CN205033603U - 用于光固化3d打印机的树脂池及3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于光固化3D打印机的树脂池及3D打印机。用于光固化3D打印机的树脂池，包括：开设有第一孔和第二孔的底壁；用于置于所述底壁之上的周壁，所述周壁和所述底壁形成第一腔室；用于与所述底壁平行地设置于所述第一腔室的支撑板，所述支撑板的四周与所述周壁连接且所述支撑板与所述底壁之间形成位于第一腔室内的第二腔室，所述第一孔和所述第二孔均和所述第二腔室连通。本实用新型提供树脂池能够令冷却水充分地填充在整个第二腔室内，并通过循环吸收树脂池(特别是树脂池底壁)所聚集的热量，其结构简单，制造成本低，散热效果好，并且在不改变现有的树脂池的外部结构的情况下，就能够达到冷却的目的，其具有很好的通用性。

Description

用于光固化3D打印机的树脂池及3D打印机

技术领域

本实用新型涉及光固化3D打印机领域，特别涉及一种带有冷却装置的树脂池及采用该树脂池的3D打印机。

背景技术

现有的光固化3D打印机具有用于容纳液态光敏树脂的树脂池。为了避免固化成型的物体与树脂池底部粘连，在SLA型或者DLP型光固化3D打印机中，可以在光敏树脂池的底壁的内表面覆设能够透过氧气的半透膜。在LCD型光固化3D打印机中，LCD显示单元设置于光敏树脂池的底壁之上，那么可以在LCD显示单元的上表面覆设能够透过氧气的半透膜。

为了提高光固化速度，减小每层光敏树脂的固化时间，通常需要选择强度较高的光源。光敏树脂受到光源的照射发生固化时会放出热量，并且所放出的热量聚集在光敏树脂池底部。因此，自树脂池底部至树脂池顶部的温度呈梯度分布。另外，未被光敏树脂吸收的一部分光能也会转化为热量，在其与光敏树脂固化所产生的热量的共同作用下，树脂池底部的温度可能会超过120℃。这将导致覆设在光敏树脂池底部或者LCD显示单元上的半透膜发生褶皱变形，进而使得光固化精度下降、固化后的树脂与半透膜(LCD型3D打印机)或者树脂池底(SLA或DLP型3D打印机)发生粘黏，最终树脂池损坏。

因此，目前所采用的光固化3D打印机在每层光敏树脂固化完成时都存在打印间隔，以使得热量得到散发，避免上述问题，导致3D打印机的生产效率受到极大地影响。

为了解决这一问题，亟待提供一种具有降温系统的树脂池。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种用于光固化3D打印机的树脂池，包括：开设有第一孔和第二孔的底壁；用于置于所述底壁之上的周壁，所述周壁和所述底壁形成第一腔室；用于与所述底壁平行地设置于所述第一腔室的支撑板，所述支撑板的四周与所述周壁连接且所述支撑板与所述底壁之间形成位于第一腔室内的第二腔室，所述第一孔和所述第二孔均和所述第二腔室连通。

此外，本实用新型还提供了另一种用于光固化3D打印机的树脂池，包括：开设有第一孔和第二孔的底壁；用于置于所述底壁之上的周壁，所述周壁和所述底壁形成第一腔室，所述第一孔和所述第二孔均和所述第一腔室连通；用于与所述底壁平行地设置于所述第一腔室内的LCD显示单元，所述LCD显示单元的四周与所述周壁连接且所述LCD显示单元与所述底壁之间形成位于第一腔室内的第二腔室，所述第一孔和所述第二孔均和所述第二腔室连通。

利用LCD显示单元替代支撑板，即可将这种树脂池应用于LCD型的光固化3D打印领域。LCD显示单元的下表面和底壁之间可以形成供冷却水通过的第二腔室。冷却水从第一孔进入，充满第二腔室后从第二孔流出，从而带走树脂池中聚集的热量，达到迅速降温的目的。

在本实用新型的一些实施方式中，所述树脂池还包括覆设在所述支撑板或者所述LCD显示单元之上的半透膜。

在本实用新型的一些实施方式中，所述底壁透明，所述树脂池还包括：用于固定连接在所述底壁的下表面的散热板，所述散热板与所述底壁的下表面形成第三腔室，所述散热板具有形成于其内部的第四腔室，且具有与所述第四腔室连通的第三孔和第四孔；用于设置在所述散热板之上并且处于所述第三腔室内的光源。

当采用LCD型光固化3D打印机时，可以通过散热板与树脂池底壁连接，以使二者之间形成第三腔室，并将光源设置于第三腔室内。另外，散热板的自身的内部或者在散热板下方形成额外的供冷却液通过的第四腔室。将第二腔室和第四腔室连通，即可实现冷却水由第二腔室进入第四腔室或者由第四腔室进入第二腔室，以达到直接为树脂池的底部以及光源散热的目的。这样设置结构更为简洁，易于实现，制造成本低。

在本实用新型的一些实施方式中，所述第一孔和所述第二孔设置于所述底板的最大直径的两端。

为了使得冷却水能够充分的流入到整个第二腔室内，第一孔和第二孔开设在底壁的相对的最远端，冷却水进入第一孔，流经整个底壁之后，才能够从第二孔流出。例如，底壁呈正方形，那么第一孔和第二孔设置在底壁对角线的两端。底壁呈长方形，那么第一孔和第二孔设置在较长的对角线的两端。底壁呈圆形，第一孔和第二孔设置在底壁直径的两端。底壁呈不规则形状，第一孔和第二孔则设置在最大直径的两端。

在本实用新型的一些实施方式中，所述用于设置在所述散热板底部的散热扇。

在LCD技术的光固化3D打印过程中，位于树脂池下部的光源会长时间开启，因此会产生大量热量，如不处理，就会造成树脂池的温度升高，从而影响设置于树脂池内的半透膜。在底壁下方安装散热板，然后将光源安装在散热板之上，并配以散热扇，能够最大程度的将光源产生的热量散发出去，以保证半透膜不因树脂池的温度升高而卷曲、褶皱，间接的提高光固化3D打印机质量。

另外，本实用新型还提供了一种采用上述树脂池的光固化3D打印机。

本实用新型提供的一种光固化3D打印机，包括：

外部框架；

设置于所述外部框架内的树脂池；

用于设置于所述外部框架内的具有第一管道和第二管道的液体容器，所述第一管道和所述第二孔连通，所述第二管道和所述第四孔连通；

用于连接所述第一孔和所述第三孔的第三管道；

用于设置在所述第一管道上的泵。

本实用新型还提供了一种结构较为简单，并且散热效果良好的光固化3D打印机，其通过设置液体容器并且将液体容器的第一管道与第二孔连通，第二管道和第四孔连通以及连接第一孔和第三孔的第三管道，完成冷却水的循环。为了使得第一管道内的冷却水流量大于第二管道内的冷却水流量，以使得冷却水能够尽快充满第二腔室和第四腔室，在第一管道上还设置有泵。

在本实用新型的一些实施方式中，所述3D打印机还包括设置于所述第一管道上的位于所述泵和所述树脂池之间的散热部件，以使得循环使用的冷却水能够尽快降低温度。散热部件可以采用散热器或者散热片，并在其之上加装散热扇，以达到快速降温的目的。

在光敏树脂固化实验中，采用如下样品以及实验环境：

样品名称：甲基丙烯酸酯；样品描述：透明液体

温度范围：室温下恒温30.5℃；测试气氛：N2；测试坩埚：Al2O3

光强：0.5W/cm2；照射时间：0.5s；照射延迟：15s

在此类测试中，紫外光照射到样品上，会产生固化放热效应，多次照射直至固化完全。本次测试中使用两次测试，先将未固化原始样品经多次照射测试，然后将固化完全后的样品重新进行第二次测试作为基线反扣除，以去除固化后样品的信号干扰。样品的总固化放热热焓值为280.4J/g～337.7J/g。

本实用新型的实施方式中采用的冷却液为水，其比热容为4.186J/(g.℃)，每100g水温度升高1°所能吸收的热量为418.6J，远大于1g树脂固化释放的热量。冷却水在流出树脂池的外部之后会将一部分热量散发到空气之中，能够自主的降低温度，另外，冷却水在流经第四腔室时，设置于第四腔室下部的风扇能够使其降低温度，并且设置于第一管道上的散热部件(散热器、散热片)也具有强大的散热功能，使得冷却水的温度进一步下降。冷却水如此往复循环就能将树脂固化时释放的热量和光源部件释放的热量吸收并散发到外部。

采用上述3D打印机，使得在光固化3D打印机过程中，每层光敏树脂可以连续固化(连续打印，无需间隔)，每层光敏树脂固化时间仅需要2～5s，其相比现有的光固化成型速度提升了20倍。因此，本实用新型所提供的3D打印机不但成本低廉，而且极大地提升了打印效率，能够极大地提升用户满意度。

本实用新型提供的用于光固化3D打印机的树脂池在底壁和支撑板之间形成第二腔室，并在底壁上开设供冷却水流入的第一孔和供冷却水流出的第二孔。冷却水能够充分的填充在整个第二腔室内，并通过循环吸收树脂池(特别是树脂池底壁)所聚集的热量。该种树脂池的结构简单，制造成本低，散热效果好，并且在不改变现有的树脂池的外部结构的情况下，就能够达到冷却的目的，其具有很好的通用性。

附图说明

图1为本实用新型第一种实施方式的树脂池截面剖视图；

图2为采用图1所示的树脂池的光固化3D打印机的示意图；

图3为本实用新型第二种实施方式的光敏树脂池截面剖视图；

图4为采用图3所示的树脂池的光固化3D打印机的示意图；

图5为本实用新型第三种实施方式的光敏树脂池截面剖视图；

图6为图5所示的树脂池与外部冷却装置连接的示意图。

具体实施方式

实施例1

参照图1，本实施例提供了一种用于光固化3D打印机的树脂池1，其包括底壁11，设置于底壁11之上并且与底壁11形成第一腔室15的周壁12，底壁11和周壁12可以为分体式设计，也可以一体成型。底壁11上开设有第一孔17和第二孔18。第一孔17和第二孔18位于底壁11的左右两侧。在第一腔室15内还设置有支撑板13。支撑板13的四周与周壁11固定连接，并且与底壁11之间形成第二腔室16。第二腔室16位于所述第一腔室15内。支撑板13为单独的部件，也可以与周壁11一体成型。支撑板13上覆设半透膜14。半透膜14最好选择氧分子选择性透过膜。当冷却水从第一孔17进入时，其可以充满第二腔室16，然后从第二孔18流出，以吸收聚集于树脂池，特别是树脂池底壁11的热量。

图2显示了一种采用上述树脂池的光固化3D打印机，其基于DLP或者SLA光固化成型技术。该3D打印机包括外部框架2，设置于外部框架2内的树脂池1，以及设置于外部框架2内并且位于树脂池下方的液体容器4。液体容器4的进水管6和树脂池1的第一孔17连通，出水管5和树脂池1的第二孔18连通。为了使冷却水能够向上进入树脂池1的第二腔室16，可以在出水管5上设置泵3。

当光固化3D打印机开始时，泵3启动，将液体容器4内的冷却水泵入到第二腔室16中。随后冷却水充满第二腔室16，并且有一部分冷却水开始通过出水管5回流至液体容器4内。如此反复，即可吸收聚集于树脂池1中的热量，以防止设置在树脂池1内的半透膜14受热发生卷曲、褶皱，从而提高了光固化3D打印机的精度。本领域技术人员应当能够理解，冷却的液体可以采用水，也可以采用其它常用的冷却液。

实施例2

参照图3，本实施例提供了另一种用于光固化3D打印机的树脂池1’，其结构与实施例1中的树脂池1类似，不同之处在于支撑板13被LCD显示单元13’代替。因此，这种树脂池特别适用于基于LCD光固化3D打印机技术的3D打印机。另外，在底壁11的下部还设置有散热板19。散热板19与底壁11围合成第三腔室20。光源21设置于散热板19上且位于第三腔室20内，其发射的光束能够直接通过透明的底壁11照射到LCD显示单元13’上，随后光线按照LCD显示单元显示的图像照射位于第一腔室15内的液态光敏树脂，使之固化成相应的形状。为了更好的解决光源21的散热问题，还在散热板19的下部固定设置了散热扇22。散热扇22无论朝向散热板19吹送冷空气，还是能够使得散热板19处的空气向下部排出，都能够达到散热的目的。对于这一树脂池与实施例1中的树脂池的相同之处，此处不再赘述。

图4显示了一种采用这种树脂池的光固化3D打印机，其基于LCD光固化成型技术。该3D打印机包括外部框架2，设置于外部框架2内的树脂池1’，以及设置于外部框架2内并且位于树脂池下方的液体容器4。液体容器4的进水管6和树脂池1的第一孔17连通，出水管5和树脂池1’的第二孔18连通。为了使冷却水能够向上进入树脂池1’的第二腔室16，可以在出水管5上设置泵3。

当光固化3D打印机开始时，泵3启动，将液体容器4内的冷却水泵入到第二腔室16中。随后冷却水充满第二腔室16，并且有一部分开始通过出水管5回流至液体容器4内。如此反复，即可吸收聚集于树脂池1’中的热量，以防止设置在树脂池1’内的半透膜14受热发生卷曲、褶皱，从而提高了光固化3D打印机的精度。

实施例3

参照图5和图6，本实施例提供了另一种用于光固化3D打印机的树脂池1”，其基本采用实施例2所提供的树脂池的结构，不同之处在于散热板19具有形成于其内部的第四腔室23，且具有与第四腔室23相连通的第三孔24和第四孔25。应当能够理解，第四腔室23可以是散热板19的自身结构，也可以是通过设置其它部件与散热板19围合而成。散热板19的上部安装有散热扇。

使用时，可以先将液体容器4的进水管6和第二孔18连接，将液体容器4的出水管5与第四孔25连接，然后用连接管7连通第一孔17和第三孔24。进水管6上依次设置有泵3和散热器8。工作时，泵3开启，其将液体容器4内的冷却水泵送至第二腔室内。冷却水经由连接管7进入第四腔室，然后从出水管5回流至液体容器4。为了更快地对冷却水进行散热，以使其能够被更有效地被利用于降低树脂池的温度，本实施方式不仅设置了散热器8，还在散热器8上安装了散热扇9。

以上对本实用新型的各种实施例进行了详细说明。本领域技术人员将理解，可在不偏离本实用新型范围(由所附的权利要求书限定)的情况下，对实施方案进行各种修改、改变和变化。对权利要求范围的解释应从整体解释且符合与说明一致的最宽范围，并不限于示例或详细说明中的实施范例。

Claims (10)

1.用于光固化3D打印机的树脂池，其特征在于，包括：

开设有第一孔和第二孔的底壁；

用于置于所述底壁之上的周壁，所述周壁和所述底壁形成第一腔室；

用于与所述底壁平行地设置于所述第一腔室的支撑板，所述支撑板的四周与所述周壁连接且所述支撑板与所述底壁之间形成位于第一腔室内的第二腔室，所述第一孔和所述第二孔均和所述第二腔室连通。

2.根据权利要求1所述的用于光固化3D打印机的树脂池，其特征在于，包括：

覆设在所述支撑板之上的半透膜。

3.用于光固化3D打印机的树脂池，其特征在于，包括：

开设有第一孔和第二孔的底壁；

用于置于所述底壁之上的周壁，所述周壁和所述底壁形成第一腔室；

用于与所述底壁平行地设置于所述第一腔室内的LCD显示单元，所述LCD显示单元的四周与所述周壁连接且所述LCD显示单元与所述底壁之间形成位于第一腔室内的第二腔室，所述第一孔和所述第二孔均和所述第二腔室连通。

4.根据权利要求3所述的用于光固化3D打印机的树脂池，其特征在于，所述底壁透明，还包括：

用于固定连接在所述底壁的下表面的散热板，所述散热板与所述底壁的下表面形成第三腔室，所述散热板具有形成于其内部的第四腔室，且具有与所述第四腔室连通的第三孔和第四孔；

用于设置在所述散热板之上并且处于所述第三腔室内的光源。

5.根据权利要求3所述的用于光固化3D打印机的树脂池，其特征在于，包括：

覆设在LCD显示单元之上的半透膜。

6.根据权利要求1或3所述的用于光固化3D打印机的树脂池，其特征在于，所述第一孔和所述第二孔设置于所述底壁的最大直径的两端。

7.根据权利要求4所述的用于光固化3D打印机的树脂池，其特征在于，包括：

用于设置在所述散热板底部的散热扇。

8.一种光固化3D打印机，其特征在于，包括：

权利要求1～7中任一项所述的树脂池。

9.一种光固化3D打印机，其特征在于，包括：

外部框架；

设置于所述外部框架内的如权利要求4或7所述的树脂池；

用于设置于所述外部框架内的具有第一管道和第二管道的液体容器，所述第一管道和所述第二孔连通，所述第二管道和所述第四孔连通；

用于连接所述第一孔和所述第三孔的第三管道；

用于设置在所述第一管道上的泵。

10.根据权利要求9所述的光固化3D打印机，其特征在于，包括：

设置于所述第一管道上的位于所述泵和所述树脂池之间的散热部件。