CN206589340U - 基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机，包括机架、成型平台、上下升降机构、UV投影仪、反射镜、转盘、转动驱动机构及盛装光固化材料的第一料槽和第二料槽。机架包含框体及立臂，成型平台沿机架上下方向滑设于立臂上，上下升降机构安装于机架并驱使成型平台做上下方向滑动；UV投影仪及反射镜内置于框体内；转盘枢于框体并位于成型平台的下方，转动驱动机构安装于框体并驱使转盘转动，第一料槽及第二料槽沿转盘的周向设于转盘上，成型平台于转动驱动机构对转盘的驱动下选择与第一料槽或第二料槽相正对，反射镜将UV投影仪发出的光线反射至第一料槽或第二料槽内，解决打印材料单一的问题，满足各种应用需要。

Description

基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机

技术领域

本实用新型涉及3D打印领域，尤其涉及一种基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机。

背景技术

DLP式光固化3D打印机速度相对于以FDM或者SLA为成型方式的打印设备要快得多，因为它的光源是来自投影仪或者LED屏。每次将一个模型的切面经过投影仪的核心DMD处理芯片，将白光照射到树脂，未成型的部分是黑色，每次成型一个面，速度优势明显，但是精度要略低于SLA。它的打印时间只取决于所要打印模型的高度，而与模型数量以及体积无关。采用这种方式可实现小批量快速生产。采用数字面曝光成型技术的光固化3D打印设备打印速度更快，打印精度更高。其打印层高一般可小到0.05毫米每层甚至更小，这个精度已满足一些工业模具的要求，为模具的制造提供了一种既快捷又节省资金的制造方法。虽然，DLP式光固化3D打印机在打印速度上有了显著的提升，打印精度也有很大的提高，打印出的物品的力学性能较好。打印出的产品在精度和力学性能上已达到一些模具的要求。但是，其每次打印的材料只能是一种，无法打印出多材料混搭的物品。

为打印出多材料混搭的物品，市场上出现了以PolyJet聚合物喷射技术为原理的3D打印机。PolyJet的喷射打印头沿X轴方向来回运动，以超薄层的状态将艺术感光聚合材料一层一层地喷射到构建托盘上。当光敏聚合材料被喷射到工作台上后，UV紫外光灯将沿着喷头工作的方向发射出UV紫外光对光敏聚合材料进行固化。完成一层的喷射打印和固化后，这个过程会再重复进行，一层接一层，直到整个3D物体形成。这是一种工业级别的3D打印机，其打印精度非常高，最薄层厚能达到16微米。设备提供封闭的成型工作环境，适合于普通的办公室环境。此外，PolyJet技术还支持多种不同性质的材料同时成型，能够制作非常复杂的模型。但是，以PolyJet聚合物喷射技术的3D打印机的结构复杂，造价昂贵，涉及技术较难掌控，开源困难，很难满足在桌面级打印设备所针对的应用市场方面的需求

因此，急需要一种基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机来克服上述的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机，解决现有桌面级光固化打印设备打印材料单一的问题，以满足光固化3D打印在牙模、珠宝设计以及创客教育方面的应用需求。

为实现上述的目的，本实用新型的基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机包括机架、成型平台、上下升降机构、UV投影仪、反射镜、转盘、转动驱动机构及用于盛装光固化材料的第一料槽和第二料槽。所述机架包含框体及与所述框体固定且向上伸出所述框体的立臂，所述成型平台沿所述机架上下方向滑设于所述立臂上，所述上下升降机构安装于所述机架并驱使所述成型平台做上下方向滑动，所述UV投影仪及反射镜内置于所述框体内。所述转盘呈转动中心线沿所述机架上下方向布置的枢接于所述框体处，所述转盘位于所述成型平台对应的下方，所述转动驱动机构安装于所述框体并驱使所述转盘转动，所述第一料槽及第二料槽沿所述转盘的周向设于所述转盘上，所述成型平台于所述转动驱动机构对所述转盘的驱动下选择性地与所述第一料槽或第二料槽相正对，所述反射镜将所述UV投影仪发出的光线反射至与所述成型平台正对的第一料槽或第二料槽内。

较佳地，本实用新型的基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机还包括盛装清洗液的清洗料槽，所述清洗料槽沿所述转盘的周向位于所述第一料槽与所述第二料槽之间。

较佳地，所述第一料槽与所述第二料槽的圆心角相差180度。

较佳地，所述转动驱动机构包含内置于所述框体内的转动电机及联轴器，所述转盘的盘心处穿置有一枢转轴，所述枢转轴沿所述机架的上下方向与所述转动电机的输出端相对，所述联轴器分别与所述枢转轴及所述转动电机的输出端连接。

较佳地，本实用新型的基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机还包括用于将所述第一料槽及第二料槽固定于所述转盘之顶面处的调平平台，所述调平平台沿所述机架的上下方向呈位置可调节的布置。

较佳地，所述调平平台包含平台本体、调平弹簧、调平螺钉、位于所述平台本体的两侧处的锁紧块及螺纹连接组件，所述调平弹簧抵触于所述平台本体的底部与所述转盘的顶部之间，所述调平弹簧将所述平台本体支撑于所述转盘上方，所述调平螺钉穿置于所述平台本体、调平弹簧及转盘，所述锁紧块位于所述平台本体上的上方，所述螺纹连接组件将所述锁紧块连接于所述平台本体的上方。

较佳地，所述螺纹连接组件包含螺杆、螺母及伸缩弹簧，所述伸缩弹簧抵触于所述锁紧块与所述平台本体之间，所述螺杆沿所述机架上下方向穿置于所述锁紧块、伸缩弹簧及平台本体处，所述螺母旋入所述螺杆并与该螺杆一起锁紧所述锁紧块、伸缩弹簧及平台本体。

较佳地，所述第一料槽及第二料槽为盘形结构。

较佳地，所述上下升降机构包含上下驱动电机、上下丝杆及上下丝母，所述上下驱动电机安装于所述框体上，且所述上下驱动电机的输出端呈朝上布置，所述上下丝杆的下端与所述上下驱动电机的输出端固定，所述上下丝杆的上端向上穿过所述成型平台，所述上下丝母与所述成型平台固定，且所述上下丝母滑套于所述上下丝杆处。

较佳地，所述立臂设有上下线性导轨，所述成型平台设有与所述上下线性导轨配合的上下滑块，所述上下丝杆位于所述上下线性导轨的正前方处。

与现有技术相比，由于本实用新型的圆盘式多材料成型机还包括转盘、转动驱动机构及用于盛装光固化材料的第一料槽和第二料槽，第一料槽及第二料槽沿转盘的周向设于转盘上，成型平台于转动驱动机构对转盘的驱动下选择性地与第一料槽或第二料槽相正对，反射镜将所述UV投影仪发出的光线反射至与成型平台正对的第一料槽或第二料槽内，以借助转盘及转动驱动机构去实现第一料槽和第二料槽的自动切换，支持多材料的打印；由于本实用新型的圆盘式多材料成型机是以数字面曝光成型(DLP)技术为基本原理，大大提高了打印速度及打印精度，打印出的产品其力学性能上也有显著的提升，因此，本实用新型的圆盘式多材料成型机打印速度快，打印精度高，能够支持多材料打印，使其打印的产品具有绚丽的外观、较高的精度及良好的力学性能，以满足光固化3D打印在牙模、珠宝设计以及创客教育方面的应用需求。

附图说明

图1是本实用新型的基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机的立体结构示意图。

图2是图1所示的圆盘式多材料成型机的平面结构示意图。

具体实施方式

为了详细说明本实用新型的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。

请参阅图1及图2，本实用新型的基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机100包括机架10、成型平台20、上下升降机构30、UV投影仪40、反射镜50、转盘60、转动驱动机构70及用于盛装光固化材料的第一料槽81和第二料槽82，由第一料槽81及第二料槽82去盛装不同的光固化材料以达到多材料打印的目的；当然，也可以根据实际需要而盛装同一种光固化材料去提高工作效率，故不以此为限。

如图1及图2所示，机架10包含框体11及与框体11固定且向上伸出框体11的立臂12；具体地，在本实施例中，框体11为矩形框体以使得机架10的整体结构更紧凑，但不以此为限。成型平台20沿机架10上下方向滑设于立臂12上；具体地，在本实施例中，立臂12设有上下线性导轨13，成型平台20设有与上下线性导轨13配合的上下滑块21，以借助上下线性导轨13所具有定位精度高、磨损小及适应运动和承载能力强等特点，能最大程度上减小移动所带来的振动，从而确保了成型平台20上下滑动可靠性及精度，进而确保打印的质量，但不以此为限。而上下升降机构30安装于机架10并驱使成型平台20做上下方向滑动，为成型平台20的上下滑动提供动力；具体地，在本实施例中，上下升降机构30包含上下驱动电机31、上下丝杆32及上下丝母33；上下驱动电机31安装于框体11上，由框体11对上下驱动电机31提供支撑，且上下驱动电机31的输出端呈朝上布置；上下丝杆32较优位于上下线性导轨13的正前方处，上下丝杆32的下端与上下驱动电机31的输出端固定，上下丝杆32的上端向上穿过成型平台20，上下丝母33与成型平台20固定，且上下丝母33滑套于上下丝杆32处，由上下驱动电机31借助上下丝杆32及上下丝母33的配合而更精准可靠地驱使成型平台20上下滑动，为确保打印质量创造良好的条件；当然，在其它实施例中，上下升降机构30还可以为其它的能驱使成型平台20上下滑动的结构，故不以此为限。

如图1及图2所示，UV投影仪40及反射镜50内置于框体11内，由框体11所包围，从而使得本实用新型的圆盘式多材料成型机10的外观更简洁。转盘60呈转动中心线沿机架10上下方向布置的枢接于框体11处，使得转盘60相对框体11做水平方向转动，且转盘60位于成型平台20对应的下方，转动驱动机构70安装于框体11并驱使转盘60转动，为转盘60的转动提供动力。具体地，在本实施例中，转动驱动机构70包含内置于框体11内的转动电机71及联轴器72，转盘60的盘心处穿置有一枢转轴61，枢转轴61沿机架10的上下方向与转动电机71的输出端相对，联轴器72分别与枢转轴61及转动电机71的输出端连接，由转动电机71通过联轴器72能更可靠地驱使转盘60转动；当然，在其它实施例中，转动驱动机构70还可为其它驱使转盘60转动的结构，故不以此为限。值得注意者，UV投影仪40指的是能发出UV光线的投影仪，其为本领域所熟知的结构，故在此不再赘述。

如图1及图2所示，第一料槽81及第二料槽82沿转盘60的周向设于转盘60上，由转盘60带动第一料槽81或第二料槽82与成型平台20相正对，从而使得成型平台20与第一料槽81或第二料槽82配合去打印模型；举例而言，在本实施例中，第一料槽81及第二料槽82为盘形结构，以简化它们的结构，但不以此为限；第一料槽81与第二料槽82的圆心角相差180度，使得转盘60旋转180度即可实现第一料槽81与第二料槽82间的切换，并为成型平台20的工作提供空间；当然，根据实际需要第一料槽81与第二料槽82的圆心角还可以为其它角度，故不以此举例为限。

其中，在转动驱动机构70对转盘60的驱动下，使得成型平台20选择性地与第一料槽81或第二料槽82相正对，即是说，由转动驱动机构70对转盘60的驱动，使得转盘60上的第一料槽61或第二料槽82与成型平台20相正对；反射镜50将UV投影仪40发出的光线反射至与成型平台20正对的第一料槽81或第二料槽82内，以满足打印模型的要求。为了防止第一料槽81及第二料槽82之间的不同光固化材料交叉污染，本实用新型的基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机100还包括盛装清洗液的清洗料槽83，清洗料槽83沿转盘60的周向位于第一料槽81与第二料槽82之间，以借助清洗料槽83内的清洗液对成型平台20处的打印模型进行清洗，从而达到清洗而防止第一料槽81及第二料槽82内的不同光固化材料交叉污染的目的；具体地，在本实施例中，清洗液为酒精，且清洗料槽83分别与第一料槽81及第二料槽82相差的圆心角为90度，但不以此为限。更具体地，如下：

如图1及图2所示，本实用新型的基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机100还包括用于将第一料槽81及第二料槽82固定于转盘60之顶面处的调平平台90，调平平台90沿机架10的上下方向呈位置可调节的布置，用于微调成型平台20与第一料槽81或第二料槽82之间距离，使得成型平台20的成型平面能紧贴第一料槽81或第二料槽82。具体地，在本实施例中，调平平台90包含平台本体91、调平弹簧92、调平螺钉93、位于平台本体91的两侧处的锁紧块94及螺纹连接组件90a；调平弹簧92抵触于平台本体91的底部与转盘60的顶部之间，使得调平弹簧92将平台本体91支撑于转盘60上方；调平螺钉93穿置于平台本体91、调平弹簧92及转盘60，使调平螺钉93将平台本体91、调平弹簧92及转盘60锁紧一起，而平台本体91借助调节弹簧92能相对转盘60上下滑调；锁紧块94位于平台本体91上的上方，螺纹连接组件90a将锁紧块91连接于平台本体91的上方，以便于使用者对调平平台90的调节，但不以此为限。举例而言，在本实施例中，螺纹连接组件90a包含螺杆95、螺母96及伸缩弹簧97；伸缩弹簧97抵触于锁紧块94与平台本体91之间，螺杆95沿机架10上下方向穿置于锁紧块94、伸缩弹簧97及平台本体91处，螺母96旋入螺杆95并与该螺杆95一起锁紧锁紧块94、伸缩弹簧97及平台本体91，以便于使用者对第一料槽81及第二料槽82的装夹，但不以此举例为限。

结合附图，对本实用新型的基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机100的工作原理进行说明：设置完参数之后，成型平台20由上下升降机构30所驱动而下降至限位高度(即HOME位)，此时成型平台20的成型平面已到装有光固化材料(如光敏树脂)的第一料槽81内。而打印模型的过程中，需要保证成型平台5的成型平面紧贴第一料槽81的内部底面。当成型平台20第一次到达限位高度时，成型平台20的成型平面与第一料槽81底面若有间隙，则可通过调平平台90底部的调平螺钉93，使成型平台20的成型平面紧贴第一料槽81。打印过程开始，由UV投影仪40投射模型的切片数据，由反射镜50将光线反射至第一料槽81内进行固化操作。当模型打印至指定层数之后，成型平台20由上下升降机构30所驱动而上升指定距离，此时的UV投影仪40暂停投影，由转动驱动机构70驱使转盘60顺时针转动90度，使得转盘60处的清洗料槽83到达成型平台20的正下方，此时由上下升降机构30驱使成型平台20下降到限位高度的位置，已打印的部分模型浸泡在清洗料槽83的清洗液中，该浸泡过程持续10秒后，上下升降机构30驱使成型平台20上升至指定高度，待表面清洗液挥发完毕后，由转动驱动机构70再驱使转盘60顺时针转动90度，使第二料槽82转至成型平台20的正下方。接着，上下升降机构30再驱使成型平台20下降至限位高度的位置，UV投影仪50恢复投影操作，使成型平台20继续打印剩余的模型，直至模型打印完毕；当然，根据实际需要，中途可由转动驱动机构70驱使转盘60而切换回第一料槽81，故不以此为限。

与现有技术相比，由于本实用新型的圆盘式多材料成型机100还包括转盘60、转动驱动机构70及用于盛装光固化材料的第一料槽81和第二料槽82，第一料槽81及第二料槽82沿转盘60的周向设于转盘60上，成型平台20于转动驱动机构70对转盘60的驱动下选择性地与第一料槽81或第二料槽82相正对，反射镜50将UV投影仪40发出的光线反射至与成型平台20正对的第一料槽81或第二料槽82内，以借助转盘60及转动驱动机构70去实现第一料槽81和第二料槽82的自动切换，支持多材料的打印；由于本实用新型的圆盘式多材料成型机100是以数字面曝光成型(DLP)技术为基本原理，大大提高了打印速度及打印精度，打印出的产品其力学性能上也有显著的提升，因此，本实用新型的圆盘式多材料成型机100打印速度快，打印精度高，能够支持多材料打印，使其打印的产品具有绚丽的外观、较高的精度及良好的力学性能，以满足光固化3D打印在牙模、珠宝设计以及创客教育方面的应用需求。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机，包括机架、成型平台、上下升降机构、UV投影仪及反射镜，所述机架包含框体及与所述框体固定且向上伸出所述框体的立臂，所述成型平台沿所述机架上下方向滑设于所述立臂上，所述上下升降机构安装于所述机架并驱使所述成型平台做上下方向滑动，所述UV投影仪及反射镜内置于所述框体内，其特征在于，所述基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机还包括转盘、转动驱动机构及用于盛装光固化材料的第一料槽和第二料槽，所述转盘呈转动中心线沿所述机架上下方向布置的枢接于所述框体处，所述转盘位于所述成型平台对应的下方，所述转动驱动机构安装于所述框体并驱使所述转盘转动，所述第一料槽及第二料槽沿所述转盘的周向设于所述转盘上，所述成型平台于所述转动驱动机构对所述转盘的驱动下选择性地与所述第一料槽或第二料槽相正对，所述反射镜将所述UV投影仪发出的光线反射至与所述成型平台正对的第一料槽或第二料槽内。

2.根据权利要求1所述的基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机，其特征在于，还包括盛装清洗液的清洗料槽，所述清洗料槽沿所述转盘的周向位于所述第一料槽与所述第二料槽之间。

3.根据权利要求1所述的基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机，其特征在于，所述第一料槽与所述第二料槽的圆心角相差180度。

4.根据权利要求1所述的基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机，其特征在于，所述转动驱动机构包含内置于所述框体内的转动电机及联轴器，所述转盘的盘心处穿置有一枢转轴，所述枢转轴沿所述机架的上下方向与所述转动电机的输出端相对，所述联轴器分别与所述枢转轴及所述转动电机的输出端连接。

5.根据权利要求1所述的基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机，其特征在于，还包括用于将所述第一料槽及第二料槽固定于所述转盘之顶面处的调平平台，所述调平平台沿所述机架的上下方向呈位置可调节的布置。

6.根据权利要求5所述的基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机，其特征在于，所述调平平台包含平台本体、调平弹簧、调平螺钉、位于所述平台本体的两侧处的锁紧块及螺纹连接组件，所述调平弹簧抵触于所述平台本体的底部与所述转盘的顶部之间，所述调平弹簧将所述平台本体支撑于所述转盘上方，所述调平螺钉穿置于所述平台本体、调平弹簧及转盘，所述锁紧块位于所述平台本体上的上方，所述螺纹连接组件将所述锁紧块连接于所述平台本体的上方。

7.根据权利要求6所述的基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机，其特征在于，所述螺纹连接组件包含螺杆、螺母及伸缩弹簧，所述伸缩弹簧抵触于所述锁紧块与所述平台本体之间，所述螺杆沿所述机架上下方向穿置于所述锁紧块、伸缩弹簧及平台本体处，所述螺母旋入所述螺杆并与该螺杆一起锁紧所述锁紧块、伸缩弹簧及平台本体。

8.根据权利要求1所述的基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机，其特征在于，所述第一料槽及第二料槽为盘形结构。

9.根据权利要求1所述的基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机，其特征在于，所述上下升降机构包含上下驱动电机、上下丝杆及上下丝母，所述上下驱动电机安装于所述框体上，且所述上下驱动电机的输出端呈朝上布置，所述上下丝杆的下端与所述上下驱动电机的输出端固定，所述上下丝杆的上端向上穿过所述成型平台，所述上下丝母与所述成型平台固定，且所述上下丝母滑套于所述上下丝杆处。

10.根据权利要求9所述的基于面曝光快速成型的圆盘式多材料成型机，其特征在于，所述立臂设有上下线性导轨，所述成型平台设有与所述上下线性导轨配合的上下滑块，所述上下丝杆位于所述上下线性导轨的正前方处。