CN206085665U - 3d综合打印装置上的物料调节系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种3D综合打印装置上的物料调节系统，该系统包括物料池和物料箱，其中，在物料池的底部都开设有第一物料口，在物料箱的底部都开设有第二物料口，所述第一物料口和所述第二物料口之间通过软管相连，所述物料池和物料箱都用于盛装能够流动的光敏树脂物料，在所述物料池内设置有透光板，在所述透光板上方还设置有照射光源，所述照射光源向下发出的光穿过透光板照射到所述物料池的底部，所述物料箱可以沿竖直方向移动，从而根据连通器原理调节物料池中物料的液面高度，使得所述物料的液面高度略高于所述透光板，物料箱还用于在竖直方向上快速下降，从而将物料池中的物料抽取至所述物料箱内，以便于更换其他打印机头进行3D打印作业。

Description

3D综合打印装置上的物料调节系统

技术领域

本实用新型涉及一种打印装置，具体涉及一种3D综合打印装置上的物料调节系统，属于3D打印技术领域。

背景技术

SLA(Stereo Lithography Appearance，立体光固化成型法)是最早实用化的快速成形技术，采用液态光敏树脂原料。其工艺过程是，首先通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动；激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；然后升降台下降一定距离，待固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。

DLP(Digital Light Procession)全称叫“数字光投影”技术，基于DLP的打印工艺与SLA光固化成型方法类似，都是采用液态光敏树脂为原料。不同之处在于，DLP采用数字投影仪作为光源，而SLA为激光头。其工艺过程是，首先通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，产生的许多帧图像通过数字投影仪照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化。当一层加工完毕后，就生成了打印件的一个截面，然后打印平台移动一定距离，待固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层照射，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。

目前的SLA和DLP打印设备主要存在两个问题。其一：由于液态光敏树脂具有一定粘稠度，在打印平台完成一层的固化并抬升后，光敏树脂不会迅速填补打印区域的空缺，而是缓慢流入打印区域，甚至无法主动流到打印区，而在光敏树脂填满打印区域之前，是无法进行照射固化作业的，需要等待光敏树脂将打印区域完全填充后，才能再开始新一层的固化。在专利号为201510486721.2的中国专利中，给出了一种辅助设备，但是该设备的处理速度仍然较低，难以实现光敏树脂的快速流动，所以目前光固化打印通常采用的方法是降低打印速度，在树脂完全固化之前停止照射并上升打印平台，使液体树脂重新充满缝隙，然后开始照射固化，并重复这个过程。

另外，现有的关于光固化的打印设备受限于其本身的工作原理，不可能实现快速打印，往往一个十几厘米长的工件就需要打印3-5个小时，虽然加工精度较高，但是其无法大规模生产，但对于很多零件来说，却往往有一些精度上的要求，目前的多种3D打印方式中也只有所述DLP打印能够满足其精度要求；正是由于这两个原因，限制了光固化方式的3D打印速度及应用范围。

由于上述原因，本发明人对现有的3D打印方式做了深入研究，设计出一种综合打印装置及其上的物料调节系统，该物料调节系统能够实时控制物料池中的物料液面高度，提高3D打印效率，还能够方便地快速转变打印方式，使得该打印设备与其他打印方法及打印设备结合，从根本上提高3D打印的打印效率，使得3D打印真正实现产业化。

实用新型内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种3D综合打印装置上的物料调节系统，该系统包括：物料池和物料箱，其中，在物料池的底部都开设有第一物料口，在物料箱的底部都开设有第二物料口，所述第一物料口和所述第二物料口之间通过软管相连，所述物料池和物料箱都用于盛装能够流动的光敏树脂物料，在所述物料池内设置有透光板，在所述透光板上方还设置有照射光源，所述照射光源向下发出的光穿过透光板照射到所述物料池的底部，所述物料箱可以沿竖直方向移动，从而根据连通器原理调节物料池中物料的液面高度，使得所述物料的液面高度略高于所述透光板，物料箱还用于在竖直方向上快速下降，从而将物料池中的物料抽取至所述物料箱内，以便于更换其他打印机头进行3D打印作业，从而完成本实用新型。

具体来说，本实用新型的目的在于提供以下方面：

(1)一种3D综合打印装置上的物料调节系统，其特征在于，该系统包括：

物料池1和物料箱2，

其中，在物料池1的底部都开设有第一物料口3，在物料箱2的底部都开设有第二物料口4，

所述第一物料口3和所述第二物料口4之间通过软管相连。

(2)根据上述(1)所述的物料调节系统，其特征在于，

所述物料池1和物料箱2都用于盛装能够流动的光敏树脂物料。

(3)根据上述(1)所述的物料调节系统，其特征在于，

所述物料箱2可沿着竖直方向上下移动。

(4)根据上述(3)所述的物料调节系统，其特征在于，

在所述物料池内设置有透光板5，在所述透光板上方还设置有照射光源6，所述照射光源6向下发出的光穿过透光板5照射到所述物料池1的底部。

(5)根据上述(4)所述的物料调节系统，其特征在于，

在所述照射光源6上安装有传动杆7，所述传动杆7用于带动所述透光板5和照射光源6一同沿着竖直方向靠近或远离所述物料池1的底部。

(6)根据上述(4)所述的物料调节系统，其特征在于，

在所述透光板5的下表面，即朝向物料池底部的一侧涂布有抗粘涂层8。

(7)根据上述(4)所述的物料调节系统，其特征在于，

在所述透光板5的上部边缘设置有防止物料池中物料覆盖透光板上表面的立沿9。

(8)根据上述(7)所述的物料调节系统，其特征在于，

所述物料箱2用于控制物料池1中物料的液面高度，使得所述液面稳定在所述立沿9上。

(9)根据上述(5)所述的物料调节系统，其特征在于，

所述物料箱2与所述传动杆7固结，所述物料箱2与所述透光板5一同随着传动杆7在竖直方向移动，进而调节物料池1中物料的液面高度。

(10)根据上述(8)所述的物料调节系统，其特征在于，所述物料箱2还用于在竖直方向上快速下降，从而将物料池1中的物料抽取至所述物料箱2内。

本实用新型所具有的有益效果包括：

(1)根据本实用新型提供的3D综合打印装置的物料调节系统能够控制物料池中物料的液面高度，使得所述液面高度能够随着透光板的上移，保证在光敏树脂物料能够快速填充至打印区域，能够快速、连续地进行光固化作业；

(2)根据本实用新型提供的3D综合打印装置的物料调节系统，能够随着打印进度，自动调节料液池中液面的高度，还能够快速地抽空物料池中的物料，便于更换其他打印方式和打印机头，如FDM熔融层积成型打印方法和SLA立体平版印刷方法等等；

附图说明

图1示出根据本实用新型一种优选实施方式的整体结构正面结构示意图，

图2示出根据本实用新型一种优选实施方式的整体结构正面结构示意图，其中打印工件已接近打印完成；

图3示出根据本实用新型一种优选实施方式的整体结构的俯视图。

附图标号说明：

1-物料池

2-物料箱

3-第一物料口

4-第二物料口

5-透光板

6-照射光源

7-传动杆

8-抗粘涂层

9-立沿

10-打印工件

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。通过这些说明，本实用新型的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本实用新型提供的一种3D综合打印装置上的物料调节系统，如图1、图2和图3中所示，该系统包括：

物料池1和物料箱2，在物料池1的底部都开设有第一物料口3，在物料箱2的底部都开设有第二物料口4，所述第一物料口3和所述第二物料口4之间通过软管相连，所述物料池1和物料箱2都用于盛装能够流动的光敏树脂物料。

在所述物料池内设置有透光板5，在所述透光板上方还设置有照射光源6，所述照射光源6向下发出的光穿过透光板5照射到所述物料池1的中，并能够照射到物料池中盛装的物料；

其中，所述照射光源6和透光板5一同沿着竖直方向移动，从而靠近或者远离物料池1的底部；

所述照射光源6向下发出的光穿过透光板5照射到所述物料池1。

优选地，所述照射光源6为紫外光原，其用于发出紫外光，通过该光线能够使得光敏树脂材料快速固化。

优选地，在所述透光板5的下表面，即朝向物料池底部的一侧涂布有抗粘涂层4，从而使得固化后的物料不能粘在透光板上，只能固定在物料池底部，最终在物料池底部长大成型。优选地，所述透明抗粘涂层采用纳米防水镀膜，比如使用镀膜技术在窗口材料上镀上抗粘层，一种可选的抗粘层材料是高透明特氟龙薄膜(例如特氟龙ETFE)或者也可选择中国台湾地区摩奇纳米喷雾式镀膜或聚二甲基硅氧烷薄膜。

优选地，所述透光板的下表面光滑平整，尤其是涂布有抗黏涂层4后，其下表面光滑平整，使得其下方的打印区域表面光滑平整，进而其中填充的光敏树脂材料固化后得到的打印工件表面光滑平整。

优选地，在所述透光板5的上部边缘设置有防止物料池中物料覆盖透光板上表面的立沿9，任选地，所述立沿可以向上延伸，最终使得透光板和照射光源之间的空间完全密封。

优选地，所述物料箱2可沿着竖直方向上下移动，通过连通器原理调节料液池中料液的液面高度，当所述透光板向上移动时，向物料池中注入物料，使得物料池中的物料面高度能够覆盖固化后的打印工件。从而使得打印区域中能够实时具有待固化的光敏树脂物料。本实用新型中所述的打印区域是指在所述透光板下方预定距离所涵盖的区域。

优选地，所述照射光源6和透光板5固结为一体，且照射光源6和透光板5之间的间距固定，在所述照射光源6上方设置有带动所述照射光源6和透光板5在竖直方向移动的传动杆7。

所述传动杆7用于控制所述透光板5上的抗粘涂层4与所述物料池1底部之间保留预定距离，并在所述照射光源6每工作一次后控制所述透光板5向上移动预定距离。

优选地，所述照射光源6用于在所述透光板5移动到预定位置后启动工作，照射所述透光板5和物料池1底部之间的能够流动的光敏树脂物料，并使之固化。

所述传动杆一端与所述照射光源相连，另一端连接至移动机构，所述移动机构能够沿竖直方向平稳移动，进而所述移动机构通过所述传动杆带动所述照射光源沿着竖直方向移动，优选地，所述移动机构可以为螺杆和套设在其上的螺母，所述螺母外壁与所述传动杆固结，所述螺杆可以在电机或马达带动下旋转，且所述螺母不能随着螺杆一同旋转，所以只能在螺杆旋转时沿着竖直方向移动。

进一步优选地，所述螺母还可以是一个转盘，其上可以连接所述传动杆以外的其他构件，如上文所述的其他打印方式的打印设备，并且可以通过转盘旋转，将所述其他构件转动到物料池的上方，使其可以直接在所述打印工件10上执行打印作业。

本实用新型中所述的照射光源由计算机控制，其每次工作发出的光的投影形状都是经过严格计算后获得的，由所述投影形状控制所述打印工件10最终的成型形状。

优选地，所述透明抗粘涂层8采用纳米防水镀膜，比如使用镀膜技术在窗口材料(透明玻璃板朝向物料池1内的一侧)上镀上抗粘层，一种可选的抗粘层材料是高透明特氟龙薄膜(例如特氟龙ETFE)或者也可选择中国台湾地区摩奇纳米喷雾式镀膜或聚二甲基硅氧烷薄膜。

优选地，所述物料箱2与所述传动杆7固结，所述物料箱2与所述透光板一同随着传动杆7在竖直方向移动，进而调节物料池1中物料的液面高度；

优选地，所述物料箱2还用于在竖直方向上快速下降，从而将物料池1中的物料抽取至所述物料箱2内。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于本实用新型工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

以上结合了优选的实施方式对本实用新型进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本实用新型进行多种替换和改进，这些均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种3D综合打印装置上的物料调节系统，其特征在于，该系统包括：

物料池(1)和物料箱(2)，

其中，在物料池(1)的底部都开设有第一物料口(3)，在物料箱(2)的底部都开设有第二物料口(4)，

所述第一物料口(3)和所述第二物料口(4)之间通过软管相连，

所述物料池(1)和物料箱(2)都盛装能够流动的光敏树脂物料，

所述物料箱(2)可沿着竖直方向上下移动，

在所述物料池(1)内设置有透光板(5)，在所述透光板(5)上方还设置有照射光源(6)，所述照射光源(6)向下发出的光穿过透光板(5)照射到所述物料池(1)的底部，

在所述透光板(5)的上部边缘设置有防止物料池中物料覆盖透光板上表面的立沿(9)，

所述物料箱(2)控制物料池(1)中物料的液面高度，使得所述液面稳定在所述立沿(9)上。

2.根据权利要求1所述的物料调节系统，其特征在于，

在所述照射光源(6)上安装有传动杆(7)，所述传动杆(7)可带动所述透光板(5)和照射光源(6)一同沿着竖直方向靠近或远离所述物料池(1)的底部。

3.根据权利要求1所述的物料调节系统，其特征在于，

在所述透光板(5)的下表面，即朝向物料池底部的一侧涂布有抗粘涂层(8)。

4.根据权利要求2所述的物料调节系统，其特征在于，

所述物料箱(2)与所述传动杆(7)固结，所述物料箱(2)与所述透光板(5)一同随着传动杆(7)在竖直方向移动，进而调节物料池(1)中物料的液面高度。

5.根据权利要求1所述的物料调节系统，其特征在于，所述物料箱(2)还可在竖直方向上快速下降，从而将物料池(1)中的物料抽取至所述物料箱(2)内。