CN114851564B - 剥离板、制备方法、及所适用的容器、3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种剥离板、制备方法、及所适用的容器、3D打印设备。其中，所述剥离板，包括：透明的基板本体，具有第一柔软度；形成在所述基板本体上的透明的薄膜层，其中，所述薄膜层面向待成型材料的表面分布有微孔结构，所述薄膜层具有大于所述第一柔软度的第二柔软度；其中，在所述薄膜层表面涂覆有待成型材料时，所述薄膜层的微孔结构与待成型材料之间形成气隙；所述待成型材料用于供3D打印设备制造成三维物体。本申请通过有效改进目前柔性离型膜的结构，来提高具有高于离型膜剥离效率、且具有更长使用寿命。

Description

剥离板、制备方法、及所适用的容器、3D打印设备

技术领域

本申请涉及3D打印设备的技术领域，尤其涉及一种剥离板、制备方法、及所适用的容器、3D打印设备。

背景技术

3D打印技术是快速成型技术的一种，常以液态光敏树脂、光敏聚合物等材料为待固化材料，将打印模型划分为多个横截层，然后通过逐层打印的方式构建实体。光固化3D打印设备成型精度高，在定制商品、医疗治具、假体等方面具有广泛应用。

其中，由于3D打印设备可以根据个性化设计的三维模型打印出相应的三维物体的实体物品，因此，受到医疗、个性化产品制造等制造商使用。在如牙科等领域中，3D打印设备以其提供的即时成型的打印制品，极大提高了成品制成的效率。因而，越来越多的使用者将其作为能快速交付产品的一种设备。这虽然拓展了3D打印设备的应用领域，然而，也会随之带来一些维护问题。

发明内容

鉴于以上所述相关技术的缺点，本申请的目的在于提供一种剥离板、制备方法、及所适用的容器、3D打印设备，用于解决延长底面曝光的3D打印设备的耗材使用寿命的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请第一方面提供一种用于3D打印设备的剥离板，包括：透明的基板本体，具有第一柔软度；形成在所述基板本体上的透明的薄膜层，其中，所述薄膜层面向待成型材料的表面分布有微孔结构，所述薄膜层具有大于所述第一柔软度的第二柔软度；其中，在所述薄膜层表面涂覆有待成型材料时，所述薄膜层的微孔结构与待成型材料之间形成气隙；所述待成型材料用于供3D打印设备制造成三维物体。

在第一方面的一些示例中，所述薄膜层采用与待成型材料的分子极性不同的材料制备而得，以使所述薄膜层疏离于图案固化层；其中，所述图案固化层为所述待成型材料经选择性固化而得到的。

在第一方面的一些示例中，所述薄膜层的材料包括聚硅氮烷固化物。

在第一方面的一些示例中，在剥离板与待成型材料经固化后形成的图案固化层之间的剥离过程中，所述剥离板的形变受所述第一柔软度的限制。

在第一方面的一些示例中，所述薄膜层中分布有被锁固的阻聚剂。

在第一方面的一些示例中，所述阻聚剂在所述薄膜层中的重量比在1％-30％之间。

在第一方面的一些示例中，所述基板本体为玻璃板、或有机玻璃板。

本申请第二方面提供一种含有聚硅氮烷的材料的用途，用于在透明基板本体上形成薄膜层，以供形成有所述薄膜层的透明基板本体作为3D打印设备的剥离板；其中，所述薄膜层的柔软度大于基板本体的柔软度。

在第二方面的一些示例中，所述薄膜层上分布有面向待成型材料的微孔结构；其中，所述微孔结构与所述3D打印设备的待成型材料之间形成气孔。

在第二方面的一些示例中，所述材料还包括阻聚剂；所述薄膜层中分布被锁固的阻聚剂。

在第二方面的一些示例中，所述阻聚剂在所述薄膜层中的重量比在1％-30％之间。

在第二方面的一些示例中，所述剥离板用于供3D打印设备利用与所述聚硅氮烷的分子极性不同的待成型材料进行选择性固化，以使所述薄膜层疏离于经选择性固化而得到的图案固化层。

本申请第三方面提供一种剥离板的制备方法，包括：将含有制膜材料的液体涂覆到透明的基板本体上；其中，所述基板本体具有第一柔软度；将所涂覆的所述液体固化在所述基板本体，以在所述基板本体上形成薄膜层；其中，所述薄膜层具有大于所述第一柔软度的第二柔软度；所述薄膜层面向待成型材料的表面分布有微孔结构；形成有薄膜层的透明基板本体用于3D打印设备的剥离板。

在第三方面的一些示例中，所述制备方法还包括：制备所述液体的步骤，其包括：将制膜材料溶于溶剂中，以得到第一混合液；其中，所述第一混合液用于涂覆到所述透明基板本体上。

在第三方面的一些示例中，所述制备所述液体的步骤还包括：将阻聚剂和/或纳米孔材料、与所述第一混合液进行混合，得到第二混合液，其中，所述第二混合液用于涂覆到所述透明基板本体上。

在第三方面的一些示例中，所述液体中包含重量比在30％-70％的聚硅氮烷，以及重量比为30％-70％的溶剂；其中，所述聚硅氮烷为所述制膜材料。

在第三方面的一些示例中，所述液体中还包含重量比在1％-25％的阻聚剂。

在第三方面的一些示例中，所述将包含有制膜材料的液体涂覆到透明基板本体上的步骤包括：利用滚涂棒、或喷嘴将所述液体涂覆到透明基板本体上。

在第三方面的一些示例中，所述固化的方式包括湿气固化；所述湿气固化的固化时长是基于空气湿度、所涂覆的所述液体的体量、液体中的材料类型中的至少一种而确定的。

本申请第四方面提供一种用于3D打印设备的容器，包括：具有两面开口的立面结构；以及如第一方面中任一所述的剥离板，密封地装配在所述立面结构的一开口处，以形成具有透明底面、且用于盛放待成型材料的容器。

本申请第五方面提供一种3D打印设备，包括：如第一方面中任一所述的剥离板；构件平台，与所述剥离板之间填充有至少一层高的待成型材料；所述构件平台用于逐层附着图案固化层，以制造三维物体；Z轴驱动机构，连接所述构件平台，用于移动所述构件平台与剥离板之间的距离；能量辐射系统，位于用于盛放待成型材料的容器下方，用于透过所述剥离板而将所述剥离板与容器地面之间的缝隙中的待成型材料进行选择性固化，以形成所述图案固化层；其中，所述图案固化层与所述剥离板之间基于所分布气孔而形成的网状的固态接触。

综上所述，本申请提供的一种剥离板、制备方法、及所适用的容器、3D打印设备，具有以下有益效果：本申请提供的剥离板，是在硬质的基板本体上形成分布有微孔结构的薄膜层，来实现在剥离板整体几乎不会形变的情况下，提供具有低剥离力的固态-固态剥离的方式。由此，在以即用即制造为目标的底面曝光的3D打印设备中，通过有效改进目前柔性离型膜的结构，来提高具有高于离型膜剥离效率、且具有更长使用寿命的剥离板。

附图说明

本申请所涉及的具体特征如所附权利要求书所显示。通过参考下文中详细描所述的示例性实施方式和附图能够更好地理解本申请所涉及发明的特点和优势。对附图简要说明书如下：

图1显示为本申请的底面曝光的3D打印设备的一种整机结构示意图。

图2显示为本申请的底面曝光的3D打印设备的另一种整机结构示意图。

图3显示为本申请的剥离板的一种结构示意图。

图4显示为本申请的微孔结构在薄膜层表面的分布示意图。

图5显示为本申请的制备方法的一种流程示意图。

图6显示为本申请的制备方法的又一种流程示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描所述的实施例仅仅是本申请一部分是实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

对于需要即时交付的个性化产品，由于产品尺寸较小，通常利用基于底面曝光的桌面级的3D打印设备进行制造。以齿件实体的制造过程举例，医护技术人员利用三维扫描设备对患者的口腔进行扫描，以获得口腔的三维数据；医护技术人员利用计算机软件确定该三维数据中待制造的齿件模型，并对其进行切片处理，以得到打印文件；3D打印设备按照打印文件进行逐层制造，以得到对应齿件模型的齿件实体。对于牙科病患来说，在治疗结束当日及时种植牙齿，是需要3D打印设备能够及时提供相应的齿件实体的。

在此，请参阅图1，其显示为底面曝光的3D打印设备的一种整机结构示意图，所述整机结构包括：容器11、能量辐射系统14、构件平台12、和Z轴移动机构13等。容器11具有透明的底面，并盛放待固化材料；容器11的底面下方设置能量辐射系统14，能量辐射系统14透过容器11的透明底面向容器11底面和构件平台12之间的缝隙内所填充的待固化材料进行选择性固化，以得到逐层制造的图案固化层，构件平台12在Z轴驱动机构13的带动下，将图案固化层从容器11底面剥离开来，并移动至使当前次构件平台12与容器11底面之间的距离，相比于固化前构件平台12与容器11底面之间的距离，相差一层高的高度，以使容器11底面填充所述层高的待固化材料。按照逐层制造的顺序，重复上述过程，使得构件平台12上附着有所制造出的三维物体(如齿件实体)。

请参阅图2，其显示为底面曝光的3D打印设备的另一种整机结构示意图，所述整机结构包括：工作台21、能量辐射系统24、构件平台22、Z轴移动机构23、供料机构26、和铺料机构25等。工作台21包含透明的区域；工作台21下方设置能量辐射系统24，能量辐射系统24透过透明的区域向工作台21和构件平台22之间的缝隙内所填充的待固化材料进行选择性固化，以得到逐层制造的图案固化层，构件平台22在Z轴驱动机构23的带动下，将图案固化层从工作台上剥离开来。剥离后，供料机构26将如膏状待成型材料挤入工作台21一侧；铺料机构25将该待成型材料铺在工作台21的透明的区域，其中，所铺的待成型材料的层高与当前次固化所需的层高相符。构件平台22在Z轴移动机构23的带动下，移动至使当前次构件平台22与工作台21之间的距离，相比于固化前构件平台22与工作台21之间的距离，相差一层高的高度，以使工作台和构件平台之间填充所述层高的待固化材料。按照逐层制造的顺序，重复上述过程，使得构件平台22上附着有所制造出的三维物体(如齿件实体)。

影响底面曝光的3D打印设备的打印速度的因素有很多，例如，单层固化的层高越大，需制造的总层数就越少，打印速度越快。然而，盲目增加单层固化的层高，易降低所制造的三维物体的轮廓精度。又如，将在容器底面和构件平台之间的图案固化层从容器底面剥离开来的速度越快，调整构件平台高度所花费的时长就越短，打印速度越快等。然而，通过增大剥离力度的方式加快剥离速度，容易增加掉件、断件等不合格品质的三维物体。

由上可见，提高底面曝光的3D打印设备的打印速度，并保证所制造的三维物体的成品率，并非易事。

为了使容器底面与所固化的图案固化层之间更容易剥离，以通过提高剥离速度的方式提高打印速度，并保证成品率，在一些示例中，在容器底面铺有柔性的离型膜，其利用离型膜的柔韧性，在构件平台上移过程中，柔性的离型膜发生形变，并利用形变所引起的回弹力，将离型膜从图案固化层上剥离开来。其中，所述柔性的离型膜举例为氟素离型膜、涂布有硅油的塑料膜制品等。上述离型膜虽然有效减少了剥离所花费的时长，然而，在多次剥离之后，离型膜的形变难于恢复至初始状态，这使得一方面，离型膜的剥离速度相比于初始状态时有所下降；另一方面，在离型膜不断形变过程中，容易破坏离型膜的结构，例如造成离型膜破洞、或增加褶皱等，这不利于长时间使用，柔性的离型膜是需经常更换的。这对于即时制造的使用者来说，维护3D打印设备的成本是很高的，同时也降低了打印效率。

为了系统性降低底面曝光的3D打印设备的自维护成本，并仍保持、甚至提高其即时制造的使用需求，本申请提供一种用于3D打印设备的剥离板。相比于柔性的离型膜，所述剥离板由更硬质的材料制成，以减少形变所带来的对本体的破坏。其中，所述剥离板的硬质特性可利用柔软度的指标进行测量。所述柔软度是指样本本身的抗弯曲力和样本与缝隙处摩擦力的最大矢量之和，其中，所述样本为试样的剥离板。柔软度以毫牛顿表示，该数值越小，表示越柔软。

为了弥补柔软度降低而导致的剥离难度增加的情况，本申请所提供的剥离板面向图案固化层一侧的表面还分布有微孔结构。这使得所述剥离板与图案固化层之间的接触面积大大减小。微孔结构不仅减小了接触面积，还将接触位置分散开来，由此相比于柔性的离型膜，所形成的剥离板整体更容易与图案固化层剥离。例如，所分布的各微孔结构的孔壁顶端与图案固化层之间呈网状接触。由此，3D打印设备的构件平台在剥离时，利用与柔性离型膜相同的力进行剥离时，剥离板的剥离速度更快。

请参阅图3，其显示为所述剥离板的一种结构示意图，所述剥离板包括基板本体30和薄膜层31。

所述基板本体30呈透明状，以允许透过全波段的光线。如此，所述基板本体30能够透过3D打印设备的能量辐射系统所辐射出的光能。所述基板本30体还可以选择更容易透过能量辐射系统所辐射出的波段的光线。例如，光波段在UV波段范围内，所述基板本体至少选择性对该波段范围内的光能是可透射的。

在一些应用中，所述基板本体是用于盛放待成型材料的容器的底面部分。其中，所述基板本体与容器的侧壁是整体成型的。

所述基板本体具有第一柔软度。其中，所述基板本体采用相比于柔性离型膜更硬质的材料。在一些应用中，按照所述基板本体的第一柔软度进行选材，3D打印设备通过配置所述剥离板，可省略原本用于承载待成型材料的承载板。如图1所示，其可将所述剥离板作为容器底面(即所述承载板)，以省略容器的透明底面。如图2所示，其可将所述剥离板作为工作台(即所述承载板)，以至少省略工作台的透明区域。

在剥离板与待成型材料经固化后形成的图案固化层之间的剥离过程中，所述剥离板的形变受所述第一柔软度的限制。在一些示例中，基板本体的第一柔软度大到几乎不会因剥离力而产生形变，由此，该种基板本体有效减少了因剥离操作而导致的对剥离板的破坏。例如，所述基板本体为玻璃板或有机玻璃板等透明的板状结构。

所述薄膜层形成在所述基板本体上，其中，所述薄膜层面向待成型材料的表面分布有微孔结构，所述薄膜层具有大于所述第一柔软度的第二柔软度。其中，所述第二柔软度的测量方式与前述柔软度的测量方式相同。所述薄膜层的第二柔软度可大于柔性的离型膜的柔软度，或者与柔性的离型膜的柔软度相当。换言之，所述薄膜层比柔性的离型膜更坚硬、或与柔性的离型膜差不多柔软。

在一些应用中，基板本体以厚度大于薄膜层而提供更坚硬的剥离板基底，使得在剥离过程中，剥离板整体更难于发生形变。如此，有效保护薄膜层防止因基板本体形变而产生裂纹、碎片等情况。

与基板本体相似地，所述薄膜层也是透明的，或者针对3D打印设备的能量辐射系统的波段是透明的。所述薄膜层可形成在基板本体的一侧或两侧。

所述薄膜层表面分布有微孔结构，所述微孔结构与制备所述薄膜层的制备工艺、以及所选择的材料相关。以薄膜层的材料中包含聚硅氮烷为例，采用湿气固化方式得到的薄膜层，其暴露于空气的一侧分布有微孔结构，而与基板本体结合的一侧的微孔结构明显减少、甚至没有微孔结构。

为了减少微孔结构对薄膜层与基板本体之间结合能力的影响，请参阅图4，其显示为微孔结构在薄膜层表面的分布示意图，所述微孔结构仅形成在薄膜层表面，以形成浅槽，而不成为通孔，由此确保在薄膜的微孔结构向基板本体侧形成最大程度的固体。一方面最小化影响薄膜层与基板本体结合所形成的力学性能；另一方面，有效减少薄膜层因微孔结构所导致的薄膜层自身的力学性能降低等情况。该种结构应用在底面曝光的3D打印设备中，能够在剥离过程中有效提高剥离效率，换言之，既提高了剥离速度，又保持剥离后的薄膜层完整度以及图案固化层的完整度。

在所述薄膜层表面涂覆有待成型材料时，所述薄膜层的微孔结构与待成型材料之间形成气隙。这使得当待成型材料被能量辐射系统进行选择性固化之后，所固化的图案固化层与薄膜层表面以网状形式接触。所述微孔结构与待成型材料之间之所以可形成气隙，是由待成型材料的表面张力产生的。为防止微孔结构的尺寸过大，而使得待成型材料与微孔结构的侧壁和底部完全接触，而造成接触面增大的情况，所分布的微孔结构的孔径尺寸小于基于待成型材料的表面张力而确定的尺寸。

其中，所述待成型材料的表面张力与待成型材料中的成分及其配比相关，其以N/m为单位进行计量。在一些示例中，所分布的微孔结构的孔径尺寸与3D打印设备的待成型材料的类型相关。技术人员可以针对3D打印设备当前所使用的待成型材料，来选择相适应的剥离板。在另一些示例中，所分布的微孔结构的孔径尺寸是基于所使用的材料及其制备而得到的。例如，所分布的微孔结构的孔径尺寸为纳米级。如此，所述剥离板依据待成型材料中的成分的分子极性，而适用于符合分子极性条件的多种待成型材料。

为了让薄膜层更紧密地附着在基板本体上，且与待成型材料之间具有疏离特性，以便所形成的网状接触更易于剥离，所述薄膜层的材料与基板本体的材料之间具有结合特性(或称吸附特性、或亲和特性)，以及所述薄膜层的材料与待成型材料中的可光固化成分之间具有排斥特性(或称疏离特性)。以基板主体的材料包括二氧化硅，待成型材料中可光固化的成分包括丙烯酸为例，利用聚硅氮烷与二氧化硅易结合，但与丙烯酸极性相差大的特点，在基板本体上形成包含聚硅氮烷的薄膜层。其中，所述聚硅氮烷又称硅氮烷聚合物，是一类以Si—N为主链的无机聚合物。利用聚硅氮烷所制备出的薄膜形状的材料为聚硅氮烷固化物，即所述薄膜层的材料包括聚硅氮烷固化物。

根据底面曝光的3D打印设备所使用的待固化材料的光固化主成分与薄膜层的材料之间的排斥特性，可针对不同的光固化主成分所排斥的材料来选择薄膜层的材料。以光固化主成分的分子极性为选择依据为例，所述薄膜层采用与待成型材料的分子极性不同的材料制备而得，以使所述薄膜层疏离于图案固化层；其中，所述图案固化层为所述待成型材料经选择性固化而得到的。以光固化主成分为丙烯酸为例，所选择的薄膜层的材料举例包括：聚硅氮烷等通过制备在基板本体表面形成分布有微孔结构的薄膜层。

为了解决部分材料在制备成膜之后，不具备微孔结构的问题，所述薄膜层的材料中还包括用于制备纳米孔的材料，以便在制备薄膜层时借由纳米孔的材料在薄膜层表面分布微孔结构。

为了进一步降低薄膜层与图案固化层之间的剥离力，薄膜层中还分布有被锁固的阻聚剂。其中，阻聚剂是一种用于防止聚合作用进行的材料。阻聚剂分子与链自由基反应，形成非自由基物质或不能引发的低活性自由基，从而使聚合终止。对于待成型材料来说，在能量辐射系统进行选择性辐射过程中，阻聚剂用于阻止待成型材料中光固化材料发生光固化反应，从而使得由于阻聚剂所接触的待成型材料因无法固化而不会形成固体与固体之间的接触。

在薄膜层表面同时分布有阻聚剂和微孔结构。这使得因为阻聚剂的存在，在薄膜层表面与图案固化层的网状接触方式的剥离难度更低。考虑阻聚剂对薄膜层与基板本体之间的结合性能的影响，例如，阻聚剂在薄膜层中的重量比越大，表明薄膜层与图案固化层之间的剥离力越小，但会削弱薄膜层与基板本体之间的结合特性；相反，阻聚剂在薄膜层中的重量比越小，表明薄膜层与图案固化层之间的剥离力越大，但会提升薄膜层与基板本体之间的结合特性，阻聚剂在薄膜层中的重量比在1％-30％之间，即所述重量比属于[1％,30％]之内的一数值。

在一些示例中，阻聚剂可混入可固化的制膜材料，以形成混合材料，通过对该混合材料进行制膜的方式，将阻聚剂锁固在薄膜层中，使之分布在整个薄膜层中。

在另一些示例中，为了减少阻聚剂对薄膜层与基板本体之间结合特性的干扰，阻聚剂可通过制膜工艺来限制阻聚剂的分布高度，以使阻聚剂在薄膜层靠近表面的位置分布更密集。

本申请所提供的剥离板，是在硬质的基板本体上形成分布有微孔结构的薄膜层，来实现在剥离板整体几乎不会形变的情况下，提供具有低剥离力的固态-固态剥离的方式。由此，在以即用即制造为目标的底面曝光的3D打印设备中，通过有效改进目前柔性离型膜的结构，来提高具有高于离型膜剥离效率、且具有更长使用寿命的剥离板。

本申请还提供一种剥离板的制备方法，其中，所述制备方法用来制备如图3所示的剥离板。其中，所述制备方法主要由制备设备来执行。其中，所述制备设备是根据预设的制备参数，如涂覆液体的体积参数、制备环境的参数等执行相应的制备操作的。在此，所述制备方法是在基板本体上进行制作薄膜层，所制成的带有薄膜层的基板本体即为剥离板，用于3D打印设备中。其中，所述基板本体是透明的，其与图3所示的基板本体的结构和性能相同或相似，在此不再详述。

请参阅图5，其显示为所述制备方法的一种流程示意图。所述制备方法采用将含有制膜材料的液体固化在基板本体上的方式，得到所述剥离板。其中，所述液体可在制备前以液态形式保存，或者通过执行步骤S100(未予图示)将以固态形式存在的制膜材料制备成所需要的液体。其中，所述固态形式存在的制膜材料举例为聚硅氮烷。用来制备薄膜层的制膜材料在成膜后具有微孔结构。

为了让所制备的薄膜层更紧密地附着在基板本体上，且与待成型材料之间具有疏离特性，以便所形成的网状接触更易于剥离，所述薄膜层的材料与基板本体的材料之间具有结合特性(或称吸附特性、或亲和特性)，以及所述薄膜层的材料与待成型材料中的可光固化成分之间具有排斥特性(或称疏离特性)。以基板主体的材料包括二氧化硅，待成型材料中可光固化的成分包括丙烯酸为例，利用聚硅氮烷与二氧化硅易结合，但与丙烯酸极性相差大的特点，用于制备薄膜层的制备材料中至少包含聚硅氮烷。其中，所述聚硅氮烷又称硅氮烷聚合物，是一类以Si—N为主链的无机聚合物。利用聚硅氮烷所制备出的薄膜形状的材料为聚硅氮烷固化物，即所述薄膜层的材料包括聚硅氮烷固化物。在本实施例中，所述聚硅氮烷固化物包括但不限于全氢聚硅氮烷、乙烯基聚硅氮烷、含氟聚硅氮烷。为了制备在基板本体表面形成分布有微孔结构的薄膜层，所选择的制备材料可依据制备方式形成分布有微孔结构的薄膜层；或者通过在制备材料中添加使得薄膜层表面分布微孔结构的材料的方式，来制造出所述薄膜层。

在一些示例中，请参阅图6，其显示为所述制备方法的又一种流程示意图。在步骤S101中，将制膜材料溶于溶剂中，以得到第一混合液。其中，所述第一混合液可以用于通过执行步骤S110来涂覆到所述基板本体上。其中，所述制膜材料举例包括聚硅氮烷。所述溶剂为用于溶解聚硅氮烷的溶液，其举例为二氯甲烷。

其中，在同一溶解环境下，所述第一混合液中聚硅氮烷和溶剂的质量配比与溶解时长相关。所述第一混合液中包含重量比在30％-70％的聚硅氮烷，以及重量比为30％-70％的溶剂。按照质量比，将该两种物质溶解1-5小时，以得到第一混合液。该第一混合液可通过后续步骤S110-S120的制备方式得到分布有微孔结构的薄膜层。

在另一些示例中，为了得到更容易剥离的薄膜层，所述制备方法还包括步骤S102(未予图示)，即将阻聚剂和/或纳米孔材料、与所述第一混合液进行混合，得到第二混合液。其中，所述第二混合液也可通过后续步骤S110-S120的制备方式得到分布有微孔结构的薄膜层。

在阻聚剂与所述第一混合液混合的具体示例中，所述第一混合液和阻聚剂混合按照预设的质量比进行混合，为了使所形成的第二混合液中的阻聚剂更均匀，根据第一混合液的体量，其混合的时长可在1-5h范围内。在此，所述第二混合液中包含重量比在1％-25％的阻聚剂，以及重量比在75％-99％的第一混合液。

纳米孔材料与所述第一混合液混合的方式与上述具体示例相似，在此不再详述。

在另一些示例中，所述第一混合液和第二混合液都用于制备所述薄膜层。例如，通过分次执行步骤S110，将第一混合液和第二混合液涂覆到所述基板本体上。

在上述各示例中，制备设备可按照预先输入的时长对盛放各混合液的容器进行搅拌操作，以得到相应的第一混合液、和/或第二混合液。所述搅拌操作可在70℃以下，例如在室温下执行。

结合图5和图6，在步骤S110中，将含有制膜材料的液体涂覆到透明的基板本体上。

在此，所述制备设备还提供有可按照预设的涂覆液体的体积参数将液体涂覆到基板本体上的涂覆装置。例如，制备设备配置有在基板本体所在工作区域移动的移动机构和设置在移动机构上的涂覆件。移动机构包括导轨和驱动电机，其中，导轨设置在工作区域一侧，或设置在工作区域两侧。驱动电机驱动涂覆件在导轨上往复移动。所述涂覆件举例为滚涂棒、或喷嘴。例如，在驱动电机的驱动下，滚涂棒将所位于基板本体一侧的适量液体涂覆到基板本体上。又如，喷嘴从盛放液体的容器中吸收适量的液体，并在驱动电机的驱动下将液体涂覆到基板本体上。

如步骤S101-S102中所提及的示例，所述液体举例为第一混合液、和/或第二混合液。当所述液体包含第一混合液和第二混合液时，制备设备依据先第一混合液后第二混合液的顺序，分次涂覆两种混合液，以使得第二混合液中的阻聚剂、和/或纳米孔材料大部分分布在所制成的薄膜层的表面，而少部分渗透到薄膜层与基板本体的结合面。

在步骤S120中，将所涂覆的液体固化在所述基板本体，以在所述基板本体上形成薄膜层。

在此，所述固化是将所涂覆的液体形成薄膜层并与基板本体紧密结合。依据所涂覆的液体中的制备材料，所述固化的方式包括以下至少一种：反应型固化方式、湿气固化方式、紫外光固化等。其中，制备设备提供有固化的成型室，所述成型室提供用于固化的固化环境。所述固化环境是依据在成型室上的人机交互装置所提供的制备参数而确定的；或者是依据搅拌、或涂覆阶段所输入的与固化相关的制备参数而确定的。

以湿气固化方式为例，在一些示例中，所述固化环境是依据所设定湿气固化所需的制备参数而确定的，所述制备参数包括以下至少一种：空气湿度、所涂覆的所述液体的体量、液体中的材料类型等。其中，所述空气湿度表示成型室内的空气中蒸汽的体积比、混合比、或饱和差等表示，其举例设置为体积比＞90％。所涂覆的所述液体的体量是根据涂覆时向基板本体上供应的液体体积、或通过测量涂覆后的液体高度(或称为厚度)而确定的。所述体量举例为液体体积、或所涂覆的液体高度。所述成型室基于所输入的制备参数确定湿气固化的时长。所述材料类型主要针对在湿气固化操作下将液体转成固体的材料的类型。例如聚硅氮烷等。在另一些示例中，成型室所提供的人机交互装置中不仅包含前面的各制备参数的选项，还包含时长设定选项，则技术人员可通过人工方式设置湿气固化的时长。例如，在制备设备根据制备参数所计算出的固化时长的基础上，技术人员通过人机交互装置进行固化时长的增减调整等。

基于上述各示例，本申请还提供将含有聚硅氮烷的制膜材料用在如前述各示例所提及的基板本体上的用途，以形成3D打印设备用的剥离板。所述制备材料在透明基板本体上形成薄膜层，以供形成有所述薄膜层的透明基板本体作为3D打印设备的剥离板；其中，所述薄膜层的柔软度大于基板本体的柔软度。

在此，聚硅氮烷为制膜材料的主要成分。所制成的薄膜层的柔软度大于等于现有的柔性离型膜的柔软度，在更坚韧的基板本体的基础上，所述薄膜层在3D打印设备的剥离操作过程中，更不易发生形变，由此利用基板本体来保护薄膜层，并有效延长了使用寿命。其中，将所述制膜材料通过湿气固化的方式固化成与基板本体结合的薄膜层，其上分布有面向待成型材料的微孔结构；其中，所述微孔结构与所述3D打印设备的待成型材料之间形成气孔。利用聚硅氮烷所制成的薄膜层与经3D打印设备所形成的图案固化层之间形成网状接触面，通过有效减少固体和固体之间的接触面，由此有效减少剥离时所需要的剥离力，提高剥离速度。另外，利用聚硅氮烷与待成型材料中的光固化成分(如丙烯酸等)之间的疏离特性，所形成的薄膜层不易与固化后的图案固化层相粘黏。所述待成型材料为3D打印设备制造三维物体所使用的。例如，所述剥离板用于供3D打印设备利用与所述聚硅氮烷的分子极性不同的待成型材料进行选择性固化，以使所述薄膜层疏离于经选择性固化而得到的图案固化层。

在一些示例中，所述制膜材料中还包括阻聚剂。所述薄膜层中分布被锁固的阻聚剂。阻聚剂用来阻止待成型材料受UV光而发生固化成型。在此，由于阻聚剂被锁固在固体形态的薄膜层中，因此，其起到了进一步降低剥离难度的作用，而不会影响图案固化层的成型能力。其中，所述阻聚剂在所述薄膜层中的重量比在1％-30％之间。

需要说明的是，本申请中所提及的数值的精度并非如数值举例一样，其与配比所使用的称重工具的精度、工程上对配比精度的敏感性等相关。例如，实际所使用的数值在本申请中所提及的数值的基础上容许有0.9-0.001倍的误差范围。

基于上述各示例所提供的剥离板，本申请还提供一种容器，用在3D打印设备中。其中，所述容器包含通过装配密封的：立面结构和所述剥离板。其中，立面结构是具有双向开口的桶状结构，其举例为立方体、立方台、或圆柱、圆台等立体结构。所述剥离板密封装配在该立面结构的一侧开口，以形成容器的底面。其中，密封装配的方式举例包括在立面结构的一侧开口设置有包含密封条的装配部件。该装配部件用于通过使密封条形变以将密封条和剥离板密封在一起。例如，所述装配部件包括配合密封条使用的条状卡合件、或螺旋状固定件等。

借用图1所示，本申请还提供了在所述剥离板上进行逐层固化的3D打印设备。所述3D打印设备为底面曝光的3D打印设备。

其中，图1中的容器用于盛放待成型材料，其中，所述容器11的底面为所述剥离板。所述待成型材料包括任何易于光固化的液态材料，其液态材料举例包括：光固化树脂液，或掺杂了陶瓷粉末、颜色添加剂等材料的树脂液等。所述液态材料举例包括丙烯酸等。所述液态材料具有一定粘稠度，其粘稠度与所混合的材料相关。例如，在光固化树脂液中掺杂60％的陶瓷粉相比于掺杂20％的陶瓷粉，则前者的粘稠度大于后者的粘稠度。

能量辐射系统用于透过剥离板向其承载的待成型材料辐射图案化能量(又称选择性辐射)，以在所述剥离板处形成相应的图案横截层。其中，所述能量辐射系统安装在3D打印设备的下方，其举例包括扫描式能量辐射系统或面曝光式能量辐射系统。

其中，扫描式能量辐射系统举例包括：激光发射器、位于所述激光发射器射出光路上的透镜组和振镜组(未予图示)，其中，所述透镜组用以改变激光光路并调整激光束的聚焦位置，所述振镜组用以将所接收的义齿模型中切片图形转换成描绘点和连接点的路径，并按照所描绘的点及路径控制所述激光束自容器开口照射到待成型材料表面，并在该表面的二维空间内扫描，经所述光束扫描的待成型材料被固化成对应的图案固化层。

所述面曝光式能量辐射系统举例包括：LCD/LED显示屏、DMD芯片、和控制器等。其中，DMD芯片(Digital Micromirror Device)为一种可视数字信息显示的技术。其中，DMD芯片在接受到图像处理模块的控制信号后将光源所发出的光线发射到投影屏幕上。在基于DLP的3D打印设备中，所述投影屏幕为容器底面。DMD芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的，每一个微镜代表一个像素，所投影的图像就由这些像素所构成。控制器通过控制DMD芯片和LCD/LED显示屏将相应图像投影到打印基准面上。

所述构件平台用于附着经能量辐射后得到的图案固化层，以便经由所述图案固化层积累形成三维物体。具体地，所述构件平台举例为构件板。所述构件平台通常以相距容器底面一层高的位置为起始位置，通过整体上移趋势的方式累积在所述底面处固化的各图案固化层，以得到相应的三维物体。

所述Z轴驱动机构包括驱动单元和竖直移动单元，所述驱动单元用于驱动所述竖直移动单元，以便所述竖直移动单元带动构件平台升降移动。例如，所述驱动单元包含用于驱动构件平台升降移动的驱动电机。所述驱动单元受单独的控制指令控制。其中，该控制指令包括：用于表示构件平台上升、下降或停止的方向性指令，甚至还可以包含转速/转速加速度、或扭矩/扭力等参数。如此有利于精确控制竖直移动单元的下降的距离，以实现Z轴的精准调节。在此，所述竖直移动单元举例包括一端固定在所述构件平台上的固定杆、与固定杆的另一端固定的咬合式移动组件，其中，所述咬合式移动组件受驱动单元驱动以带动固定杆竖直移动，所述咬合式移动组件举例为由齿状结构咬合的限位移动组件，如齿条等。又如，所述竖直移动单元包括：丝杆和套接在所述丝杆上的定位移动结构，其中所述丝杆的两端旋接于驱动单元，所述定位移动结构的外延端固定连接到构件平台上，该定位移动结构可例如为滚珠丝杠。

其中，在能量辐射系统完成相应图案固化层的辐射后，Z轴驱动机构先带动构件平台向上移动以将图案固化层从容器底面剥离，再向下移动以使容器底面与所剥离的图案固化层之间具有一层高的间隙，在所述间隙内填充有待成型材料，以供能量辐射系统再一次进行选择性辐射。

需要说明的是，图1中所示的Z轴驱动机构仅为便于描述而设置的示意性图示，而非限制其与容器的位置关系。在一些应用中，Z轴驱动机构举例设置在底面曝光的3D打印设备的背板侧。

借用图2，本申请还提供一种3D打印设备，与图1所示的3D打印设备不同的是，图2中所示的3D打印设备中的工作台中至少透明区域为剥离板。利用铺料机构将供料机构所提供的供制造一层高的待成型材料铺到剥离板上，以实现利用如膏状等流动性更差的待成型材料进行3D打印的目的。其中，所述剥离板被固定在能量辐射系统上方，以接收其投射的图案化能量。供料机构将待成型材料挤到剥离板上，铺料机构在剥离板上往复移动，以将待成型材料铺平。

上述各示意的3D打印设备中的各硬件通过控制装置的控制予以协同工作。在图1所示的示例中，所述控制装置至少分别连接所述Z轴驱动机构和能量辐射系统。控制装置基于所接收的3D模型文件控制所述Z轴驱动机构和能量辐射系统进行逐层打印，以得到所述三维物体。

在图2所示的示例中，所述控制装置至少分别连接所述Z轴驱动机构、能量辐射系统、供料机构、和铺料机构。控制装置基于所接收的3D模型文件控制所述Z轴驱动机构和能量辐射系统进行逐层打印，以得到所述三维物体；以及在打印期间控制供料机构挤出至少一层高的待成型材料，并控制铺料机构将所挤出的待成型材料铺在剥离板上。

在此，所述控制装置为包含处理器的电子设备。例如，所述控制装置为计算机设备、嵌入式设备、或集成有CPU的集成电路等。

各所述接口单元分别连接3D打印设备中独立封装且通过接口传输数据的硬件装置，例如，所述Z轴驱动机构、能量辐射系统、铺料机构、和供料机构等。所述硬件装置还包括以下至少一种：提示装置、人机交互装置等。所述接口单元根据所连接的硬件装置而确定其接口类型，其包括但不限于：通用串行接口、视频接口、工控接口等。例如，所述接口单元包括：USB接口、HDMI接口和RS232接口，其中，USB接口和RS232接口均有多个，USB接口可连接人机交互装置等，RS232接口连接检测装置和Z轴驱动机构，HDMI接口连接能量辐射系统。

所述存储单元用于存储3D打印设备打印所需要的文件。所述文件包括：待制造的三维物体的模型文件，CPU运行所需的程序文件和配置文件等。其中，模型文件描述了待打印的三维物体中各分层图像、层高、以及其他与打印相关的属性信息(如辐射时长、辐射功率、或摆放位置等)等。所述存储单元包含非易失性存储器和系统总线。其中，所述非易失性存储器举例为固态硬盘或U盘等。所述系统总线用于将非易失性存储器与CPU连接在一起，其中，CPU可集成在存储单元中，或与存储单元分开封装并通过系统总线与非易失性存储器连接。

所述处理单元包含：CPU或集成有CPU的芯片、可编程逻辑器件(FPGA)、和多核处理器中的至少一种。所述处理单元还包括内存、寄存器等用于临时存储数据的存储器。所述处理单元通过接口单元依时序向各硬件装置发出控制指令。例如，所述处理单元在控制Z轴驱动机构将构件平台移动至相距预设工作台/容器底面的一间距位置后，向能量辐射系统传递分层图像，待能量辐射系统完成选择性固化后，再重复控制Z轴驱动机构带动构件平台调整并移动至相距工作台/容器底面的一新的间距位置，以及执行选择性固化。如此重复依次利用各分层图像选择性固化位于容器底面以上层高范围内的待成型材料，以实现经逐层累积的三维物体。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种用于3D打印设备的剥离板，其特征在于，包括：

透明的基板本体，具有第一柔软度；所述基板本体是用于盛放待成型材料的容器的底面部分，所述基板本体与所述容器的侧壁是整体成型的；所述容器为配置在底面曝光的3D打印设备中用于盛放待成型材料；

以涂覆方式形成在所述基板本体上的透明的薄膜层，其中，所述薄膜层的材料包括聚硅氮烷以及用于制备纳米孔的材料，所述薄膜层面向待成型材料的表面分布有微孔结构，所述薄膜层具有大于所述第一柔软度的第二柔软度，在剥离板与待成型材料经固化后形成的图案固化层之间的剥离过程中，所述剥离板的形变受所述第一柔软度的限制；所述薄膜层是通过将重量比在30%-70%的聚硅氮烷溶于重量比为30%-70%的溶剂以得到第一混合液之后，再将重量比在1%-25%的阻聚剂与重量比在75%-99%的第一混合液混合得到第二混合液以形成脂膜材料后以涂覆方式固化在所述基板本体上形成的；所述薄膜层的材料与基板本体的材料之间具有结合特性以及所述薄膜层的材料与待成型材料中的可光固化成分之间具有排斥特性；

其中，在所述薄膜层表面涂覆有待成型材料时，所述薄膜层的微孔结构与待成型材料之间形成气隙；所述待成型材料用于供3D打印设备制造成三维物体。

2.根据权利要求1所述的用于3D打印设备的剥离板，其特征在于，所述图案固化层为所述待成型材料经选择性固化而得到的。

3.根据权利要求1所述的用于3D打印设备的剥离板，其特征在于，所述薄膜层的材料包括聚硅氮烷固化物。

4.根据权利要求1所述的用于3D打印设备的剥离板，其特征在于，所述薄膜层中分布有被锁固的阻聚剂。

5.根据权利要求1所述的用于3D打印设备的剥离板，其特征在于，所述基板本体为含有二氧化硅的玻璃板。

6.一种含有聚硅氮烷的材料的用途，其特征在于，用于以涂覆方式在透明基板本体上形成薄膜层，以供形成如权利要求1-5任一项所述的剥离板；其中，所述薄膜层的柔软度大于基板本体的柔软度，在剥离板与待成型材料经固化后形成的图案固化层之间的剥离过程中，所述剥离板的形变受所述第一柔软度的限制；所述基板本体是用于盛放待成型材料的容器的底面部分，且与所述容器的侧壁整体成型；所述薄膜层上分布有面向待成型材料的微孔结构；其中，所述微孔结构与所述3D打印设备的待成型材料之间形成气孔；所述薄膜层是通过将重量比在30%-70%的聚硅氮烷溶于重量比为30%-70%的溶剂以得到第一混合液之后，再将重量比在1%-25%的阻聚剂与重量比在75%-99%的第一混合液混合得到第二混合液以形成脂膜材料后以涂覆方式固化在所述基板本体上形成的。

7.根据权利要求6中所述的含有聚硅氮烷的材料的用途，其特征在于，所述阻聚剂被锁固在固体形态的薄膜层中。

8.根据权利要求6中所述的含有聚硅氮烷的材料的用途，其特征在于，所述剥离板用于供3D打印设备利用，所述剥离板与所述聚硅氮烷的分子极性不同的待成型材料进行选择性固化，以使所述薄膜层疏离于经选择性固化而得到的图案固化层。

9.一种如权利要求1-5任一项所述的剥离板的制备方法，其特征在于，包括：

将重量比在30%-70%的聚硅氮烷溶于重量比为30%-70%的溶剂以得到第一混合液之后，再将重量比在1%-25%的阻聚剂与重量比在75%-99%的第一混合液混合得到第二混合液以形成脂膜材料；

将含有制膜材料的液体涂覆到透明的基板本体上；其中，所述基板本体具有第一柔软度，是用于盛放待成型材料的容器的底面部分，且与所述容器的侧壁整体成型，所述容器为配置在底面曝光的3D打印设备中用于盛放待成型材料；

将所涂覆的所述液体固化在所述基板本体，以在所述基板本体上形成薄膜层；其中，所述薄膜层具有大于所述第一柔软度的第二柔软度，以使在剥离板与待成型材料经固化后形成的图案固化层之间的剥离过程中，所述剥离板的形变受所述第一柔软度的限制；所述薄膜层面向待成型材料的表面分布有微孔结构；

形成有薄膜层的透明基板本体用于3D打印设备的剥离板。

10.根据权利要求9中所述的剥离板的制备方法，其特征在于，所述将含有制膜材料的液体涂覆到透明的基板本体上的步骤包括：利用滚涂棒或喷嘴将所述液体涂覆到透明基板本体上。

11.根据权利要求9中所述的剥离板的制备方法，其特征在于，所述固化的方式包括湿气固化；所述湿气固化的固化时长是基于空气湿度、所涂覆的所述液体的体量、液体中的材料类型中的至少一种而确定的。

12.一种用于3D打印设备的容器，其特征在于，包括：

具有两面开口的立面结构；以及如权利要求1-5中任一所述的剥离板，密封地装配在所述立面结构的一开口处，以形成具有透明底面、且用于盛放待成型材料的容器。

13.一种3D打印设备，其特征在于，包括：

如权利要求1-5中任一所述的剥离板；

构件平台，与所述剥离板之间填充有至少一层高的待成型材料；所述构件平台用于逐层附着图案固化层，以制造三维物体；

Z轴驱动机构，连接所述构件平台，用于移动所述构件平台与剥离板之间的距离；

能量辐射系统，位于用于盛放待成型材料的容器下方，用于透过所述剥离板而将所述剥离板与容器地面之间的缝隙中的待成型材料进行选择性固化，以形成所述图案固化层；其中，所述图案固化层与所述剥离板之间基于所分布气孔而形成的网状的固态接触。