CN114770929A - 一种基于涂布树脂的3d打印装置及打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于涂布树脂的3D打印装置及打印方法，包括离型膜、提拉板及光固化器，所述离型膜上设有依次设置的多个涂布树脂，所述离型膜设于所述提拉板与所述光固化器之间，所述涂布树脂设于所述离型膜靠近所述提拉板一侧，所述光固化器发出的光照射到所述提拉板；所述离型膜在所述提拉板与所述光固化器之间移动，以依次带动所述涂布树脂移动到所述提拉板与所述光固化器之间。本装置通过涂布树脂的特性，减少了液槽内固化成型的步骤，使得在光固化过程中一直处于有氧环境下进行，更易从离型膜上分离，提高打印精度。移动的方式进行逐层固化，能够更加准确地控制每层固化的厚度和固化能量。
Description
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，特别涉及一种基于涂布树脂的3D打印装置及打印方法。
背景技术
3D打印机又称三维打印机(3DP)，是一种累积制造技术，即高速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。
现有的3D打印机，包括如常规的SLA/DLP/LCD打印机，都会包括一个容纳模型树脂的液槽(料槽)，用于盛放液态树脂，成像系统位于液槽下方，其成像面正好位于液槽底部，通过能量及图形控制，每次可固化一定厚度及形状的薄层树脂(50μm/25μm)。液槽上方设置一个提拉机构，每次截面曝光完成后向上提拉一定高度(该高度与分层厚度一致)，使得当前固化完成的固态树脂与液槽底面分离并粘接在提拉板或上一次成型的树脂层上，如此依次叠层固化，通过多层固化的顺序将打印体在液槽内固化成型。
该种在液槽底部光固化成型的方式，液态树脂环境下，使得在成型面的位置无氧气，造成固化后树脂和液槽底部的薄膜难分离，进而影响打印速度。薄膜上固化的树脂在提拉板拉扯与薄膜分离时，会对薄膜产生拉力，在多层的固化工作中频繁地拉扯薄膜会导致薄膜内外应力平衡被破坏，影响打印精度。
发明内容
本发明提供了一种基于涂布树脂的3D打印装置及打印方法，旨在解决现有的基于液槽的3D打印机在打印时固化树脂与薄膜分离难、打印精度不足的问题。
根据本申请实施例，提供了一种基于涂布树脂的3D打印装置，包括离型膜、提拉板及光固化器，所述离型膜上设有依次设置的多个涂布树脂，所述离型膜设于所述提拉板与所述光固化器之间，所述涂布树脂设于所述离型膜靠近所述提拉板一侧，所述光固化器发出的光照射到所述提拉板；所述离型膜在所述提拉板与所述光固化器之间移动，以依次带动所述涂布树脂移动到所述提拉板与所述光固化器之间。
优选地，所述离型膜两端设置滚筒，滚筒转动以带动所述离型膜移动。
优选地，所述离型膜为透氧离型膜，所述离型膜包括层叠的光学增益膜、高分子透氧膜及离型涂料层，所述涂布树脂设置于所述离型涂料层上。
本发明还提供一种基于涂布树脂的3D打印方法，其采用如上述任一项的基于涂布树脂的3D打印装置，包括以下步骤：
步骤S1：基于涂布树脂的厚度，调整提拉板与离型膜之间的间距与涂布树脂的厚度相同；
步骤S2：离型膜移动，涂布树脂移动至提拉板与光固化器之间；
步骤S3：涂布树脂一侧与提拉板接触，另一侧启动光固化器，对涂布树脂进行曝光；
步骤S4：涂布树脂固化形成单层固化部，提拉板远离离型膜移动，单层固化部脱离离型膜；
步骤S5：调整提拉板的高度，使得当前单层固化部与离型膜之间的厚度与下一个涂布树脂的厚度相同；
步骤S6：依次在提拉板上形成多个堆叠的单层固化部，获得打印体。
优选地，树脂通过凹版涂布、反向辊涂、刀辊涂布、计量棒涂布、槽模涂布、浸渍涂布、幕帘涂布、气刀涂布中的一种或几种方式涂布在离型膜上获得所述涂布树脂。
与现有技术相比，本发明提供的一种基于涂布树脂的3D打印装置及打印方法具有以下有益效果：
通过在离型膜上定位多个依次设置的涂布树脂，使得3D打印装置可根据移动的离型膜逐层固化对应的涂布树脂，每个涂布树脂在完成固化后都会将对应的离型膜移出，保证每个涂布树脂在固化时都为全新的离型膜，避免了现有技术中固定式薄膜的带来的缺陷。同时，基于涂布树脂的涂布特性，使得本装置不会受到传统液槽中成型的方向限制，也即本装置可以在任意角度进行固化成型。进一步地，本装置通过涂布树脂的特性，减少了液槽内固化成型的步骤，使得在光固化过程中一直处于有氧环境下进行，树脂与氧气接触充分，固化过程更易控制和调节，且固化后的结构也更易从离型膜上分离，降低对离型膜的拉扯力，也能够提高3D打印速度。再进一步地，本申请通过多个依次设置的涂布树脂，移动的方式进行逐层固化，使得单次固化的结构厚度由涂布树脂的厚度决定，相比于液槽中成型的方式，本申请能够更加准确地控制每层固化的厚度和固化能量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明第一实施例提供的一种基于涂布树脂的3D打印装置的结构示意图。
图2是本发明第一实施例提供的一种基于涂布树脂的3D打印装置又一种实施方式的结构示意图。
图3是本发明第二实施例提供的一种基于涂布树脂的3D打印方法的流程图。
附图标记说明：
1、离型膜；2、提拉板；3、光固化器；4、涂布树脂；100、滚筒。
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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请结合图1和图2，本发明第一实施例公开了一种基于涂布树脂的3D打印装置，包括离型膜1、提拉板2及光固化器3，所述离型膜1上设有依次设置的多个涂布树脂4，所述离型膜1设于所述提拉板2与所述光固化器3之间，所述涂布树脂4设于所述离型膜1靠近所述提拉板2一侧，所述光固化器3发出的光照射到所述提拉板2。
所述离型膜1在所述提拉板2与所述光固化器3之间移动，以依次带动所述涂布树脂4移动到所述提拉板2与所述光固化器3之间。
所述离型膜1上设有多个依次设置的涂布树脂4，单个涂布树脂4经过离型膜1的带动下，移动到所述提拉板2与所述光固化器3之间，提拉板2与涂布树脂4一侧接触，同步开启光固化器3进行曝光固化，完成当前涂布树脂4的固化后成型单层固化部，之后接着进行下一个涂布树脂4的固化操作，依次循环获得多层结构，也即最终的打印体。
可以理解，所述光固化器3选用基于SLA/DLP/LCD紫外光的固化成像系统，用于光固化，而所述光固化器3发出的光可以为直接照射或间接照射的方式照射到提拉板2的区域，使得移动到位的涂布树脂4在提拉板2的位置曝光。例如，通过将光固化器3直接对准提拉板2的位置直接照射，或通过将光固化器3倾斜设置，通过反射的方式间接照射到提拉板2的位置。
可以理解，所述提拉板2为3D打印设备中常见的用于树脂固化成型结构，其通过连接移动组件带动提拉板2上升和下降，调节提拉板2的高度。
请继续参阅图1，所述离型膜1两端设置滚筒100，滚筒100转动以带动所述离型膜1移动，或也可以通过设置拉动装置直接拉动离型膜1。
所述离型膜1为透氧离型膜，所述离型膜1包括层叠的光学增益膜、高分子透氧膜及离型涂料层，所述涂布树脂4设置于所述离型涂料层上。
可以理解，在本实施例中，树脂通过凹版涂布、反向辊涂、刀辊涂布、计量棒涂布、槽模涂布、浸渍涂布、幕帘涂布、气刀涂布中的一种或几种方式涂布在离型膜1上获得所述涂布树脂4。
可以理解，在本实施例中，基于涂布树脂4的涂布特性，使得提拉板2和光固化器3的设置方向可变，例如，将提拉板2设置在离型膜1的顶部，则光固化器3设置在离型膜1的底部(如图1中所示)，或将提拉板2设置在离型膜1的底部，则光固化器3设置在离型膜1的顶部(如图2中所示)，也即通过本申请提供的技术方案可以实现在任意方向上进行树脂的固化，不会受到传统液槽的打印方向的约束。
请参阅图3，本发明第二实施例还提供一种基于涂布树脂的3D打印方法，其采用如上述第一实施例提供的基于涂布树脂的3D打印装置1，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：基于涂布树脂的厚度，调整提拉板与离型膜之间的间距与涂布树脂的厚度相同；
步骤S2：离型膜移动，涂布树脂移动至提拉板与光固化器之间；
步骤S3：涂布树脂一侧与提拉板接触，另一侧启动光固化器，对涂布树脂进行曝光；
步骤S4：涂布树脂固化形成单层固化部，提拉板远离离型膜移动，单层固化部脱离离型膜；
步骤S5：调整提拉板的高度，使得当前单层固化部与离型膜之间的厚度与下一个涂布树脂的厚度相同；
步骤S6：依次在提拉板上形成多个堆叠的单层固化部，获得打印体。
可以理解，在步骤S1中，调整提拉板2的高度与涂布树脂4的厚度相同，使得在步骤S2中将涂布树脂4移动到位时，涂布树脂4可直接与提拉板2的表面接触，使得在步骤S3启动光固化器3进行曝光固化而定位在提拉板2上。
可以理解，在步骤S4中，前一个涂布树脂4固化后形成打印体中的一个单层固化部，通过提拉板2远离离型膜1的移动，将该单层固化部从离型膜1上分离。
可以理解，在步骤S5中，调整提拉板2的高度，让下一个涂布树脂4进入时可直接与当前单层固化部接触，依次循环多个涂布树脂4的固化，形成多层结构。
与现有技术相比，本发明提供的一种基于涂布树脂的3D打印装置及打印方法具有以下有益效果：
通过在离型膜上定位多个依次设置的涂布树脂，使得3D打印装置可根据移动的离型膜逐层固化对应的涂布树脂，每个涂布树脂在完成固化后都会将对应的离型膜移出，保证每个涂布树脂在固化时都为全新的离型膜，避免了现有技术中固定式薄膜的带来的缺陷。同时，基于涂布树脂的涂布特性，使得本装置不会受到传统液槽中成型的方向限制，也即本装置可以在任意角度进行固化成型。进一步地，本装置通过涂布树脂的特性，减少了液槽内固化成型的步骤，使得在光固化过程中一直处于有氧环境下进行，树脂与氧气接触充分，固化过程更易控制和调节，且固化后的结构也更易从离型膜上分离，降低对离型膜的拉扯力，也能够提高3D打印速度。再进一步地，本申请通过多个依次设置的涂布树脂，移动的方式进行逐层固化，使得单次固化的结构厚度由涂布树脂的厚度决定，相比于液槽中成型的方式，本申请能够更加准确地控制每层固化的厚度和固化能量。
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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种基于涂布树脂的3D打印装置，其特征在于：包括离型膜、提拉板及光固化器，所述离型膜上设有依次设置的多个涂布树脂，所述离型膜设于所述提拉板与所述光固化器之间，所述涂布树脂设于所述离型膜靠近所述提拉板一侧，所述光固化器发出的光照射到所述提拉板；
所述离型膜在所述提拉板与所述光固化器之间移动，以依次带动所述涂布树脂移动到所述提拉板与所述光固化器之间。
2.根据权利要求1所述基于涂布树脂的3D打印装置，其特征在于：所述离型膜两端设置滚筒，滚筒转动以带动所述离型膜移动。
3.根据权利要求1所述基于涂布树脂的3D打印装置，其特征在于：所述离型膜为透氧离型膜，所述离型膜包括层叠的光学增益膜、高分子透氧膜及离型涂料层，所述涂布树脂设置于所述离型涂料层上。
4.一种基于涂布树脂的3D打印方法，其采用如权利要求1-2中任一项的基于涂布树脂的3D打印装置，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：基于涂布树脂的厚度，调整提拉板与离型膜之间的间距与涂布树脂的厚度相同；
步骤S2：离型膜移动，涂布树脂移动至提拉板与光固化器之间；
步骤S3：涂布树脂一侧与提拉板接触，另一侧启动光固化器，对涂布树脂进行曝光；
步骤S4：涂布树脂固化形成单层固化部，提拉板远离离型膜移动，单层固化部脱离离型膜；
步骤S5：调整提拉板的高度，使得当前单层固化部与离型膜之间的厚度与下一个涂布树脂的厚度相同；
步骤S6：依次在提拉板上形成多个堆叠的单层固化部，获得打印体。
5.根据权利要求4所述基于涂布树脂的3D打印方法，其特征在于：树脂通过凹版涂布、反向辊涂、刀辊涂布、计量棒涂布、槽模涂布、浸渍涂布、幕帘涂布、气刀涂布中的一种或几种方式涂布在离型膜上获得所述涂布树脂。
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