CN116901426A - 一种超微模型打印成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超微模型打印成型方法，利用立体光刻技术进行3D打印成型，在目标超微模型的周围与所述超微模型同步打印出围栏，所述围栏是围绕在所述超微模型周围的单独整体，所述超微模型和所述围栏面向打印平台的表面还打印出薄膜，所述薄膜与所述打印平台相贴附。由于在超微模型的周围同步打印出了围栏，围栏能够阻挡超微模型移动时引发的打印物料波动对模型每层切片的冲击。这能够提高超微模型的3D打印成功率。且由于在超微模型和围栏面向打印平台的表面打印出了薄膜，薄膜增加了超微模型及围栏与打印平台之间的附着力，从而防止超微模型意外脱落丢失。

Description

一种超微模型打印成型方法
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，涉及一种超微模型打印成型方法，可打印微型机器人零配件。
背景技术
3D打印制造技术是一种通过三维模型数据连续添加材料层来制造物体的增材制造（AM）过程，常见的3D打印工艺包括熔融沉积成形(Fused Deposition Modelling, FDM）、直接油墨书写（Direct Ink Writing, DIW）、选择性激光烧结(Selective LaserSintering, SLS)、立体光刻成型(Stereo Lithography Apparatus, SLA）等技术。3D打印技术可以无视打印产品的几何结构复杂性，目前3D打印已广泛应用于航空航天、汽车工业、医疗用品、电子电器、艺术设计、日常用品等领域。
SLA利用紫外线照射液体光敏树脂使其固化，加工过程中平台会逐层沉入树脂槽，树脂槽中盛满液态树脂，紫外光在偏转振镜的作用下照射在液面上，按截面轮廓信息扫描，光点经过的地方，受照射的液体就会固化，一次平面扫描便加工出一个与分层平面图形相对应的层面，并与前一层已固化部分牢固地粘接起来，如此反复直至整个工件完成。
在3D打印系统中，三维部件的生产由构造材料与支撑材料相互配合制作完成，其中，支撑材料在打印过程中起到支撑构造材料的作用，例如，在打印具有悬空形状的三维部件时，为了防止悬空部分的构造材料倒塌或变形，需要在悬空部分构造材料下方打印支撑材料，以最大限度地避免构造材料因自身负荷能力的不足带来的翘曲、变形甚至于倒塌等问题，在完成打印之后，需要在不损害构造材料的条件下，去除支撑材料以提供完整的三维部件。
因此，针对实际打印超微模型，比如微型机器人的零件，由于其尺寸十分小，在3D打印时，成功率不高，且去模型时容易意外脱落而丢失。
中国专利文献“CN114559652A”中在工件周围设置围栏，能防止打印出来的制件边沿出现坍塌，将该围栏结构应用于微模型打印能够提高成功率，但是对于超微模型，打印的成功率仍然不高。
发明内容
本发明的目的是要提供一种超微模型打印成型方法，解决了提高超微模型打印成功率的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供了一种超微模型打印成型方法，利用立体光刻技术进行3D打印成型，在目标超微模型的周围与所述超微模型同步打印出围栏，所述围栏是围绕在所述超微模型周围的单独整体，所述超微模型和所述围栏面向打印平台的表面还打印出薄膜，所述薄膜与所述打印平台相贴附。
优选地，所述薄膜的厚度是0.01～0.03mm。
优选地，所述薄膜越过所述围栏的外缘向外延伸。
优选地，所述薄膜的平面形状是圆形或方形。
优选地，所述薄膜的平面面积足够大以能够容纳多个所述超微模型及对应的所述围栏。
优选地，所述薄膜是无镂空的平板形状。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的超微模型打印成型方法，由于在超微模型的周围同步打印出了围栏，围栏能够阻挡超微模型移动时引发的打印物料波动对模型每层切片的冲击。这能够提高超微模型的3D打印成功率。且由于在超微模型和围栏面向打印平台的表面打印出了薄膜，薄膜增加了超微模型及围栏与打印平台之间的附着力，从而防止超微模型意外脱落丢失，进一步提高了打印成功率。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是本发明所采用的立体光刻技术的示意图；
图2是本发明超微模型打印成型方法的实施例1所打印出的超微模型、围栏和薄膜结构示意图；
图3是本发明超微模型打印成型方法的实施例2所打印出的超微模型、围栏和薄膜结构示意图；
图4是本发明超微模型打印成型方法的实施例3所打印出的超微模型、围栏和薄膜结构示意图；
其中，附图标记说明如下：
1、光源；2、偏转振镜；3、树脂槽；4、树脂；5、升降台；6、打印平台；7、顶膜；8、工件；9、超微模型；10、围栏；11、薄膜。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1所示的立体光刻技术，立体光刻技术（SLA）利用紫外线照射液体光敏树脂使其固化，加工过程中打印平台6在升降台5作用下会升降，树脂槽3中盛满液态树脂4，光源1发出紫外光，在偏转振镜2的作用下穿过顶膜7照射在液面上，按截面轮廓信息扫描，光点经过的地方，受照射的液体就会固化，一次平面扫描便加工出一个与分层平面图形相对应的层面，并与前一层已固化部分牢固地粘接起来，如此反复直至整个工件8完成。
实施例1
如图2所示，本例要打印的工件是超微模型9，超微模型9是用于微型机器人的零配件。采用传统的打印方式很难实现这样超微模型的打印，因为刚打印完的一层可能由于工件移动受树脂液体的冲击而晃动或脱落。且超微模型9也会意外脱落丢失。
如图2，本例中，在设计超微模型9时，在超微模型9周围设计出一圈围栏10，围栏10也是超微尺寸。围栏10用来阻挡打印平台6移动时引发的打印物料波动对模型每层切片的冲击。在打印时，围栏10与超微模型9同步打印而出。围栏10是围绕在超微模型9周围的单独整体。
如图1，在每打印一层后，工件8（连同图2所示的围栏10，伴随打印平台6一起）下降一个较大的高度，该高度远大于打印的层厚，然后对顶膜7下表面进行刮净，随后再次上升工件8（伴随围栏10一起），上升的高度是之前下降高度减去层厚，以便进行下一层的打印。其它实施方式中，打印平台6下降的高度大于打印的层厚，以便留出足够空间刮净顶膜7即可。
本例中，如图2，围栏10是没有孔洞或镂空的实体，其它实施方式中，也可以在围栏10上设置孔洞或镂空。而实体的围栏10有利于最大程度阻挡周围树脂液体的冲击。
且围栏10顶部的高度在超微模型9的高度以上，本例中，围栏10顶部高度与超微模型9高度相同。其它实施方式中，围栏10顶部的高度还可以高于超微模型9的高度。围栏10顶部的高度与超微模型9的高度相同是较适合的，这时围栏10不仅可以有效阻挡树脂液体对超微模型9的冲击，而且也不需要更多的树脂物料来加高围栏10的高度，也就是可以节省树脂物料。
打印平台6或打印基片是实体的，无孔洞。
本例中，围栏10与超微模型9之间的距离保持在0.3~0.5mm。这是一个很重要的数据。若距离太小，从打印平台6上取下超微模型9时，围栏10不易脱离目标超微模型9；或距离太大，围栏10起不到阻挡物料冲击的作用。
本例中，超微模型9与围栏10打印时的切片厚度（每层打印的厚度）是0.02mm。而其它实施方式中，该切片厚度在0.005mm~0.02mm之间是较佳的。而在实际情况中，切片厚度常在0.005mm、0.01mm、0.015mm和0.02mm之间选择。
超微模型9和围栏10面向打印平台的表面还打印出薄膜11，薄膜11与打印平台相贴附。优选薄膜11厚度为0.01～0.03mm。薄膜11的面积无特别限制，但是最少应能够同时与超微模型9和其外围的围栏10相连接。本例中，薄膜11越过围栏10的外缘向外延伸，这有利于提高超微模型9和围栏10与打印平台之间的附着力。
本例中，薄膜11平面形状是圆形。且薄膜11是无镂空的平板形状。其它实施方式中，薄膜11也可以是网格状。但是薄膜11为无镂空的平板形状能够显著提高打印成功率。
实施例2
如图3所示，本例与实施例1的区别是，薄膜11的平面形状是长方形。也可以是正方形。
实施例3
如图4所示，本例与实施例1的区别是，薄膜11的平面面积足够大，从而能够同时容纳四组超微模型9及对应的围栏10。四组超微模型9及对应的围栏10呈阵列分布（也可以是其它形式的分布），这样一次便能够同时打印出四个超微模型9，提高了打印效率。
综上所述，在超微模型9周围建立一圈围栏10，来阻挡打印平台移动时引发的打印物料波动对超微模型9每层切片的冲击，在围栏10的周围再设置一层厚度在0.01～0.03mm的薄膜11。因为是超微模型，所以围栏10也是超微尺寸，设置薄膜11可以防止在取超微模型时，超微模型意外脱落而丢失，在围栏10周围设置一层薄膜结构，增加了超微模型及围栏与打印平台或打印基片之间的附着力。
上述实施例的超微模型打印成型方法，在超微模型周围建立一圈围栏，来阻挡打印平台移动时引发的打印物料波动对模型每层切片的冲击，在围栏的周围再设置一层厚度在0.01～0.03mm的薄膜。因为是超微模型，所以围栏也是超微尺寸，设置薄膜是为防止在取模型时，模型意外脱落而丢失，在围栏周围设置一层薄膜式结构，增加超微模型及围栏与打印平台或打印基片之间的附着力，不会发生意外脱落丢失。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种超微模型打印成型方法，利用立体光刻技术进行3D打印成型，其特征在于：在目标超微模型（9）的周围与所述超微模型（9）同步打印出围栏（10），所述围栏（10）是围绕在所述超微模型（9）周围的单独整体，所述超微模型（9）和所述围栏（10）面向打印平台的表面还打印出薄膜（11），所述薄膜（11）与所述打印平台相贴附。
2.根据权利要求1所述的超微模型打印成型方法，其特征在于：所述薄膜（11）的厚度是0.01～0.03mm。
3.根据权利要求1所述的超微模型打印成型方法，其特征在于：所述薄膜（11）越过所述围栏（10）的外缘向外延伸。
4.根据权利要求1所述的超微模型打印成型方法，其特征在于：所述薄膜（11）的平面形状是圆形或方形。
5.根据权利要求1所述的超微模型打印成型方法，其特征在于：所述薄膜（11）的平面面积足够大以能够容纳多个所述超微模型（9）及对应的所述围栏（10）。
6.根据权利要求1所述的超微模型打印成型方法，其特征在于：所述薄膜（11）是无镂空的平板形状。
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