CN205929484U - 用于光固化3d打印机的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于光固化3D打印机的冷却系统，所述3D打印机包括光敏树脂池、设置于所述光敏树脂池底壁内侧上的LCD液晶显示单元和设置于所述光敏树脂池底壁外侧上的光源，其特征在于，所述冷却系统包括贴着所述光源设置的第一冷却板，所述第一冷却板具有蜿蜒曲折的第一流体通道，所述第一流体通道的两端在所述第一冷却板上形成与外部连通的第一孔和第二孔；设置于所述第一冷却板下方的冷却液存储容器；设置于所述第一冷却板下方泵；所述冷却液存储容器、所述泵以及所述第一流体通道通过管路串联。本申请提供的冷却系统能够加快光敏树脂池的散热，延长了光敏树脂池的使用寿命，降低了使用成本。

Description

用于光固化3D打印机的冷却系统

技术领域

本实用新型涉及光固化3D打印机领域，特别涉及一种用于3D打印机的冷却系统。

背景技术

目前，快速成型技术根据使用材料、成型方式等的不同可划分为多种类别，其中较为常见的是光固化快速成型。光固化快速成型的原理是利用流体状态的光敏树脂(UV)在光照下发生聚合反应的特点，采用光源对其进行照射，使流体状态的光敏树脂固化成型。

LCD光固化3D打印机是通过数据传输设备，将3D打印对象的横截面图案一层一层地传输到LCD显示单元上，然后采用特定波长的光照射LCD显示单元，透过LCD显示单元的光线照射光敏树脂池中的液态光敏树脂。随着打印物体的横截面图案被一层层地传输到LCD显示单元，液态光敏树脂树脂按照该图案一层一层的固化，最终形成3D打印物体。

LCD光固化3D打印机在光固化成型过程中主要有三个发热源。第一个热源是光敏树脂池中的液态树脂固化成型时释放的热量；第二个热源是LED光源部件工作时释放的热量；第三个热源是3D打印机剩余电子器件工作时释放热量。

因此，如果不及时吸收或者散发3D打印机内的热量，将会导致光敏树脂池和光源的使用寿命显著降低，还会影响打印精度。

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打印机的冷却系统，所述3D打印机包括光敏树脂池、设置于所述光敏树脂池底壁内侧上的LCD液晶显示单元和设置于所述光敏树脂池底壁外侧上的光源，其特征在于，所述冷却系统包括：

贴着所述光源设置的第一冷却板，所述第一冷却板具有蜿蜒曲折的第一流体通道，所述第一流体通道的两端在所述第一冷却板上形成与外部连通的第一孔和第二孔；

设置于所述第一冷却板下方的冷却液存储容器；

设置于所述第一冷却板下方泵；

所述冷却液存储容器、所述泵以及所述第一流体通道通过管路串联。

在本实用新型的一些实施方式中，所述冷却系统包括：

设置于所述第一冷却板下方至少一组散热器；

所述冷却液存储容器、所述散热器、所述泵以及所述第一流体通道通过管路串联。

在本实用新型的一些实施方式中，所述光源包括设置于所述光敏树脂池底壁外侧的基板，所述基板和所述底壁之间形成容纳空间；设置于所述基板上且位于所述容纳空间内的发光元件，所述第一流体通道至少遍布所述基板设置有发光元件的范围的60％。

在本实用新型的一些实施方式中，所述冷却系统包括：

设置于所述光敏树脂池的底壁和所述LCD液晶显示单元之间的透明的第二冷却板，所述第二冷却板具有蜿蜒曲折的第二流体通道，所述第二流体通道的两端在所述第二冷却板上形成与外界连通的第三孔和第四孔；

所述冷却液存储容器、所述泵、所述第一流体通道以及所述第二流体通道通过管路串联。

在一些LCD光固化3D打印机中，需要在LCD液晶显示单元上覆设一层高分子半透膜。该高分子半透膜的表面能够形成氧气层，以避免固化的液态光敏树脂粘连在LCD液晶显示单元上。在液态光敏树脂固化成形过程中，散发的热量会集中在LCD液晶显示单元上，即高分子半透膜表面。高分子透氧膜在高温环境下会发生褶皱变形，最终丧失功能，进而出现固化的液态光敏树脂粘连在LCD高分子半透膜上或者LCD液晶显示单元上，导致光固化成型失败。利用设置在LCD液晶显示单元和光敏树脂池底壁之间的第二冷却板，能够将聚集在光敏树脂池底的大部分热量吸收，使高分子半透膜表面温度保持在40°～60°之间，提高了固化成型物体表面的成型质量。

在本实用新型的一些实施方式中，所述第二流体通道至少遍布设置有LCD液晶显示单元的范围的60％。

在本实用新型的一些实施方式中，所述第二冷却板和所述冷却液的折射率一致。

一般采用液体作为冷却液，例如水或透射率较大的油脂。冷却液的折射率应该同冷第二冷却板的折射率一致，以使得透过冷却液和第二冷却板的光线方向一致，进而提高打印物品的成型精度。

本实用新型提供的一种用于光固化3D打印机的冷却系统能够加快光敏树脂池的散热，延长了光敏树脂池的使用寿命，降低了使用成本。同时，能够及时地将光源产生的热量吸收，保证其在正常温度下工作，延长其使用寿命。

附图说明

图1为本发明提供的光固化3D打印机的整体结构示意图；

图2为设置于光源下部的第一冷却板的结构示意图；

图3为第一冷却板的结构示意图；

图4为设置于光敏树脂池中的第二冷却板的结构示意图；

图5A为第二冷却板的立体图；

图5B为第二冷却板的主视图；

图5C为第二冷却板和LCD液晶显示单元的配合示意图；

图6为冷却系统的其它部分的结构示意图。

具体实施方式

为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对实用新型作进一步详细的说明。虽然附图中显示了本公开示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻的理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，本发明一实施例提供了一种光固化3D打印机，其主要包括光敏树脂池1、承载单元2、LCD液晶显示单元3和光源4。光敏树脂池1具有透明的底壁11和固定设置于底壁之上的周壁12，底壁11和周壁12构成第一容纳空间13。用于承载打印物体的承载单元2设置于光敏树脂池1的上方，其能够朝向或远离光敏树脂池1竖直运动。LCD液晶显示单元3位于光敏树脂池1的第一容纳空间13内且覆设于底壁上11。光源4覆设于所述底壁11的外侧，即光源4位于第一容纳空间13之外。工作时，LCD液晶显示单元3以透光区域和遮光区域显示出打印物体的横截面图案，光源4透过透明的底壁11和LCD液晶显示单元3后照射光敏树脂池1中的液态光敏树脂，以使得液态光敏树脂按照打印物体的横截面图案固化于承载单元2之上。

除此之外，本实施例所提供的光固化3D打印机还包括外壳5、驱动单元6以及冷却单元7。光敏树脂池1设置于外壳5内且基本处于中间部位。驱动单元6设置于外壳5内且位于光敏树脂池1的右侧，靠近其顶部的位置固定地设置有承载单元2。冷却单元7则处于整个打印机的最低端。冷却单元7的具体结构将在下文予以详细阐述。

结合图2～3所示，进一步地，本实施例提供的光固化3D打印机的光源4包括基板41和发光元件42。基板41固定地设置于底壁11下方且和底壁11之间形成第二容纳空间43。发光元件42固定地设置于基板41上。第一冷却板44设置于第二容纳44空间外且覆设于基板41上。第一冷却板44具有 向内凹陷的、蜿蜒曲折的第一流体通道441。第一流体通道441由首尾相接的”S”形凹陷组成。第一流体通道441所遍布的范围和基板41设置发光元件42的位置相关，其至少遍布基板41设置有发光元件42的范围的60％。即基板41的上部设置有多个发光元件42，基板41下部贴合的第一流体通道441中的液体能够吸收基板41上聚集的热量。第一流体通道441的两端在所述第一冷却板上形成与外部连通的第一孔442和第二孔443。

本领域技术人员应当能够理解，当基板41本身具备设置第一流体通道441的条件时，可以无需增加第一冷却板44，即所述基板41的内部可以设置有蜿蜒曲折的第一流体通道441，所述第一流体通道441的两端在所述基板41上形成与外界连通的第一孔442和第二孔443。

如图4～6所示，透明的第二冷却板14和上述LCD液晶显示单元3设置于第一容纳空间内13内。第二冷却板14设置于底壁11和LCD液晶显示单元3之间，其朝向所述LCD液晶显示单元3的一侧具有向内凹陷的、蜿蜒曲折的第二流体通道141，第二流体通道141的两端在第二冷却板14上形成与外界连通的第三孔142和第四孔143。第二流体通道141至少遍布设置有LCD液晶显示单元3的范围的60％，以使得流入凹通道内的冷却液能够充分的吸收LCD液晶显示单元3散发的热量。第二流体通道141的形状可以和第一流体通道441相同。

如图1和图6所示，冷却单元7设置于所述光源4的下方且能够向所述第一流体通道441和所述第二流体通道141输送冷却液。冷却单元7包括冷却液存储容器71、至少一组散热器72、泵73和管路74。所述冷却液存储容器71、散热器72、泵73以及第一流体通道441和第二流体通道141通过管路74串联在一起。第一流体通道441的第一孔442可以作为冷却液流入孔，第二孔442可以作为冷却液流出孔。第二流体通道141的第三孔142可以作为冷却液流入孔，第四孔143可以作为冷却液流出孔。利用管路74将第二孔442和第三孔142连接，既能够完成整个冷却系统的串联。本领域技术人员应当能够理解，第一孔441、第二孔442、第三孔142和第四孔143的连接方式有很多种，再此不再一一阐述。冷却液存储容器71存储有冷却液，例如水。冷却液被泵73经由管路74泵入至上方的第一流体通道441中，然后流入第二流体通道141，随后流向散热器72。散热器72可以由风扇和散热片组成。

本发明实施例所提供的光固化3D打印机的各部件均受控制单元(图未示)控制，具体而言，控制单元能够控制所述泵74的工作、所述光源4和所述LCD液晶显示单元3的开启和关闭，并控制所述承载单元2的竖直运动。

在本发明的另外一个实施例中，LCD液晶显示单元3上或者周围设置第一温度监测元件(图未示)，所述光源4的基板41上的第二温度监测元件(图 未示)，控制单元能够根据第一温度监控元件和第二温度监测元件的监测数值控制所述泵74工作，即第一温度监控元件和第二温度监测元件之中的至少一个所监测到的温度数值高于设定数值，则控制单元控制泵74向第一流体通道441和第二流体通道141泵入冷却液，以实现对光源4和LCD液晶显示单元3的降温。

采用上述的带有温度监测元件的3D打印机的3D打印机方法，包括步骤：

a.以光敏树脂池容纳液态光敏树脂；

b.以LCD液晶显示单元显示待打印物体的横截面图案；

c.以光源紧贴所述光敏树脂池底壁，使所述光源照射所述LCD液晶显示单元，所述光线透过所述光敏树脂池和所述LCD液晶显示单元照射容纳于所述光敏树脂池内的液态光敏树脂，以使其固化成与所述待打印物体的横截面图案相应的形状；

d.在所述光源周围设置第一流体通道和第一温度监测元件，在所述LCD液晶显示单元的周围设置第二流体通道和第二温度监测元件；

e.控制单元根据所述第一温度监测元件和第二温度监测元件的监测数值向所述第一流体通道和所述第二流体通道内充入冷却液，以控制冷却液在所述第一流体通道和所述第二流体通道内循环。

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 (6)

1.用于光固化3D打印机的冷却系统，所述3D打印机包括光敏树脂池、设置于所述光敏树脂池底壁内侧上的LCD液晶显示单元和设置于所述光敏树脂池底壁外侧上的光源，其特征在于，所述冷却系统包括：

贴着所述光源设置的第一冷却板，所述第一冷却板具有蜿蜒曲折的第一流体通道，所述第一流体通道的两端在所述第一冷却板上形成与外部连通的第一孔和第二孔；

设置于所述第一冷却板下方的冷却液存储容器；

设置于所述第一冷却板下方泵；

所述冷却液存储容器、所述泵以及所述第一流体通道通过管路串联。

2.根据权利要求1所述的用于光固化3D打印机的冷却系统，其特征在于，包括：

设置于所述第一冷却板下方至少一组散热器；

所述冷却液存储容器、所述散热器、所述泵以及所述第一流体通道通过管路串联。

3.根据权利要求1或2所述的用于光固化3D打印机的冷却系统，所述光源包括设置于所述光敏树脂池底壁外侧的基板，所述基板和所述底壁之间形成容纳空间；设置于所述基板上且位于所述容纳空间内的发光元件，其特征在于：

所述第一流体通道至少遍布所述基板设置有发光元件的范围的60％。

4.根据权利要求1或2所述的用于光固化3D打印机的冷却系统，其特征在于，包括：

设置于所述光敏树脂池的底壁和所述LCD液晶显示单元之间的透明的第二冷却板，所述第二冷却板具有蜿蜒曲折的第二流体通道，所述第二流体通道的两端在所述第二冷却板上形成与外界连通的第三孔和第四孔；

所述冷却液存储容器、所述泵、所述第一流体通道以及所述第二流体通道通过管路串联。

5.根据权利要求4所述的用于光固化3D打印机的冷却系统，其特征在于：

所述第二流体通道至少遍布设置有LCD液晶显示单元的范围的60％。

6.根据权利要求4所述的用于光固化3D打印机的冷却系统，所述第二冷却板和所述冷却液的折射率一致。