台连接架370通过螺栓固定安装在所述驱动机构400上，所述打印平板310用于附着成型的产品，所述连接长螺杆380穿过打印平板310、支撑弹性件320、平台调平板330、脱模弹性件340和调平锁止件350将其连接在一起，通过设置脱模弹性件340，可以让打印模型柔性脱离，不会一下子将剥离力度提升到较高值而导致的打印模型撕裂。
在具体实施时候，作为进一步的方案，所述打印平台组件300还包括旋接在连接长螺杆380上的防松锁止件390，所述防松锁止件390抵接调平锁止件350，所述支撑弹性件320为普通弹簧，所述脱模弹性件340为普通弹簧或者蝶形弹簧，所述脱模弹性件340的刚度大于所述支撑弹性件320的刚度。
在具体实施时候，作为进一步的方案，所述支撑弹性件320、脱模弹性件340、平台锁止件360和连接长螺杆380至少有两组，且各组中支撑弹性件320与脱模弹性件340的刚度差均不相同。
在具体实施时候，作为进一步的方案，所述支撑弹性件320、脱模弹性件340、平台锁止件360和连接长螺杆380有四组且呈矩形分布，各组中支撑弹性件320的刚度均相同，脱模弹性件340的刚度均不同，并且对角线的两个的脱模弹性件340的刚度一个为四个中最大，另一个为四个中最小，，每一层固化反应后，打印平台组件300向上移动，反应成型层和树脂槽组件200底部离型时，此时平台调平板330向上压缩上面的四个脱模弹性件340，由于这四个脱模弹性件340刚度各不相同，压缩形变量不一样，就行成型倾斜剥离，形成局部屈服，便于离型，对角线设置刚度最大和最小的脱模弹性件340是为了让整体可以从一个角先开始剥离最后到刚度最大的角剥离。
对打印平台的调平做进一步的描述，锁紧调平锁止件350，将平台降到Z轴零位，然后松调平锁止件350，使得打印平板310向下贴平贴牢树脂槽组件200底部，然后锁紧调平锁止件350，最后锁紧防松锁止件390。
在具体实施时候，作为进一步的方案，所述平台调平板330设置有矩形缺口331，所述打印平台连接架370设置有与之适配的凸出部371，所述平台调平板330与所述打印平台连接架370固定连接时，所述矩形缺口331与所述凸出部371配合，通过上述的凹凸配合，可以让平台调平板330与打印平台连接架370连接更加可靠。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅限于以上实施例，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种光固化3D打印机，其特征在于，包括：
机架组件(100)；
所述机架组件(100)的上部设置有树脂槽组件(200)，用于盛放液态的光固化材料；
打印平台组件(300)，位于所述树脂槽组件(200)的上方，是产品的成型支持平台；
所述机架组件(100)的上部还设置有驱动机构(400)，用于驱动所述打印平台组件(300)在所述树脂槽组件(200)的上方上下移动；
所述机架组件(100)的下部设置有投影设备(500)，其投影镜头位于所述树脂槽组件(200)的下方，通过所述树脂槽向所述打印平台组件(300)投射投影图像；
所述树脂槽组件(200)从上到下包括树脂槽壁(210)、离型膜(220)和膜支撑板(230)，所述离型膜(220)位于树脂槽壁(210)的底部，所述膜支撑板(230)为顶面凹凸设置的透明板材，所述膜支撑板(230)的凸起部(231)与离型膜(220)抵接；
所述打印平台组件(300)包括打印平板(310)、支撑弹性件(320)、平台调平板(330)、脱模弹性件(340)、调平锁止件(350)、平台锁止件(360)、打印平台连接架(370)和连接长螺杆(380)，所述支撑弹性件(320)设置在所述打印平板(310)和所述平台调平板(330)之间，所述脱模弹性件(340)设置在所述平台调平板(330)和调平锁止件(350)之间，所述平台调整板通过平台锁止件(360)与打印平台连接架(370)连接，所述打印平台连接架(370)通过螺栓固定安装在所述驱动机构(400)上，所述打印平板(310)用于附着成型的产品，所述连接长螺杆(380)穿过打印平板(310)、支撑弹性件(320)、平台调平板(330)、脱模弹性件(340)和调平锁止件(350)将其连接在一起；
所述打印平台组件(300)还包括旋接在连接长螺杆(380)上的防松锁止件(390)，所述防松锁止件(390)抵接调平锁止件(350)，所述支撑弹性件(320)为普通弹簧，所述脱模弹性件(340)为普通弹簧或者蝶形弹簧，所述脱模弹性件(340)的刚度大于所述支撑弹性件(320)的刚度。
2.根据权利要求1所述的一种光固化3D打印机，其特征在于：所述机架组件(100)包括型材框架(110)、底部平台(120)、光机安装架(130)、平台大平板(140)和连接支架(150)，所述底部平台(120)固定安装在型材框架(110)下部，所述平台大平板(140)固定安装在型材框架(110)上部，所述投影设备(500)通过光机安装架(130)安装在所述底部平台(120)上，所述驱动机构(400)通过连接支架(150)安装在所述平台大平板(140)上，所述树脂槽组件(200)固定安装在所述平台大平板(140)上，所述平台大平板(140)开设有一个与树脂槽组件(200)对应的通孔(141)，所述通孔(141)还开设有一圈用于容纳膜支撑板(230)的台阶槽(142)，所述投影设备投射的图像可以通过所述通孔(141)并透过所述膜支撑板(230)和离型膜(220)将液态的光固化材料成型于所述打印平台组件(300)上。
3.根据权利要求2所述的一种光固化3D打印机，其特征在于：所述树脂槽组件(200)还包括膜固定片(240)，所述膜固定片(240)通过螺栓将离型膜(220)固定在树脂槽壁(210)，整体形成一个可以盛放液态的光固化材料的容器，所述树脂槽壁(210)还设置有连接部(211)，所述连接部(211)通过螺栓将树脂槽组件(200)固定安装在平台大平板(140)上。
4.根据权利要求1所述的一种光固化3D打印机，其特征在于：所述膜支撑板(230)的凸起部(231)呈等距阵列分布，所述膜支撑板(230)的顶面凹凸差≤0.5mm，所述膜支撑板(230)的材料为玻璃或亚克力或PET板。
5.根据权利要求4所述的一种光固化3D打印机，其特征在于：所述膜支撑板(230)的顶面凹凸差为0.3mm。
6.根据权利要求1所述的一种光固化3D打印机，其特征在于：所述支撑弹性件(320)、脱模弹性件(340)、平台锁止件(360)和连接长螺杆(380)至少有两组，且各组中支撑弹性件(320)与脱模弹性件(340)的刚度差均不相同。
7.根据权利要求1所述的一种光固化3D打印机，其特征在于：所述支撑弹性件(320)、脱模弹性件(340)、平台锁止件(360)和连接长螺杆(380)有四组且呈矩形分布，各组中支撑弹性件(320)的刚度均相同，脱模弹性件(340)的刚度均不同，并且对角线的两个的脱模弹性件(340)的刚度一个为四个中最大，另一个为四个中最小。
8.根据权利要求1所述的一种光固化3D打印机，其特征在于：所述平台调平板(330)设置有矩形缺口(331)，所述打印平台连接架(370)设置有与之适配的凸出部(371)，所述平台调平板(330)与所述打印平台连接架(370)固定连接时，所述矩形缺口(331)与所述凸出部(371)配合。
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