CN203864023U - 应用于光固化3d打印机的光罩 - Google Patents

Abstract

一种应用于光固化3D打印机的光罩，包括壳体(202)，所述壳体(202)顶部开口处密封设置有顶面板(201)，底部开口处密封设置有透光板(203)，所述顶面板(201)上设置有可连接抽真空设备的抽真空接口2012、以及与光固化3D投影镜头(200)紧密配合的通孔(2011)，所述壳体(202)、顶面板(201)、透光板(203)及光固化3D投影镜头(200)共同组成一全密封空腔结构。本实用新型方案有效解决镜头输出的光在空气传播中被部分吸收产生衰减的问题，提高镜头输出的光到树脂表面的有效光的功率的稳定性，从而保证了光固化3D打印效果。

Description

应用于光固化3D打印机的光罩

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，特别涉及一种应用于光固化3D打印机的光罩。

背景技术

快速成型技术(又称快速原型制造技术，Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)，又称3D打印，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，其根据零件或者物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式就可以制造出实物或者实物模型。由于具有大幅降低生产成本、提高原材料和能量的利用率、可根据需求进行定制、大大节省产品制作时间等优点，3D打印技术近年来逐渐进入公众视野并得到快速发展。

3D打印的基本原理是分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，在进行3D打印时，首先由计算机通过设计、扫描等方式得到待打印物体的三维模型，再通过电脑辅助设计技术(例如CAD)沿某个方向完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，由计算机根据切片生成机器指令，3D打印机根据该机器指令打印出薄型层面，并将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型，形成三维立体实物，完成3D打印。

在3D打印技术中，采用德州仪器(TI)的数字微镜(Digital Micro-mirrorDevice)快速成型技术(俗称：DLP光固化3D打印机)，通过采用单颗UV LED光源或者用紫外激光光源照射到DMD芯片后，再通过单个镜头照射到树脂槽表面或底部以使得被照射到的树脂固化，从而完成3D打印过程，其原理图如图1所示。在这种DLP光固化3D打印技术中，由于光在空气传播的过程中，会被吸收一部分，从而产生光的衰减，而且距离越远，光的衰减越严重，导致从镜头输出的光到树脂表面的有效光的功率也成一定比例衰减，影响3D打印效果。

实用新型内容

基于此，针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种应用于DLP光固化3D打印机的光罩，其可以减少3D打印时从镜头到树脂表面的光的衰减。

为达到上述目的，本实用新型实施例采用以下技术方案：

一种应用于光固化3D打印机的光罩，包括壳体(202)，所述壳体(202)顶部开口处密封设置有顶面板(201)，底部开口处密封设置有透光板(203)，所述顶面板(201)上设置有可连接抽真空设备的抽真空接口2012、以及与光固化3D投影镜头(200)紧密配合的通孔(2011)，所述壳体(202)、顶面板(201)、透光板(203)及光固化3D投影镜头(200)共同组成一全密封空腔结构。

根据上述本实用新型的方案，通过在3D打印的投影镜头前设置具有密封空腔的灯罩，并利用真空设备抽取灯罩内的空气形成光线真空传播的措施，从而有效解决镜头输出的光在空气传播中被部分吸收产生衰减的问题，提高镜头输出的光到树脂表面的有效光的功率的稳定性，从而保证了光固化3D打印效果。

附图说明

图1是传统的DLP光固化3D打印机的原理示意图；

图2是本实用新型实施例的应用于光固化3D打印机的光罩的剖面结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

图2中示出了本实用新型的应用于光固化3D打印机的光罩的实施例的结构示意图。

如图2所示，本实施例中的光罩包括有：壳体202，壳体202的顶部开口处密封设置有顶面板201，底部开口处密封设置有透光板203，顶面板201上设置有可连接抽真空设备的抽真空接口2012、以及与光固化3D投影镜头200紧密配合的通孔2011，壳体202、顶面板201、透光板203及光固化3D投影镜头200共同组成一全密封空腔结构。

根据上述本实施例的光罩，将其套上光固化3D打印机的投影镜头、形成全密封空腔结构后，将抽真空设备连接到抽真空接口，抽出光罩内部的空气，形成真空光罩，在进行光固化3D打印时，投影镜头发出的光在光罩内的真空环境传输后进行打印。本实用新型通过在3D打印的投影镜头前设置具有密封空腔的灯罩，并利用抽真空设备抽取灯罩内的空气形成光线真空传播的措施，从而有效解决镜头输出的光在空气传播中被部分吸收产生衰减的问题，提高镜头输出的光到树脂表面的有效光的功率的稳定性，保证了紫外光从3D投影镜头输出后到光敏树脂表面这段距离的完美传输，从而保证了光固化3D打印效果。此外，通过将紫外光在真空光罩的真空环境中进行传输，也可以进一步防止因意外操作而导致的强烈紫外线外泄对使用人员的辐射。

其中，在上述将抽真空设备连接到抽真空接口、抽出光罩内部的空气、形成真空光罩后，可以将抽真空设备一直连接到抽真空接口、以保持光罩的真空状态。为了避免抽真空设备一直工作过造成的能源消耗，在形成真空光罩后，可以将抽真空接口关闭，形成封闭状态，以维持光罩的真空状态。

由于紫外光在密封的真空环境中传输时，会有大量热量产生，因此，上述壳体202可以用散热性能好的材料，例如铝、铜等等。

考虑到铝的成本相对于铜比较低，而且在固化光敏树脂的时候有微量的腐蚀性气体产生，而阳极处理过的铝合金能够很好地阻止光罩被腐蚀，而且在经过黑色阳极处理后，无需再在此光罩内部贴其他材料或者做其他工艺处理就可以达到光不会再次在光罩内部形成反射的效果，因此，在一个较优方案中，上述壳体202可以为黑色阳极铝合金。

此外，由于透光板203是光源输出部分，因此，为了减少光的衰减，上述透光板可以选用透光性能好的材料。在上述透光板203上，还可以进一步镀有增透膜，以尽可能减少紫外光的衰减。在一个具体实施例中，由于在进行光固化3D打印时，一般是采用紫外光源进行打印，因此，上述透光板203可以选用对紫外光透光性好的石英玻璃。在上述石英玻璃上，还可以进一步镀有增透膜，以尽可能减少紫外光的衰减。

基于光固化3D打印机中的3D投影镜头的个数的不同，本实用新型通孔2011也需要对此做适应性的设定。在光固化3D打印机中的3D投影镜头有两个以上的情况下，本实用新型方案中的通孔2011的个数也需要有两个以上，且与3D投影镜头的个数相同，以形成全封闭的空腔结构。

此外，上述本实用新型的光罩的高度，即顶面板201与透光板203之间的距离，可以基于实际需要进行设定。在进行设定时，可以根据待打印成型件的精度进行设定。在光固化3D打印机中的3D投影镜头具有多个的情况下，该距离需要根据这多个3D投影镜头的数量以及排列方式来确定，在此不予详加赘述。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种应用于光固化3D打印机的光罩，其特征在于：包括壳体(202)，所述壳体(202)顶部开口处密封设置有顶面板(201)，底部开口处密封设置有透光板(203)，所述顶面板(201)上设置有可连接抽真空设备的抽真空接口(2012)、以及与光固化3D投影镜头(200)紧密配合的通孔(2011)，所述壳体(202)、顶面板(201)、透光板(203)及光固化3D投影镜头(200)共同组成一全密封空腔结构。 

2.根据权利要求1所述的应用于光固化3D打印机的光罩，其特征在于，所述壳体(202)为铝或者铜。 

3.根据权利要求1所述的应用于光固化3D打印机的光罩，其特征在于，所述壳体(202)为黑色阳极铝合金。 

4.根据权利要求1所述的应用于光固化3D打印机的光罩，其特征在于，所述透光板(203)为石英玻璃。 

5.根据权利要求1至4任意一项所述的应用于光固化3D打印机的光罩，其特征在于，所述透光板(203)上镀有增透膜。 

6.根据权利要求1至4任意一项所述的应用于光固化3D打印机的光罩，其特征在于，所述通孔(2011)包括两个以上。 

7.根据权利要求5所述的应用于光固化3D打印机的光罩，其特征在于，所述透光板(203)上镀有增透膜。