CN115157676A - 脱模结构总成、3d打印设备及3d打印脱模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于3D打印领域，具体涉及一种脱模结构总成、3D打印设备及3D打印脱模方法，包括：机架、树脂槽和旋转总成，树脂槽设置在机架上，树脂槽包括柔性膜，旋转总成设置在树脂槽下方、与机架转动连接，旋转总成包括刚性基板组件、驱动机构；柔性膜与刚性基板组件在固化过程中贴合，驱动机构配置为在脱模过程中使刚性基板组件相对机架转动，以使柔性膜与刚性基板组件部分/全部分离。在脱模过程中，刚性基板组件在驱动机构的作用下与柔性膜分离，使刚性基板组件与柔性膜之间的真空被破除，减小了模型与柔性膜的脱模力，有助于避免因脱模力过大导致的模型脱落、翘边，同时也降低了打印噪音、提升了柔性膜的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于3D打印领域，具体涉及一种脱模结构总成、3D打印设备及3D打印脱模方法。
背景技术
光固化3D打印机(包括但不限于DLP技术、LCD技术)是一种以液体，通过紫外固化方式，将液体一层一层的固化叠加变成一个立体模型的增材制造设备；光固化目前分为上拔和下沉式两种运动成型方式，其中，上拔式光固化3D打印机(除Clips技术外)，每一层均是在盛液机构的刚性表面(玻璃)与打印平台之间固化，在固化后由于固化模型与盛液机构的刚性表面粘接，需要两者之间离型脱模才能进行下一层的打印，在这种成型/脱模方式中，固化模型与盛液机构面分离，脱模过程中会产生较大的噪音和较大的离型力，在打印一些特定模型和材料时，由此将引发打印掉板、翘边等风险，甚至在特定情况下，会损伤料槽和曝光机构。
发明人了解到，存在一种技术，将盛液机构的刚性表面(玻璃)替换为柔性表面(膜)，由于柔性表面具备一定的延展性，在脱模时固化模型与盛液机构的分离由面分离转化为线分离，大幅降低了脱模力。但由于每一层模型的固化在盛液机构与打印平台之间进行，需要盛液机构维持一定刚性，以避免模型打印过程中，该技术中，仍会在柔性表面(膜)的下表面设置刚性表面(玻璃)，由于柔性表面与刚性表面之间贴合，存在真空吸附力，导致面分离转化为线分离的效果并不明显，成型/脱模过程中脱模力和噪音仍较大，仍然存在损坏打印模型以及影响模型成型精度的问题；且过高的脱模力导致柔性表面(膜)的使用寿命显著降低。
因此，如何改变现有技术及上述技术中，光固化3D打印过程中，脱模力较大易导致模型损坏以致影响模型精度的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种脱模结构总成、3D打印设备及3D打印脱模方法的技术方案。
一种脱模结构总成，包括：
机架；
树脂槽，所述树脂槽设置在机架上，所述树脂槽包括柔性膜；
旋转总成，所述旋转总成设置在树脂槽下方、与机架转动连接，所述旋转总成包括刚性基板组件、驱动机构；
所述柔性膜与刚性基板组件在固化过程中贴合，所述驱动机构配置为在脱模过程中使刚性基板组件相对机架转动，以使柔性膜与刚性基板组件部分/全部分离。
进一步地，所述驱动机构包括伸缩器，所述伸缩器用以带动刚性基板组件朝下转动。
进一步地，所述刚性基板组件一侧与机架转动连接，另一侧具有斜面，所述伸缩器能够通过推动成型板的斜面，使刚性基板组件朝下转动。
进一步地，所述刚性基板组件与机架和/或树脂槽之间配合设置回弹机构，所述回弹机构朝上作用于刚性基板组件，使刚性基板组件在朝下转动后复位。
进一步地，所述回弹机构包括弹簧和弹簧安装杆，所述弹簧安装杆上端与机架和/或树脂槽连接，下端穿过刚性基板组件，所述弹簧套设于弹簧安装杆上并朝上挤压刚性基板组件。
进一步地，所述刚性基板组件包括刚性基板本体和围设于刚性基板本体周围的刚性基板支架。
进一步地，所述刚性基板本体的上表面与柔性膜下表面贴合。
进一步地，所述刚性基板本体为透光板。
与现有技术相比，本发明中脱模结构总成有益效果是：
(1)在脱模过程中，刚性基板组件在驱动机构的作用下与柔性膜分离，使刚性基板组件与柔性膜之间的真空被破除，消除/减小了刚性基板组件与柔性膜之间的吸附力，进而减小了模型与柔性膜的脱模力，有助于避免因脱模力过大导致的模型脱落、翘边，同时也降低了打印噪音、提升了柔性膜的使用寿命。
(2)一般认为作为打印材料的树脂液的剧烈流动、碰撞，可能在树脂液中产生气泡，这些气泡可能导致固化模型出现残缺，本发明中驱动机构仅需转动刚性基板组件，而无需转动整个树脂槽组件；这一方案，首先，降低了驱动机构的负载；其次，避免树脂槽因脱模过程的偏转造成树脂液的大幅流动，进而减少在模型上产生气泡等的不利因素。
本发明还提供一种3D打印设备，包括如上所述的脱模结构总成。
本发明提供的3D打印设备包括上述的脱模结构总成，由于脱模结构总成的具体结构、连接关系以及有益效果等已在上述文字中进行了详细说明，在此不再赘述。
本发明还提供一种3D打印脱模方法，采用如上所述的3D打印设备实现，包括：
在打印完成后，驱动机构带动刚性基板组件相对机架转动，使柔性膜与刚性基板组件部分/全部分离；
将模型从树脂槽中分离出来；
刚性基板组件复位。
本发明提供的3D打印脱模方法是采用上述的脱模结构总成，其有益效果已在上述文字中进行了详细说明，在此不再赘述。
附图说明
图1为实施例1结构示意图；
图2为实施例1截面结构示意图；
图3为实施例1中刚性基板组件、伸缩器及回弹机构配合结构示意图；
图4为实施例2结构示意图；
图5为实施例3流程图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”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。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
请参阅图1-3，一种脱模结构总成，包括机架1、树脂槽2和旋转总成，树脂槽设置在机架1上，树脂槽2包括柔性膜，树脂槽2的主体为底部开口的环形结构，柔性膜包覆树脂槽2主体底部的开口，旋转总成设置在树脂槽2下方、与机架1转动连接，其包括刚性基板组件3、驱动机构。柔性膜与刚性基板组件3在固化过程中贴合，驱动机构配置为在脱模过程中使刚性基板组件3相对机架1转动，以使柔性膜与刚性基板组件3部分/全部分离。
可以理解，一方面，本实施例的刚性基板组件3在驱动机构的作用下与柔性膜分离，使刚性基板组件3与柔性膜之间的真空被破除，消除/减小了刚性基板组件3与柔性膜之间的吸附力，进而减小了模型与柔性膜的脱模力，有助于避免因脱模力过大导致的模型脱落、翘边，同时也降低了打印噪音、提升了柔性膜的使用寿命。
另一方面，一般认为作为打印材料的树脂液的剧烈流动、碰撞，可能在树脂液中产生气泡，这些气泡可能导致固化模型出现残缺，本实施例驱动机构仅需转动刚性基板组件3，而无需转动整个树脂槽组件。这一方案，首先，降低了驱动机构的负载；其次，避免树脂槽2因脱模过程的偏转造成树脂液的大幅流动，进而减少在模型上产生气泡等的不利因素。
继续参阅图3，刚性基板组件3包括刚性基板本体300和围设于刚性基板本体300周围的刚性基板支架301。
其中，本发明的刚性基板本体300采用高强度、高精度、高平面度的玻璃，保证打印的成功率和打印模型的精度。
其中，刚性基板支架301一侧与机架1的顶板通过转轴转动连接，另一侧设置斜面3010，驱动机构采用伸缩器4，伸缩器4为电磁推杆或电动推杆或气动推杆或液压推杆，伸缩器4的输出端与刚性基板支架301的斜面3010相对应，该输出端能够通过推动斜面3010，使刚性基板组件3朝下转动。
此外，上述驱动机构也可以采用其它驱动结构实现。
继续参阅图3，刚性基板组件3与机架1之间配合设置回弹机构5，回弹机构5朝上作用于刚性基板组件3，使刚性基板组件3在朝下转动后复位。
具体地，回弹机构5包括弹簧500和弹簧安装杆501，弹簧安装杆501上端与机架1的顶板螺接，下端穿过刚性基板支架301，弹簧500套设于弹簧安装杆501上，其上端与刚性基板支架301相抵，下端与弹簧安装杆501上的台阶相抵，弹簧500朝上挤压刚性基板组件3。
其中，回弹机构5位于靠近驱动机构的一侧，最好是设置两个回弹机构5，驱动机构位于回弹机构5中间，这样更加平稳。弹簧安装杆501具体可采用螺栓，弹簧500具体是与螺栓上的垫片相抵。刚性基板支架301上具有供弹簧安装杆501穿过的通孔，弹簧安装杆501与通孔内壁之间存有可观的间隙，以避免弹簧安装杆501干涉刚性基板支架301的转动。弹簧500也可以使用带弹性或者往复运动功能的构件代替。
在一些实施例中，回弹机构5可设置为转轴上的扭簧，通过扭簧带动刚性基板组件3复位。
上述刚性基板组件3也可以采用磁吸机构或电杆机构驱动，并配合预定的轨道，实现前后左右移动，进而实现刚性基板本体300的运动。
实施例2
请参阅图4，一种3D打印设备，包括成型平台总成和如实施例1所述的脱模结构总成，成型平台总成包括打印平台6和模组7，模组7设置于机架1上，其用以安装打印平台6并带动打印平台6升降，其具体可采用螺母丝杠副等结构实现。
其中，打印平台6和模组7均为本领域的公知技术，不再赘述。
本实施例的使用过程：
在打印前，先在树脂槽2内放入打印材料。在打印过程中，当一层曝光完成后，伸缩器4向前顶出，克服回弹机构5的回弹力带动刚性基板组件3朝下旋转，然后打印平台6向上移动一定距离，等待打印平台6向下移动时，伸缩器4复位，回弹机构5推动刚性基板组件3旋转复位，完成一个打印流程。
此外，刚性基板组件3的旋转与打印平台6的抬升也可以同步进行。
在上述脱模过程中，刚性基板组件3在驱动机构的作用下与柔性膜分离，使刚性基板组件3与柔性膜之间的真空被破除，消除/减小了刚性基板组件与柔性膜之间的吸附力，进而减小了模型与柔性膜的脱模力，有助于避免因脱模力过大导致的模型脱落、翘边，同时也降低了打印噪音、提升了柔性膜的使用寿命。
实施例3
请参阅图5，一种3D打印脱模方法，采用如实施例2所述的3D打印设备实现，包括：
步骤一：在打印完成后，驱动机构带动刚性基板组件3相对机架1朝下转动，使柔性膜与刚性基板组件3部分/全部分离，使刚性基板组件3与柔性膜之间的真空被破除，尽可能减小了刚性基板组件3与柔性膜之间的吸附力，进而减小了模型与柔性膜之间的脱模力；
步骤二：以本领域公知的方式将模型从树脂槽2中分离出来；
步骤三：驱动机构复位并与刚性基板组件3分离，回弹机构5带动刚性基板组件3复位。
其中，步骤一和步骤二可同步进行。
上述脱模方法能够避免因脱模力过大导致的模型脱落、翘边，同时也降低了打印噪音、提升了柔性膜的使用寿命。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种脱模结构总成，包括：
机架(1)；
树脂槽(2)，所述树脂槽(2)设置在机架(1)上，所述树脂槽(2)包括柔性膜；
旋转总成，所述旋转总成设置在树脂槽(2)下方、与机架(1)转动连接，所述旋转总成包括刚性基板组件(3)、驱动机构；
所述柔性膜与刚性基板组件(3)在固化过程中贴合，所述驱动机构配置为在脱模过程中使刚性基板组件(3)相对机架(1)转动，以使柔性膜与刚性基板组件(3)部分/全部分离。
2.根据权利要求1所述的脱模结构总成，其特征在于，所述驱动机构包括伸缩器(4)，所述伸缩器(4)用以带动刚性基板组件(3)朝下转动。
3.根据权利要求2所述的脱模结构总成，其特征在于，所述刚性基板组件(3)一侧与机架(1)转动连接，另一侧具有斜面(3010)，所述伸缩器(4)能够通过推动成型板(3)的斜面(3010)，使刚性基板组件(3)朝下转动。
4.根据权利要求1所述的脱模结构总成，其特征在于，所述刚性基板组件(3)与机架(1)和/或树脂槽(2)之间配合设置回弹机构(5)，所述回弹机构(5)朝上作用于刚性基板组件(3)，使刚性基板组件(3)在朝下转动后复位。
5.根据权利要求4所述的脱模结构总成，其特征在于，所述回弹机构(5)包括弹簧(500)和弹簧安装杆(501)，所述弹簧安装杆(501)上端与机架(1)和/或树脂槽(2)连接，所述弹簧(500)套设于弹簧安装杆(501)上并朝上挤压刚性基板组件(3)。
6.根据权利要求1所述的脱模结构总成，其特征在于，所述刚性基板组件(3)包括刚性基板本体(300)和围设于刚性基板本体(300)周围的刚性基板支架(301)。
7.根据权利要求6所述的脱模结构总成，其特征在于，所述刚性基板本体(300)的上表面与柔性膜下表面贴合。
8.根据权利要求1所述的脱模结构总成，其特征在于，所述刚性基板本体(300)为透光板。
9.一种3D打印设备，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一所述的脱模结构总成。
10.一种3D打印脱模方法，其特征在于，采用如权利要求9所述的3D打印设备实现，包括：
在打印完成后，驱动机构带动刚性基板组件(3)相对机架(1)转动，使柔性膜与刚性基板组件(3)部分/全部分离；
将模型从树脂槽(2)中分离出来；
刚性基板组件(3)复位。
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| WO2024098479A1 (zh) * | 2022-11-08 | 2024-05-16 | 浙江迅实科技有限公司 | 一种用于3d打印的盛液装置和3d打印机 |
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