CN115366413A - 3d打印设备及其打印方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种3D打印设备及应用于3D打印设备的打印方法，所述打印方法首先在容器的内底面涂覆第一待成型材料；然后依据读取的目标三维模型的首层切片数据控制构件平台下降并接触所述第一待成型材料，并向所述容器的底面辐射能量以将所述第一待成型材料固化于所述构件平台上形成以首层固化层；再向所述容器内加注第二待成型材料；然后依序读取所述目标三维模型的切片数据并执行逐层打印，直至打印完成所述目标三维模型的3D构件。本申请解决了现有技术中对构件平台的调平需要高标准操作而带来的效率低下以及调平不均衡而导致的打印中容易掉件等问题。

Description

3D打印设备及其打印方法

技术领域

本申请涉及3D打印设备的技术领域，尤其涉及一种应用于3D打印设备的打印方法及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成型材料，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。

例如基于DLP装置或LCD装置的底曝光式或底投影式3D打印设备，由于体积小、成型速度快而受到医疗、个性化产品制造等制造商使用。基于底曝光式或底投影式3D打印设备包括用于盛放光待成型材料的容器、位于容器底下方的曝光装置、工作状态位于容器内的构件平台、带动构件板升降的Z轴驱动机构和控制装置等部分。

底面曝光或底投影式3D打印设备在投入使用前，或者在更换构件平台和容器后，需要对其构件平台进行调平，具体是将构件平台的成型面与容器透明的底面保持一定精度的平行，以使得首层树脂材料被光固化之后能够均匀地粘接在构件平台的成型面上；因此，调平构件平台这个过程对操作人员的要求较高，没有实现两者较小的平行度值，容易出现打印失败的问题，更甚者例如会发生掉件等灾难性事件。

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应用于3D打印设备的打印方法及3D打印设备，用于解决现有技术中对构件平台的调平需要高标准操作而带来的效率低下以及调平不均衡而导致的打印中容易掉件等问题。

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应用于3D打印设备的打印方法，所述打印方法包括以下步骤：在容器的内底面涂覆第一待成型材料；依据读取的目标三维模型的首层切片数据控制构件平台下降并接触所述第一待成型材料；向所述容器的底面辐射能量以将所述第一待成型材料固化于所述构件平台上形成以首层固化层；向所述容器内加注第二待成型材料；其中，在相同的曝光时间中所述第二待成型材料的固化深度小于所述第一待成型材料的固化深度；依序读取所述目标三维模型的切片数据并执行逐层打印，直至打印完成所述目标三维模型的3D构件。

本申请第二方面提供一种3D打印设备，包括：容器，用于盛放待成型材料；构件平台，设于所述容器的内底面上侧，用于附着由待成型材料形成的固化层；Z轴驱动机构，连接所述构件平台，用于打印作业中控制所述构件平台上升或下降；能量辐射系统，位于所述容器下方，用于向所述容器的底面辐射能量而将所述构件平台与所述容器底面之间的待成型材料进行选择性固化，以形成图案化的所述固化层；刮刀机构，用于依据接收的指令将第一待成型材料涂覆在所述容器的内底面；以及将第二待成型材料加注于所述容器中；其中，在相同的曝光时间中所述第二待成型材料的固化深度小于所述第一待成型材料的固化深度；控制装置，用于在执行打印指令时控制所述涂覆机构在所述容器的内底面涂覆第一待成型材料，并在所述第一待成型材料固化于所述构件平台上形成以首层固化层之后，向所述容器内加注第二待成型材料，并依序读取所述目标三维模型的切片数据控所述能量辐射系统及Z轴驱动机构协同执行逐层打印，直至打印完成所述目标三维模型的3D构件。

本申请第三方面提供一种控制系统，用于底面曝光的3D打印设备，所述控制系统包括：存储装置，用于存储至少一程序；处理装置，与所述存储装置连接，用于运行所述至少一个程序时以执行并实现如上述第一方面所述的打印方法。

综上所述，本申请提供的3D打印设备及应用于3D打印设备的打印方法，通过先在容器底部涂覆具有较深固化深度的第一待成型材料，并对该第一待成型材料进行固化形成首层固化层，如此可以确保该首层固化层弥补因构件平台和容器底部平整度不均衡而带来的问题，进而避免了掉件事件以及并确保了后续逐层打印第二待成型材料时的平整度；本申请提供的方法更简化了在打印前对构件平台进行繁琐且高标准的调平问题，极大的提供了工作效率。

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显示为在现有技术中在3D打印过程中导致零件掉板状态的示意图。

图2显示为本申请的底面曝光的3D打印设备在一实施例中的原理性示意图。

图3显示为本申请的3D打印设备在一实施例中的构造示意图。

图4显示为本申请在一实施例中的第一及第二待成型材料的固化深度对比图。

图5显示为本申请的3D打印设备的构件平台在一实施例中的示意图。

图6显示为本申请在一实施例中刮刀机构设置在容器上的示意图。

图7显示为图6中B-B’处的断面示意图。

图8显示为本申请在另一实施例中刮刀机构设置在容器上的示意图。

图9显示为图8中B-B’处的断面示意图。

图10显示为图8中C-C’处的断面示意图。

图11显示为本申请打印方法在一实施例中的流程图。

图12显示为本申请在一实施方式中3D打印设备在涂覆第一待成型材料的动作示意图。

图13显示为本申请在一实施方式中3D打印设备在涂覆完成第一待成型材料示意图。

图14显示为本申请在一实施例中3D打印设备的构件平台下降至首层位置示意图。

图15显示为本申请在一实施例中构件平台与容器内底面不平行的状态示意图。

图16显示为本申请在一实施例中3D打印设备打印的首层固化层的示意图。

图17显示为本申请在一实施例中构件平台上升后呈现首层固化层的平整底面示意图。

图18显示为本申请在一实施例中向容器11加注了第二待成型材料的示意图。

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，所描述的实施例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。

3D打印设备利用能量辐射系统在打印基准面上逐层地进行选择性固化，以逐层积累图案固化层，所积累的各图案固化层最终获得3D构件。诚如背景技术中所描述的，底面曝光或底投影式3D打印设备在投入使用前，或者在更换构件平台和容器后，需要对3D打印设备的构件平台和进行调平。

特别是随着多台3D打印设备批量化生产的需求，即便打印相同的3D构件(例如牙模制品)，不同3D打印设备之间打印的速度或时长不同，为了提高制作牙模制品的效率，常常需要将已经完成打印的设备上的构件平台卸下，然后取下经3D打印完成的牙模制品，再将该构件平台安装到3D打印设备的Z轴驱动系统上；由于操作人员同时操作多台设备，就会导致从A设备上取下的构件平台会被装设到B设备上去，而A设备和B设备对其构件平台的初始调平参数不同，就会造成从A设备上取下的构件平台一旦被安装到B设备上就会导致该构件平台在B设备处于构件平台不平的情况，故而带来了后续的打印风险；为避免这一问题，现有的做法是，再将所述构件平台被安装到B设备时，需要对该构件平台重新做一次调平，如此一来将大大降低了工作效率。

在底投影面曝光3D打印设备的打印准备过程中，通常有一个步骤是构件平台和料槽底板的调平。在打印的第一层，构件平台和树脂槽底板的间隙要保证在整个幅面内都明显小于树脂固化深度，否则会出现靠近构件平台一侧的树脂没有固化或固化程度不够，导致零件掉板或粘板不牢。通常情况下，例如为打印树脂的待成型材料的固化深度在0.2mm以内，所以对构件平台和料槽底板平面度平行度等形位公差有很高的要求。

请参阅图1，显示为在现有技术中在3D打印过程中导致零件掉板状态的示意图，如图所示中的构件平台12’并没有与树脂槽11’的底面保持一定的平行度，尽管能量辐射系统向构件平台与12’树脂槽11’之间间隙的树脂10’辐射能量使其固化且达到了规定固化深度，但由于构件平台与12’树脂槽11’之间存在平行度偏差导致构件平台与12’树脂槽11’之间间隙内的部分区域的树脂厚度大于规定的固化深度，进而使得首层固化层L的一部分附着在构件平台与12’上，一部分没有附着在构件平台与12’并与构件平台与12’之间存在一个间隙G，在现实作业中，这个微小的间隙G并不容易被发现，而随着继续打印后续固化层依次附着被打印的3D构件的重量持续加重，就会产生上述的掉件事件，因此，确保构件平台相对于树脂槽内底面的平整度是一个尤为重要的问题。

为此，本申请一种应用于3D打印设备的打印方法及3D打印设备，用于避免上述原因而导致需要操作人员繁琐操作构件平台的调平工作，通过采用本申请所述的3D打印方法使得一个即便原不属于某一3D打印设备的同类构件平台被装设到该3D打印设备的Z轴驱动系统上时也不需要调平而直接参与后续的打印作业。

本申请的打印方法应用于3D打印设备，在实施例中，所述3D打印设备为底面曝光的3D打印设备。为了便于理解本申请的底面曝光的3D打印设备，请参阅图2及图3，其中图2显示为本申请的底面曝光的3D打印设备在一实施例中的原理性示意图，图3显示为本申请的3D打印设备在一实施例中的构造示意图，如图所示，所述3D打印设备包括容器11、构件平台12、Z轴驱动机构13、能量辐射系统14、控制装置15、刮刀机构16。

其中，所述容器11用于盛放待成型材料，其中，所述容器11的底面是透明的，用于透过容器底部能量辐射装置发射的光/图案，在实施例中，所述容器11透明底部例如通过玻璃或透明树脂等材料制备。在一些情况下，所述容器11也可以被称为树脂槽或料槽。所述容器11可以是整体透明或仅容器底透明，例如，所述容器11为玻璃容器，在一些实施例中，所述容器11的四周侧壁粘贴吸光纸(如黑色薄膜、或黑色纸等)，以便减少在投影期间由于光散射对待成型材料/光待成型材料的固化干扰。在一些实施方式中，对于底面曝光成型的打印设备，在所述容器11内侧底部表面还铺设有便于使打印的固化层与容器底面剥离的离型膜(未予图示)，所述便于剥离的透明柔性膜例如为FEP离型膜，所述FEP离型膜是采用超高纯度FEP树脂(氟化乙烯丙烯共聚物)制作的热熔融挤出流延薄膜，所述FEP离型膜具有优良的不粘性、耐高温性、电气绝缘性、力学性能、耐磨性等。

在一实施例中，为了使容器11的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。

在另一实施例中，为了弥补柔软度降低而导致的剥离难度增加的情况，在所述容器11的底面铺设剥离板或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，如中国专利申请CN114851564A中所揭示的技术方案。

在实施例中，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、颜色添加剂等混合材料的树脂液等。所述液态材料还包括以下任一种或多种混合：两种可产生缓慢化学反应的至少两种原料的混合液、可与空气中的成分产生缓慢化学反应的材料、或易于挥发以使成分/组分变化的材料等。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。

在本申请中，所述的待成型材料包括第一待成型材料和第二待成型材料，其中，在相同的曝光时间中所述第二待成型材料的固化深度小于所述第一待成型材料的固化深度。

在本申请中，术语“固化深度”是在光固化应用中当能量辐射系统辐射能量(比如特定波长的紫外光)辐射到待成型材料的表面时沿投光方向固化的待成型材料的厚度，也就是垂直于液体表面固化的厚度。进而言之，就是当例如为紫外光的辐射能量照射到例如液态树脂的待成型材料的表面时，肯定是最表面的树脂吸收到的光能最多，最快开始反应，越深入液体内部，由于表层材料的遮挡及反射，导致能吸收到的能量比较少，需要更长的时间和才能固化反应；到了一定深度，即使再增加固化时间，也无法再加深固化了。在实际作业中，通常不会采用上述的不断增加时间来加深固化的方案，因为加长时间对表层已固化的树脂的性能会有其他不利影响。简而言之，辐射能量的光能穿透所述待成型材料的投射深度越深，其固化深度也就越深。在本申请中，所述第一待成型材料的透光率大于所述第二待成型材料的透光率。

在本申请中，所述的“第一待成型材料”和“第二待成型材料”是指固化深度不同的材料，具体地，所述第一待成型材料的固化深度大于所述第二待成型材料的固化深度；请参阅图4，显示为本申请在一实施例中的第一及第二待成型材料的固化深度对比图，如图所示，位于上面的趋势线(即方点连线)表示为第一待成型材料的固化参数(曝光时间和投射深度的关系)，比如当第一待成型材料处于能量辐射下的曝光时间为2s时，所述第一待成型材料的投射深度大约为0.19mm，当第一待成型材料处于能量辐射下的曝光时间为8s时，所述第一待成型材料的投射深度大约为1.0mm；位于下面的趋势线(即圆点连线)表示为第二待成型材料的固化参数(曝光时间和投射深度的关系)，比如当第二待成型材料处于能量辐射下的曝光时间为2s时，所述第二待成型材料的投射深度大约为0.16mm，当第二待成型材料处于能量辐射下的曝光时间为8s时，所述第一待成型材料的投射深度大约为0.39mm。

在本申请的一实施例中，所述第一待成型材料在5-10s的曝光时间中固化深度为1mm-2mm之间，例如为1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、或者1.0mm，在一优选的实施例中，所述第一待成型材料在5-10s的曝光时间中固化深度为1mm。

在一实施例中，所述第一待成型材料为透明树脂，所述第二待成型材料为透光率小于透明树脂的液体树脂材料，所述液体树脂材料举例包括：透光率小于透明树脂的光固化树脂液，或掺杂了陶瓷粉末、颜色添加剂等混合材料的树脂液等。在具体实现中，所述透明树脂可通过去除实际打印树脂中的色浆及其他功能性填料得到。所述透明树脂可保证固化光可以更深入的穿透，避免因底层固化后光线无法穿透树脂而导致靠上方的树脂吸收不到能量无法固化。需特别说明的是，因应不同的打印场景或需求，所述第一待成型材料也可以采用加入一定量的色浆及其他功能性填料得到；在这种情况下，所述第二待成型材料的透光率需小于所述第一待成型材料。

所述构件平台12设于所述容器11的内底面上侧，用于附着由待成型材料形成的固化层，即，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3D构件。具体地，所述构件平台12举例为构件板。所述构件平台12通常以相距容器11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3D构件2。在一些实施例中，所述构件平台12也可以称为成型板。

在本申请的一实施例中，所述构件平台12上设置有用于加热其成型面的加热部件，请参阅图5，显示为本申请的3D打印设备的构件平台在一实施例中的示意图，如图所示，为了强化被固化成型的首层固化层与构件平台的附着力度/强度/牢固度，本申请的构件平台12的内部设置有电加热的电热丝120，所述电热丝120被设置在构件平台的板体内部，用于在通电中产生热量以传递给构件平台12的成型面，呈如图示的实施状态，所述电热丝120以弓字形的方式排布，以确保所述构件平台12的成型面的受热均匀度，进而使得被附着在成型面的固化层首层能够更加牢固的粘接在构件平台12上。

所述Z轴驱动机构13连接所述构件平台12，用于打印作业中控制所述构件平台12上升或下降，在实施例中，所述构件平台12被可拆卸的方式固定在Z轴驱动机构13上，以便3D构件打印完毕后，操作人员从Z轴驱动机构13上取下构件平台12进行取件，之后再将构件平台12装设在Z轴驱动机构13以待下次打印。

在实施例中，所述Z轴驱动机构13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。

在图3所示的实施例中，所述3D打印设备还包括第一储料装置17以及第二储料装置18，其中，所述第一储料装置17例如用于存储第一待成型材料；所述第二储料装置18例如用于存储第二待成型材料；在一些实施例中，所述第二储料装置18还用于存储自所述容器11中回收的余料。

在实施例中，所述第一储料装置17和第二储料装置18与刮刀机构16之间通过导管连通，用于分别将存储的第一待成型材料及第二待成型材料输送至刮刀机构16中的腔体内，以便刮刀机构16将相应的材料涂覆/加注至所述容器11中，在一实施例中，所述第一储料装置17和第二储料装置18与刮刀机构16之间还设置有定量泵或流量计(未图示)，以便控制所述第一待成型材料或第二待成型材料被涂覆/加注至所述容器11中的液量。在一具体的示例中，所述定量泵例如为蠕动泵等。

所述刮刀机构16用于依据接收的指令将待成型材料供料至所述容器11内，在一些示例中，所述刮刀机构16以固定的体积/流量向容器11内供应预设体量的待成型材料。其中，所述供应的体积满足的打印层数可以为一层、两层、或更多的有限层数。例如，所述刮刀机构16按照预设的打印程序或者固定的时间间隔来输送待成型材料。

在本申请提供的一些实施例中，所述刮刀机构16具有加注口，用于在第一工作状态中将第一待成型材料涂覆于所述容器11的内底面，以及在第二工作状态中将第二待成型材料加注在所述容器11中。

在一些实施例中，所述刮刀机构16的刀刃1621与所述容器11的内底面110的间隙为0.05mm-0.15mm之间，呈如图3中A处放大示意图所示的，例如应不同的打印需求或者选用不同的待成型材料，设置所述刮刀机构15的刀刃1621与所述容器11的内底面110的间隙G为0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm、或者0.15mm。

在一实施例中，所述刮刀机构包括设有第一加注腔及第二加注腔的单刮板，请参阅图6，显示为本申请在一实施例中刮刀机构设置在容器上的示意图，如图所示，所述容器11附近设置有导轨组件161，所述导轨组件161包括平行设置在所述容器11相对两侧的滑轨161a、161b以及分别设置在两侧滑轨161a、161b上的滑动部件164，所述刮刀本体162跨设在所述容器11相对两侧的滑轨161a、161b之间，并分别设置在位于两侧滑轨161a、161b上活动设置的滑动部件164，其中的一侧滑轨161a上的滑动部件164连接有驱动装置163，用于在接收到驱动指令时驱动滑动部件164带动所述刮刀本体162沿两侧滑轨161a、161b朝向图示中箭头所指的D方向或者D的反向进行滑动。

在再一实施例中，所述导轨组件还可以由丝杠和设置在丝杠上的丝杠螺母替代，所述刮刀本体可以设置在所述丝杠螺母(滑动部件)上，以便通过电机驱动使得所述丝杠螺母带动所述刮刀本体在所述丝杠上游走，也可以实现所述刮刀本体从所述容器的一侧运动至另一侧的目的。

在图6所示的实施例中，所述所述刮刀机构16的刮刀本体162中设置有第一加注腔1620a及第二加注腔1620b，请参阅图7，显示为图6中B-B’处的断面示意图，如图所示，刮刀本体162中设置有第一加注腔1620a及第二加注腔1620b的底部分别具有一个开口，用于将各自腔内的待成型材料涂覆/加注在所述容器11中。

在图7所示的实施例中，所述第一加注腔1620a及第二加注腔1620b在空间上隔离以避免流通其中的第一待成型材料和第二待成型材料形成混料。

请结合图6，所述第一加注腔1620a经第一导管19a连通存储有第一待成型材料的第一储料装置17，以便所述第一储料装置17的定量泵或流量计171接收到供液指令时启动并经第一导管19a以输送第一待成型材料至第一加注腔1620a，并通过刮刀机构16的运动，令刮刀本体162可以从所述容器11的一侧运动至另一侧的同时，通过第一加注腔1620a的开口将第一待成型材料均匀地涂覆至所述容器11的内底面110上。

在实施例中，所述刮刀机构的刮刀本体162从所述容器11的一侧运动至另一侧的水平运动的过程中，通过其加注口(第一加注腔1620a)将所述第一待成型材料涂覆于所述容器11的内底面110，且所述刮刀机构的刮刀本体162的刀刃1621与所述容器11的内底面110的间隙小于所述第一待成型材料的铺液厚度，如此以确保刮刀本体162从所述容器11的一侧运动至另一侧的水平运动的同时，可以将所述第一待成型材料均匀地涂覆至所述容器11的内底面110上。在本实施例中，在铺覆第一待成型材料时，刮刀本体162仅起到辅助流平的作用，不靠其间隙控制第一待成型材料的层厚，第一待成型材料的铺液厚度大于刮刀本体162与容器11的内底面110之间的间隙。

所述刮刀机构的刮刀本体162中的第二加注腔1620b经第二导管19b连通存储有第二待成型材料的第二储料装置18，以便所述第二储料装置18的定量泵或流量计181接收到供液指令时启动并经第二导管19b以输送第二待成型材料至第二加注腔1620a，并通过第二加注腔1620a的开口加注至所述容器11中，在实际执行加注第二待成型材料的操作时，所述刮刀机构16的刮刀本体162可以从所述容器11的一侧运动至另一侧运动的过程中进行加注，也可以令所述刮刀机构16的刮刀本体162保持静止，直接加注第二待成型材料。

在另一实施例中，所述刮刀机构包括设有第一加注腔1620a的第一刮板162a及设有第二加注腔1620b的第二刮板162b，请参阅图8，显示为本申请在另一实施例中刮刀机构设置在容器上的示意图，如图所示，所述容器11附近设置有导轨组件161，所述导轨组件161包括平行设置在所述容器11相对两侧的滑轨161a、161b以及分别设置在两侧滑轨161a、161b上的滑动部件164，所述刮刀机构包括第一刮板162a和第二刮板162b，在本实施例中，所述第一刮板162a和第二刮板162b都跨设在所述容器11相对两侧的滑轨161a、161b之间，并分别设置在位于两侧滑轨161a、161b上活动设置的滑动部件164，其中的一侧滑轨161a上的滑动部件164a、164b连接有驱动装置163，用于在接收到驱动指令时驱动滑动部件164带动所述第一刮板162a或第二刮板162b沿两侧滑轨161a、161b朝向图示中箭头所指的D方向或者D的反向进行滑动。

请参阅图9及图10，图9显示为图8中B-B’处的断面示意图，图10显示为图8中C-C’处的断面示意图。第一刮板162a内具有第一加注腔1620a，请配合参阅图9所示，第一加注腔1620a经第一导管19a连通存储有第一待成型材料的第一储料装置17，以便所述第一储料装置17的定量泵或流量计171接收到供液指令时启动并经第一导管19a以输送第一待成型材料至第一加注腔1620a，并通过第一刮板162a的运动，令第一刮板162a可以从所述容器11的一侧运动至另一侧的同时，通过第一加注腔1620a的开口将第一待成型材料均匀地涂覆至所述容器11的内底面110上。

请参阅图9，如图所示，以第一刮板162a的横向截面(图8中B-B’所示)为例，所述第一刮板162a中设置有第一加注腔1620a，其底部分别具有一个开口，用于将腔内的第一待成型材料涂覆在所述容器11的内底面110上。图10中仅示例出了第一刮板162a中设置有第一加注腔1620a的纵向截面(图8中C-C’所示)示意图。应理解的，在相同的实施思想下，第二刮板162b也可以采用上述构造。

在一些实施例中，所述刮刀机构16的刮刀本体162中还设置有用于回收所述容器11内余料的吸液口，所述吸液口连通一吸液腔及与所述吸液腔连通的负压装置(未图示)。在一示例中，所述吸液口可以为上述实施例中第一加注腔1620a或第二加注腔1620b的开口，即出液口和吸液口共用，当容器11中具有多余的待成型材料需要回收时，可以通过施加负压，将多余的待成型材料吸附至第一加注腔1620a或第二加注腔1620b中，然后再经由导管19a或19b回收至第一储料装置17或第二储料装置18中。

应理解的，比如在实际的打印中，所述刮刀机构的刮刀本体162从所述容器11的一侧运动至另一侧的水平运动的过程中，通过其加注口(第一加注腔1620a)将所述第一待成型材料涂覆于所述容器11的内底面110，并在打印首层固化层之后，构件平台12上升，所述刮刀机构的刮刀本体162向所述容器11内加注第二待成型材料之前，清除所述容器11内剩余的第一待成型材料，则通过指令驱使所述刮刀机构的刮刀本体162从所述容器11的另一侧再反向运动至初始一侧，在这一过程中，同时另其加注口(第一加注腔1620a)产生负压，将所述容器11的内底面110上多余的第一待成型材料吸附至第一加注腔1620a，然后再经由导管19a回收至第一储料装置17中。

再比如在实际的打印中，所述刮刀机构的刮刀本体162其加注口(第二加注腔1620b)将所述第二待成型材料加注于所述容器11中，并整体3D构件打印完毕之后，构件平台12上升，所述刮刀机构的刮刀本体162可以执行回收所述容器11内剩余的第二待成型材料的工作，此时，则通过指令驱使所述刮刀机构的刮刀本体162的加注口(第二加注腔1620b)产生负压，将所述容器11中剩余的第二待成型材料吸附至第二加注腔1620b，然后再经由导管19b回收至第二储料装置18中。在这一过程中，为了确保第二待成型材料能够被最大程度的回收，可以通过指令同时控制所述刮刀机构的刮刀本体162在所述容器11运动，通过边运动边吸附的方式回收第二待成型材料。

在上述将所述容器11的内底面110上多余的第一待成型材料吸附至第一加注腔1620a，然后再经由导管19a回收至第一储料装置17中的实施例中，以及在上述将所述容器11的内底面110中剩余的第二待成型材料吸附至第二加注腔1620b，然后再经由导管19b回收至第二储料装置18中的实施例中，设置所述刮刀机构15的刀刃1621与所述容器11的内底面110的间隙G为0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm、或者0.15mm，优选地，置所述刮刀机构15的刀刃1621与所述容器11的内底面110的间隙G为0.1mm，以确保较干净地回收待成型材料。

所述能量辐射系统14位于所述容器11下方，用于向所述容器11的底面辐射能量而将所述构件平台12与所述容器11底面之间的待成型材料进行选择性固化，以形成图案化的所述固化层。在实施例中，所述能量辐射系统14用于透过容器11底面辐射图案化能量，以在所述底面处形成相应的图案横截层。其中，所述能量辐射系统14安装在3D打印设备的底部位置，具体位于所述容器11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。

在一实施例中，所述面曝光式能量辐射系统举例包括DLP(Digital LightProcession，数字光处理，简称DLP)系统，所述DLP系统包括投影装置。例如，所述投影装置包括DMD(Digital Micromirror Device)芯片、控制器和存储模块。其中，所述存储模块中存储将3D物件模型分层的分层图像。所述DMD芯片在接受到控制器的控制信号后将对应分层图像上各像素的光源照射到容器11底面。其中，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。DMD芯片可被简单描述成为对应像素点的半导体光开关和微镜片，所述控制器通过控制DMD芯片中各光开关来允许/禁止各微镜反射光，由此将相应分层图像经过容器的透明底部照射到光待成型材料上，使得对应图像形状的光待成型材料被固化，以得到图案化的固化层。

在一实施例中，所述面曝光式能量辐射系统举例包括LCD系统，所述LCD系统包括辐射源和面板。其中，所述辐射源用以提供辐射能量，其举例包括但不限于406nm的UV-LED光源、355nm的UV-LED光源、可见光等，在具体的应用中可根据打印材料的具体需求来确定，例如对于可见光固化照射成型的打印材料即可采用可见光作为辐射源，又如基于某波段紫外光照射成型的打印材料即可采用相应波段的紫外光作为辐射源。所述面板用以提供分层图像，以便光源照射在分层图像后显示出具有亮度的图案，所述面板举例包括但不限于LCD面板。

所述控制装置15用于在执行打印指令时控制所述涂覆机构在所述容器的内底面涂覆第一待成型材料，并在所述第一待成型材料固化于所述构件平台上形成以首层固化层之后，向所述容器内加注第二待成型材料，并依序读取所述目标三维模型的切片数据控所述能量辐射系统及Z轴驱动机构协同执行逐层打印，直至打印完成所述目标三维模型的3D构件。在实施例中，所述控制装置15为包含处理器的电子设备，所述控制装置15可以为计算机设备、嵌入式设备、或集成有CPU的集成电路等。

例如，所述控制装置15可包括：处理单元、存储单元和多个接口单元。各所述接口单元分别连接能量辐射装置、Z轴驱动机构等3D打印设备中独立封装且通过接口传输数据的装置。所述控制装置15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。

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3D构件(目标三维模型)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3D构件中各分层图像、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、摆放位置、树脂槽内的待成型材料的温度信息等)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。所述处理单元一方面成为控制各装置依时序执行的工控单元。例如，在打印过程中，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打印基准面的一间距位置后，向能量辐射装置的面板传递对应的分层图像，并令辐射源辐射能量，待能量辐射装置完成照射以将光待成型材料图案化固化后，所述Z轴驱动机构带动构件平台上升，剥离被固化的固化层之后，再次调整并移动至相距预设打印基准面的一新的间距位置，重复上述曝光过程。

请参阅图11，显示为本申请打印方法在一实施例中的流程图，如图所示，所述打印方法包括以下步骤：

在步骤S10中，在容器的内底面涂覆第一待成型材料；在实施例中，请一并参阅图12及图13，图12显示为本申请在一实施方式中3D打印设备在涂覆第一待成型材料的动作示意图；图13显示为本申请在一实施方式中3D打印设备在涂覆完成第一待成型材料示意图，如图所示，3D打印设备的控制装置15检测到启动打印指令时，分别向所述第一储料装置17的定量泵或流量计171及刮刀机构16发出指令，所述第一储料装置17的定量泵或流量计171接收到供液指令时启动并经第一导管19a以输送第一待成型材料至第一加注腔1620a，并通过刮刀机构16的运动，令刮刀本体162可以从所述容器11的一侧运动至另一侧的同时，通过第一加注腔1620a的开口将第一待成型材料10均匀地涂覆至所述容器11的内底面110上。

在实施例中，所述刮刀机构的刮刀本体162从所述容器11的一侧运动至另一侧的水平运动的过程中，通过其加注口(第一加注腔1620a)将所述第一待成型材料10涂覆于所述容器11的内底面110，且所述刮刀机构的刮刀本体162的刀刃1621与所述容器11的内底面110的间隙小于所述第一待成型材料10的铺液厚度，如此以确保刮刀本体162从所述容器11的一侧运动至另一侧的水平运动的同时，可以将所述第一待成型材料10均匀地涂覆至所述容器11的内底面110上。

在一些实施例中，所述刮刀机构16的刀刃1621与所述容器11的内底面110的间隙为0.05mm-0.15mm之间，在一个优选的实施例中，所述刮刀机构16的刀刃1621与所述容器11的内底面110的间隙为0.1mm。

在实施例中，均匀地涂覆至所述容器11的内底面110上的第一待成型材料在5-10s的曝光时间中固化深度为1mm-2mm之间，例如为1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、或者1.0mm，在一优选的实施例中，所述第一待成型材料在5-10s的曝光时间中固化深度为1mm。在本实施例中，所述第一待成型材料例如为透明树脂。

应理解的，通过上述实施方式的启示，在实际的实施过程中，也可以不使用上述利用刮刀机构在容器的内底面上涂覆第一待成型材料的方式，而可以通过操作人员手工将所述第一待成型材料涂覆在容器的内底面上；或者在启动3D打印设备前，预先在容器的内底面上涂覆第一待成型材料。

在步骤S11中，依据读取的目标三维模型的首层切片数据控制构件平台下降并接触所述第一待成型材料；在实施例中，请一并参阅图14，显示为本申请在一实施例中3D打印设备的构件平台下降至首层位置示意图；如图所示，3D打印设备的控制装置15读取的目标三维模型的首层切片数据，依据首层切片数据中的层高控制构件平台12下降至目标位置，以使所述构件平台12与容器11的内底面110之间形成由所述第一待成型材料构成的待固化首层材料。在实施例中，所述构件平台12下降至目标位置是指所述构件平台12的下表面接触被预先涂覆的第一待成型材料，所述构件平台12的下表面与容器11的内底面110之间的最大间距小于所述第一待成型材料的固化深度，且所述构件平台12的下表面与容器11的内底面110之间的最大间距小于等于首层切片数据中的层高。

在本实施例中，所述切片数据为3D模型文件中的图像数据，是基于3D构件模型中一层高位置的轮廓横截线所围成的封闭曲线得到的。其中，在目标三维模型中包含切片层顺序，以及各切片层的层高和切片图像等数据。所述控制装置15依所述切片层顺序读取当前待制造的切片数据，并将其输送至能量辐射系统，由能量辐射系统14按照所述切片数据进行选择性辐射，以在容器11的内底面110和构件平台12之间形成图案固化层。

在本申请中，此时的构件平台12可能与容器11的内底面110并没有达到理想的调平状态，比如由于之前没有进行调平操作或虽然经过了调平但平行度不够精确，仍使得构件平台12的平行度有偏差，诚如图15所示的状态，图15显示为本申请在一实施例中构件平台与容器内底面不平行的状态示意图，如图所示中的构件平台12并没有与树脂槽11的内底面保持一定的平行度，但构件平台12的下表面与树脂槽11的内底面之间填充满了第一待成型材料10。

在步骤S12中，向所述容器的底面辐射能量以将所述第一待成型材料固化于所述构件平台上形成以首层固化层；在一实施例中，请参阅图16及17，图16显示为本申请在一实施例中3D打印设备打印的首层固化层的示意图，图17显示为本申请在一实施例中构件平台上升后呈现首层固化层的平整底面示意图，如图16所示，3D打印设备打印向所述能量辐射系统14发出辐射能量的指令，令辐射源朝向容器10中构件平台12的下表面与树脂槽11的内底面之间填充满了第一待成型材料10辐射能量，待所述能量辐射系统14完成照射以将光待成型材料图案化固化后即形成了首层固化层L，如图16中所示出的，尽管构件平台12并没有与树脂槽11的内底面保持一定的平行度，但由于第一待成型材料具有较深的固化深度，经能量辐射后，构件平台12并没有与树脂槽11的内底面的第一待成型10材料都能够被固化，并附着在构件平台12的成型面上，因而避免了如图1中所示的首层固化层L’与构件平台12的成型面之间存在间隙G的情况，更重要的是，所示的首层固化层L的下表面由于与树脂槽11的内底面贴合，则使得首层固化层L的下表面呈现高度平整，进而为第二层的固化层附着提供了一个完整的平整度，即与经较高精度调平的构件平台达到相同的目的，如图17所示。

在一实施例中，还包括加热所述构件平台以强化所述第一待成型材料的固化深度的步骤，在本实施例中，本申请的构件平台12的内部设置有电加热的电热丝120，所述电热丝120被设置在构件平台的板体内部，用于在通电中产生热量以传递给构件平台12的成型面，呈如图5示的实施状态，所述电热丝120以弓字形的方式排布，以确保所述构件平台12的成型面的受热均匀度，进而使得被附着在成型面的固化层首层能够更加牢固的粘接在构件平台12上。

在一实施例中，还包括控制所述构件平台上升以将所述首层固化层从所述容器的内底面剥离的步骤，在本实施例中，所述Z轴驱动机构13驱动所述构件平台12上升，以将所述首层固化层L从所述容器11的内底面110上剥离，然后再执行步骤S13。

在一实施例中，还包括清除所述容器内剩余的第一待成型材料的步骤，在本实施例中，待Z轴驱动机构13驱动所述构件平台12上升，以将所述首层固化层L从所述容器11的内底面110上剥离，即在实施构件平台12上升后，为刮刀本体162的运动留出运动空间，所述刮刀机构的刮刀本体162向所述容器11内加注第二待成型材料之前，清除所述容器11内剩余的第一待成型材料，则通过指令驱使所述刮刀机构的刮刀本体162从所述容器11的另一侧再反向运动至初始一侧，在这一过程中，同时另其加注口(第一加注腔1620a)产生负压，将所述容器11的内底面110上多余的第一待成型材料吸附至第一加注腔1620a，然后再经由导管19a回收至第一储料装置17中。

在另一实施例中，打印完首层固化层L之后，不等构件平台12上升以剥离该首层固化层L，就可以执行步骤S13直接向所述容器内加注第二待成型材料；加注之后再上升构件平台12以剥离该首层固化层L。

在步骤S13中，向所述容器内加注第二待成型材料；其中，在相同的曝光时间中所述第二待成型材料的固化深度小于所述第一待成型材料的固化深度；

在本申请中，所述的“第一待成型材料”和“第二待成型材料”是指固化深度不同的材料，具体地，所述第一待成型材料的固化深度大于所述第二待成型材料的固化深度；如图4所示，位于上面的趋势线(即方点连线)表示为第一待成型材料的固化参数(曝光时间和投射深度的关系)，比如当第一待成型材料处于能量辐射下的曝光时间为2s时，所述第一待成型材料的投射深度大约为0.19mm，当第一待成型材料处于能量辐射下的曝光时间为8s时，所述第一待成型材料的投射深度大约为1.0mm；位于下面的趋势线(即圆点连线)表示为第二待成型材料的固化参数(曝光时间和投射深度的关系)，比如当第二待成型材料处于能量辐射下的曝光时间为2s时，所述第二待成型材料的投射深度大约为0.16mm，当第二待成型材料处于能量辐射下的曝光时间为8s时，所述第一待成型材料的投射深度大约为0.39mm。

在本申请的一实施例中，所述第一待成型材料在5-10s的曝光时间中固化深度为1mm-2mm之间，例如为1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、或者1.0mm，在一优选的实施例中，所述第一待成型材料在5-10s的曝光时间中固化深度为1mm。

在一实施例中，所述第一待成型材料为透明树脂，所述第二待成型材料为透光率小于透明树脂的液体树脂材料，所述液体树脂材料举例包括：透光率小于透明树脂的光固化树脂液，或掺杂了陶瓷粉末、颜色添加剂等混合材料的树脂液等。在具体实现中，所述透明树脂可通过去除实际打印树脂中的色浆及其他功能性填料得到。所述透明树脂可保证固化光可以更深入的穿透，避免因底层固化后光线无法穿透树脂而导致靠上方的树脂吸收不到能量无法固化。需特别说明的是，因应不同的打印场景或需求，所述第一待成型材料也可以采用加入一定量的色浆及其他功能性填料得到；在这种情况下，所述第二待成型材料的透光率需小于所述第一待成型材料。

在实施例中，3D打印设备的控制装置15检测到构件平台12以剥离该首层固化层L并上升到预设位置时，向所述第二储料装置18的定量泵或流量计181发送供液指令，所述第二储料装置18的定量泵或流量计181接收到供液指令时启动并经第二导管19b以输送第二待成型材料至第二加注腔1620a，并通过第二加注腔1620a的开口加注至所述容器11中，在实际执行加注第二待成型材料的操作时，所述刮刀机构16的刮刀本体162可以从所述容器11的一侧运动至另一侧运动的过程中进行加注，也可以令所述刮刀机构16的刮刀本体162保持静止，直接加注第二待成型材料。

在一实施例中，在向所述容器11内加注第二待成型材料的步骤中，加注的所述第二待成型材料20的液量为大于打印完成所述目标三维模型的3D构件所需的液量。在本实施例中，为了确保打印效率，加注所述第二待成型材料20时，可以根据目标三维模型的3D构件所需的液量一次性完成加注作业。呈如图18所示的状态。图18显示为本申请在一实施例中向容器11加注了第二待成型材料的示意图。

在另一实施例中，为了减少第二待成型材料20的浪费，和/或确保在打印过程中所提供的第二待成型材料20处于其特性的稳定期间，所述容器11内所盛放的第二待成型材料20可由为供料机构的刮刀机构16提供。在此，所述第二待成型材料20的特性主要指第二待成型材料20随时间延长而发生变化的化学特性、和/或物理特性等，其特性可随时间线性变化或非线性变化，所述特性的变化快慢可与所述打印过程中所需的温度相关或无关。所述特性的稳定期间是预先根据第二待成型材料20和打印过程所提供的温度等进行测试得到的，或者根据第二待成型材料20的分子/原子的活跃性而预设的。

所述第二待成型材料的特性的稳定期间是指容器11内的第二待成型材料20的特性在符合以下条件内所持续的时长，所符合的条件包括：待成型材料适合被固化，以及固化后的图案固化层的物理、化学、生物特征中的至少一种符合所制造的3D构件的设计要求。

根据所制造的3D构件的层数、和/或尺寸，技术人员可预估其所花费的打印时长，若该打印时长不超过稳定期间，对3D打印设备来说，并不会预存/预设反映打印时长或稳定期间的数据或控制策略，反之，则会预设相应的数据或控制策略。其中，该数据包括但不限于以下至少一种：一次供料所对应的有限层数、体积、容忍容器11内存放第二待成型材料20的时长(或称为清除容器内第二待成型材料20的时间间隔)等；所述控制策略举例但不限于：在打印过程中执行清除容器内第二待成型材料20的操作方式等。

因此，在一实施例中，在向所述容器11内加注第二待成型材料20的步骤中，

为了限制刮刀机构16单次输送至容器11内的第二待成型材料20的体积，所述刮刀机构16有计划地输出第二待成型材料20，以使容器11内供固化使用的第二待成型材料20的总高度不超过通常制造3D构件所需的层高。

在此，所述刮刀机构16一次供料至容器11内的第二待成型材料20，其体积满足待制造的图案固化层的层数可以为一层、两层、或更多的有限层数。具体地，所供料的第二待成型材料20在容器11内形成的高度可在微米级到厘米级之间。例如，在[0.001-20mm]范围内，以供适配在不同的第二待成型材料20的特性稳定期间内进行打印而能够打印的总层高。

在一些示例中，所述供料机构以固定的体积向容器内供应预设体积的待成型材料。其中，所述供应的体积满足的打印层数可以为一层、两层、或更多的有限层数。例如，所述供料机构按照固定的时间间隔来输送待成型材料。又如，如图2所示，所述刮刀机构16受3D打印设备的控制装置15统一控制，按照打印时序而输送预设体积的待成型材料。

在另一些示例中，所述刮刀机构16通过检测反映容器11内第二待成型材料20的剩余量而选择性供应第二待成型材料20的体积。为此，所述3D打印设备还包括液位检测机构，其用于检测反映所述容器内第二待成型材料20的体积，以供所述刮刀机构16选择性供应第二待成型材料20。其中，所述选择性供应第二待成型材料20是指选择供应或不供应待成型材料；或者选择供应待成型材料的体积，其中，所述体积是在所述有限层数的限制下，体积为0的待成型材料，或根据检测情况而确定的体积为v(v>0)的可制造有限层数的体积。

其中，所述液位检测机构包括液位传感器(未图示)，以及用于装配液位传感器的装配结构。其中，所述液位传感器举例包括以下至少一种：基于测量距离来检测液位位置的传感器、基于检测液体来检测液位位置的传感器等。其中，用来测距的传感器通常装配在容器上方，与待成型材料有一定距离的位置，或者浮于待成型材料中以测量相对位移；其举例为：超声传感器、浮球传感器、或激光传感器等。所述用来检测液体的传感器通常装配在一预设位置，以测量待成型材料是否达到相应位置；其举例为：电容式传感器、光电传感器、或导电传感器等。

以所述液位检测机构检测其与待成型材料的表面之间的距离为例，所述距离数据用于向供料机构反馈容器中当前剩余的待成型材料，供料机构选择性输出待成型材料以补给维持生成至少一层图案固化层的打印需求，以避免3D打印机因缺料而影响打印的目的。需要说明的是，所述液位检测机构并非只能位于容器上方或容器内，还可以根据3D打印设备的结构进行测量，以得到能够反映与容器内当前待成型材料的检测数据。

在步骤S14中，依序读取所述目标三维模型的切片数据并执行逐层打印，直至打印完成所述目标三维模型的3D构件。在实施例中，3D打印设备的控制装置15在制造所述3D构件期间，依序读取所述目标三维模型的切片数据，并依时序控制所述能量辐射系统14执行选择性固化和控制所述Z轴驱动机构13驱动构件平台12升降，以实现各图案固化层的逐层累积，直至打印完成所述目标三维模型的3D构件。

在本申请的一实施例中，所述打印方法还包括在完成所述目标三维模型的3D构件之后，清除所述容器内剩余的待成型材料的步骤。在本实施例中，在打印所述目标三维模型的3D构件之后，可能存在所述容器11内剩余有第二待成型材料的情况，为确保下一次打印另一3D构件时再次在容器11的内底面110上涂覆第一待成型材料，因此需要将本次剩余的第二待成型材料进行清除，在具体的实现中，所述刮刀机构16的刮刀本体162可以执行回收所述容器11内剩余的第二待成型材料的工作，此时，则通过指令驱使所述刮刀机构的刮刀本体162的加注口(第二加注腔1620b)产生负压，将所述容器11中剩余的第二待成型材料吸附至第二加注腔1620b，然后再经由导管19b回收至第二储料装置18中。在这一过程中，为了确保第二待成型材料能够被最大程度的回收，可以通过指令同时控制所述刮刀机构的刮刀本体162在所述容器11运动，通过边运动边吸附的方式回收第二待成型材料。

本申请第三方面提供一种控制系统，用于底面曝光的3D打印设备，所述控制系统包括：存储装置，用于存储至少一程序；处理装置，与所述存储装置连接，用于运行所述至少一个程序时以执行并实现上述针对应用于3D打印设备的打印方法所描所述的至少一种实施例，比如上述图11中描述的各实施例。在实施例中，所述控制系统为包含处理器的电子设备。例如，所述控制系统为计算机设备、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、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3D构件的模型文件，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3D构件中各分层图像、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，所述处理单元用于在执行打印指令时控制所述涂覆机构在所述容器的内底面涂覆第一待成型材料，并在所述第一待成型材料固化于所述构件平台上形成以首层固化层之后，向所述容器内加注第二待成型材料，并依序读取所述目标三维模型的切片数据控所述能量辐射系统及Z轴驱动机构协同执行逐层打印，直至打印完成所述目标三维模型的3D构件。

本申请还提供一种计算机可读写存储介质，存储至少一种程序，所述至少一种程序在被调用时执行并实现上述针对应用于3D打印设备的打印方法所描所述的至少一种实施例，比如上述图11中描述的各实施例。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得安装有所述存储介质的移动机器人可以执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

于本申请提供的实施例中，所述计算机可读写存储介质可以包括只读存储器、随机存取存储器、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备、闪存、U盘、移动硬盘、或者能够用于存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。另外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果指令是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源发送的，则所述同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。然而，应当理解的是，计算机可读写存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或者其它暂时性介质，而是旨在针对于非暂时性、有形的存储介质。如申请中所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。

在一个或多个示例性方面，本申请所述打印方法的计算机程序所描所述的功能可以用硬件、软件、固件或其任意组合的方式来实现。当用软件实现时，可以将这些功能作为一个或多个指令或代码存储或传送到计算机可读介质上。本申请所公开的方法或算法的步骤可以用处理器可执行软件模块来体现，其中处理器可执行软件模块可以位于有形、非临时性计算机可读写存储介质上。有形、非临时性计算机可读写存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。

本申请上所述的附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于此，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。

综上所述，本申请提供的3D打印设备及应用于3D打印设备的打印方法，通过先在容器底部涂覆具有较深固化深度的第一待成型材料，并对该第一待成型材料进行固化形成首层固化层，如此可以确保该首层固化层弥补因构件平台和容器底部平整度不均衡而带来的问题，进而避免了掉件事件以及并确保了后续逐层打印第二待成型材料时的平整度；本申请提供的方法更简化了在打印前对构件平台进行繁琐且高标准的调平问题，极大的提供了工作效率。

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 (21)

1.一种应用于3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述打印方法包括以下步骤：

在容器的内底面涂覆第一待成型材料；

依据读取的目标三维模型的首层切片数据控制构件平台下降并接触所述第一待成型材料；

向所述容器的底面辐射能量以将所述第一待成型材料固化于所述构件平台上形成以首层固化层；

向所述容器内加注第二待成型材料；其中，在相同的曝光时间中所述第二待成型材料的固化深度小于所述第一待成型材料的固化深度；

依序读取所述目标三维模型的切片数据并执行逐层打印，直至打印完成所述目标三维模型的3D构件。

2.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，还包括执行所述向所述容器内加注第二待成型材料的步骤之前，控制所述构件平台上升以将所述首层固化层从所述容器的内底面剥离的步骤。

3.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，执行所述向所述容器内加注第二待成型材料的步骤之后，还包括控制所述构件平台上升以将所述首层固化层从所述容器的内底面剥离的步骤。

4.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，在向所述容器内加注第二待成型材料的步骤中，加注的所述第二待成型材料的液量为大于打印完成所述目标三维模型的3D构件所需的液量。

5.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，还包括在完成所述目标三维模型的3D构件之后，清除所述容器内剩余的待成型材料的步骤。

6.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，还包括向所述容器内加注第二待成型材料之前，清除所述容器内剩余的第一待成型材料的步骤。

7.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，在所述容器的内底面涂覆第一待成型材料或向所述容器内加注第二待成型材料的步骤中，通过定量泵或流量计控制所述第一待成型材料或第二待成型材料的液量。

8.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，在所述容器的内底面涂覆第一待成型材料的步骤中，利用一具有加注口的刮刀机构将所述第一待成型材料涂覆于所述容器的内底面。

9.根据权利要求8所述的打印方法，其特征在于，所述刮刀机构在水平运动的过程中通过其加注口将所述第一待成型材料涂覆于所述容器的内底面，且所述刮刀机构的刀刃与所述容器的内底面的间隙小于所述第一待成型材料的铺液厚度。

10.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，在所述容器的内底面涂覆第一待成型材料的步骤中，还包括利用一刮刀机构将所述第一待成型材料抚平的步骤。

11.根据权利要求8或10所述的打印方法，其特征在于，所述刮刀机构的刀刃与所述容器的内底面的间隙为0.05mm-0.15mm之间。

12.根据权利要求8或10所述的打印方法，其特征在于，所述刮刀机构还设置有用于回收所述容器内余料的吸液口，所述吸液口连通一吸液腔及与所述吸液腔连通的负压装置。

13.根据权利要求8或10所述的打印方法，其特征在于，所述刮刀机构包括设有第一加注腔及第二加注腔的单刮板。

14.根据权利要求8或10所述的打印方法，其特征在于，所述刮刀机构包括设有第一加注腔的第一刮板及设有第二加注腔的第二刮板。

15.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，所述第一待成型材料在5-10s的曝光时间中固化深度为1mm-2mm之间。

16.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，所述第一待成型材料的透光率大于所述第二待成型材料的透光率。

17.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，所述第一待成型材料为透明树脂。

18.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，令所述能量辐射系统向所述容器的底面辐射能量以将所述第一待成型材料固化于所述构件平台上形成以首层固化层的步骤中，还包括加热所述构件平台以强化所述第一待成型材料的固化深度。

19.根据权利要求18所述的打印方法，其特征在于，所述构件平台上设置有用于加热其成型面的加热部件。

20.一种3D打印设备，其特征在于，包括：

容器，用于盛放待成型材料；

构件平台，设于所述容器的内底面上侧，用于附着由待成型材料形成的固化层；

Z轴驱动机构，连接所述构件平台，用于打印作业中控制所述构件平台上升或下降；

能量辐射系统，位于所述容器下方，用于向所述容器的底面辐射能量而将所述构件平台与所述容器底面之间的待成型材料进行选择性固化，以形成图案化的所述固化层；

刮刀机构，用于依据接收的指令将第一待成型材料涂覆在所述容器的内底面；以及将第二待成型材料加注于所述容器中；其中，在相同的曝光时间中所述第二待成型材料的固化深度小于所述第一待成型材料的固化深度；以及

控制装置，用于在执行打印指令时控制所述涂覆机构在所述容器的内底面涂覆第一待成型材料，并在所述第一待成型材料固化于所述构件平台上形成以首层固化层之后，向所述容器内加注第二待成型材料，并依序读取所述目标三维模型的切片数据控所述能量辐射系统及Z轴驱动机构协同执行逐层打印，直至打印完成所述目标三维模型的3D构件。

21.一种控制系统，其特征在于，用于底面曝光的3D打印设备，所述控制系统包括：

存储装置，用于存储至少一程序；

处理装置，与所述存储装置连接，用于运行所述至少一个程序时以执行并实现如权利要求1至19任一所述的打印方法。

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