CN208020738U - 光固化成型装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光固化成型装置，包括载物台、液体槽、数字光处理器和中央控制器；液体槽安装于载物台上，数字光处理器位于载物台的下方，液体槽的上方设有用于承接被打印物件的承载体，载物台上设有用于带动承载体远离或接近液体槽的执行机构，液体槽的底部设有液态离型膜；中央控制器分别与数字光处理器和执行机构连接。液态离型膜隔开液态可聚合物和液体槽的底部，液态可聚物连续填充至可构建区域，数字光处理器根据被打印物件的待打印部分的截面面积控制光照以固化可构建区域的液态可聚物，中央控制器根据被打印物件的待打印部分的截面面积控制执行机构带动承载体的抬升速度，承载体带动被打印物件连续上升，提高了光固化成型的速度。

Description

光固化成型装置

技术领域

本实用新型属于3D快速成型技术领域，更具体地说，是涉及一种光固化成型装置。

背景技术

现有的光固化成型装置，包括载物台、液体槽、阻聚剂腔体、成型模、升降台、执行机构、环境变量传感器和中央控制器。液体槽安装在载物台上，液体槽内盛有用于光固化的液态可聚合物，阻聚剂腔体设置在液体槽下方；成型模设置在液体槽与阻聚剂腔体之间；执行机构包括运动机构及数字光处理器；中央控制器与执行机构及环境变量传感器连接。该光固化成型装置提高了成型物体精度，打印速度精度可调，改善打印物体的物理特性，减弱光固化成型技术在打印过程中对支撑结构的依赖。

但是该光固化成型装置在打印过程中，固化完一层需要抬升、等待填充、下降、重定位后才能再固化下一层，导致整体的光固化时间过长，成型速度慢。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光固化成型装置，以解决现有技术中存在的成型速度慢的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种光固化成型装置，包括载物台、液体槽、数字光处理器和中央控制器；

所述液体槽安装于所述载物台上，用于盛放能够光固化的液态可聚合物；

所述数字光处理器位于所述载物台的下方；

将合适的光源调制之后，投影到所述液体槽中，引发所述液态可聚合物发生固化反应；

所述液体槽的上方设有用于承接被打印物件的承载体；

所述载物台上设有用于带动所述承载体远离或接近所述液体槽的执行机构；

所述液体槽的底部设有液态离型膜，所述液体槽内的位于所述液态离型膜上方的空间为液态可聚物的贮存空间；

所述中央控制器分别与所述执行机构和所述数字光处理器连接；

所述中央控制器能用于根据被打印物件的待打印部分的截面面积控制所述执行机构带动所述承载体的抬升速度。

进一步地，所述中央控制器连接有用于监控环境变量的环境变量传感器。

进一步地，所述执行机构包括安装座、升降台以及用于带动所述承载体上升或下降的运动构件；

所述安装座内设有供所述承载体上升或下降的容置槽；

所述安装座固设于所述载物台上；

所述升降台滑移连接于所述容置槽内且连接于所述运动构件上；

所述承载体连接于所述升降台。

进一步地，还设有用于给液体槽内提供压力的加压装置，所述加压装置与所述中央控制器连接。

进一步地，所述加压装置包括用于容纳压缩气体的容器和用于调节压缩气体的压力的压力调节器；所述液体槽、所述压力调节器和所述容器之间依次连接有管道。

进一步地，所述液体槽上设有用于密封所述液体槽的开口的密封件，所述密封件能够与所述承载体或所述被打印物件形成动态密封。

进一步地，所述运动构件包括丝杆和电机，所述丝杆竖向设置，并与所述电机的输出轴连接；所述升降台滑移连接于所述丝杆。

进一步地，所述安装座上设有导轨，所述导轨竖向设于所述容置槽内；所述导轨上滑移有导轨座，所述导轨座连接于所述升降台，且所述导轨座螺接于所述丝杆。

进一步地，所述载物台上设有用于控制所述执行机构的运动速度的控制机构，所述控制机构连接于所述中央控制器。

进一步地，所述环境变量传感器包括温度传感器、速度传感器、液位传感器、压强传感器和粘度计；

所述温度传感器位于所述液态离型膜上，用于监控所述液态可聚合物的温度；

所述速度传感器与所述控制机构连接，用于检测运动所述执行机构的速度；

所述压强传感器置于所述液体槽内，用于监控所述液体槽内的压强大小；

所述液位传感器用于检测所述液态可聚合物和所述液态离型膜的液面高度之和；

所述粘度计用于检测所述液态可聚合物的粘度；

所述中央控制器根据所述环境变量传感器反馈的环境变量以及所述被打印物件的待打印部分的截面面积控制所述执行机构带动所述承载体的抬升速度。

本实用新型提供的光固化成型装置的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型光固化成型装置，通过安装于载物台的执行机构带动承载体远离或接近液体槽，以使得数字光处理器的投影到液体槽内与液态可聚合物发生交联固化反应，并且被打印物件粘附于承载体；光固化成型装置在使用时，通过执行机构和中央控制器连接，中央控制器根据输入信息，控制执行机构带动承载体上升，并配合液态离型膜隔开液态可聚合物和液体槽的底部，避免液态可聚合物粘结在液体槽上，液态离型膜可加速液态可聚合物在液态离型膜上的流动速度，使得承载体带动被打印物件连续上升，同时，被打印物件连续固化，减少了截面填充的等待时间，节约了被打印物件的整体成型时间，提高了被打印物件的成型速度，中央控制器通过被打印物件的待打印的截面面积控制执行机构带动承载体的抬升速度，使得被打印物件一直处于连续成型的状态，以加快了被打印物件的成型速度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的光固化成型装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的光固化成型装置的盛有液态离型膜和液态可聚合物的液体槽结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的光固化成型装置的打印被打印物的工作过程示意图一；

图4为本实用新型实施例提供的光固化成型装置的打印被打印物的工作过程示意图二；

图5为本实用新型实施例提供的光固化成型装置的打印被打印物的工作过程示意图三；

图6为本实用新型实施例提供的光固化成型装置的压力装置的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1-载物台；2-液体槽；3-数字光处理器；

4-中央控制器；5-液态可聚合物；6-承载体；

7-执行机构；71-安装座；72-升降台；73-运动构件；731-丝杆；732-电机；

8-液态离型膜；9-容置槽；

10-加压装置；101-容器；102-压力调节器；103-管道；

20-导轨；30-导轨座；40-通孔；50-控制机构；

60-被打印物件；70-成型表面；80-可构建区域。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图3，现对本实用新型提供的光固化成型装置进行说明。光固化成型装置，包括载物台1、液体槽2、数字光处理器3和中央控制器4；液体槽2安装于载物台1上，用于盛放能够光固化的液态可聚合物5；数字光处理器3位于载物台1的下方；将合适的光源调制之后，投影到液体槽2中，引发液态可聚合物5发生固化反应；液体槽2的上方设有用于承接被打印物件60的承载体6；载物台1上设有用于带动承载体6远离或接近液体槽2的执行机构7；液体槽2的底部设有液态离型膜8，液体槽2内的位于液态离型膜8上方的空间为液态可聚物的贮存空间；中央控制器4分别与数字光处理器3和执行机构7连接；中央控制器4能用于根据被打印物件60的待打印部分的截面面积控制执行机构7带动承载体6的抬升速度。

本实用新型提供的光固化成型装置，与现有技术相比，通过安装于载物台1的执行机构7带动承载体6远离或接近液体槽2，以使得数字光处理器3的投影到液体槽2内与液态可聚合物5发生交联固化反应，并且被打印物件60粘附于承载体6；光固化成型装置在使用时，通过执行机构7和中央控制器4连接，中央控制器4根据输入信息，控制执行机构7带动承载体6上升，并配合液态离型膜8隔开液态可聚合物5和液体槽2的底部，减少液态可聚合物5粘结在液体槽2上，以及液态离型膜8可加速液态可聚合物5在液态离型膜8上的流动速度，使得承载体6带动被打印物件60连续上升，同时，被打印物件60连续固化，减少了截面填充的等待时间，节约了被打印物件60的整体成型时间，提高了被打印物件60的成型速度，中央控制器4通过被打印物件60的待打印60的截面面积控制执行机构7带动承载体6的抬升速度，使得被打印物件60一直处于连续成型的状态，以加快了被打印物件60的成型速度。

具体地，液体槽2的底部为玻璃板，便于数字光处理器3所投影的影像透过液体槽2的底部。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的光固化成型装置的一种具体实施方式，中央控制器4还连接有用于监控环境变量的环境变量传感器。通过环境变量传感器监控液体槽2内的液体的各方面状态情况；环境变量传感器将液体槽2内的实时情况反馈给中央控制器4，使得光固化成型装置在成型时，中央控制器4通过环境变量传感器反馈的液体槽2内的实时数据，从而控制执行机构7连续抬升。

进一步地，请参阅图1和图3，作为本实用新型提供的光固化成型装置的一种具体实施方式，执行机构7包括安装座71、升降台72、以及用于带动承载体6上升或下降的运动构件73；安装座71内设有供承载体6上升或下降的容置槽9；安装座71固设于载物台1上；升降台72滑移连接于容置槽9内且连接于运动构件73上；承载体6连接于升降台72。液体槽2内与液态可聚合物5发生交联固化反应后成形于承载体6的被打印物件60粘附于承载体6，运动构件73带动连接于升降台72的承载体6连续上升，以提高被打印物件60的成型速度；承载体6滑移连接于容置槽9内，且连接于运动机构，已达到运动机构带动承载体6上升或下降时更加稳定。

进一步地，请参阅图6，作为本实用新型提供的光固化成型装置的一种具体实施方式，还设有用于给液体槽2内提供压力的加压装置10，加压装置10与中央控制器4连接。

通过给加压装置10提供压缩气体，加压装置10与中央控制器4连接，使得中央控制器4通过环境传感器反馈的信息，控制加压装置10是否开启，一方面提高了打印被打印物件60的连续性，另一方面，也增加液态可聚合物5的填充速度，从而提高被打印物件60的成型速度。

进一步地，请参阅图6，作为本实用新型提供的光固化成型装置的一种具体实施方式，加压装置10包括用于容纳压缩气体的容器101和用于调节压缩气体的压力的压力调节器102；液体槽2、压力调节器102和容器101之间依次连接有管道103。通过液体槽2、压力调节器102和容器101之间的管道103，将存储于容器101内的压缩气体输送至液体槽2内，从而提高液态可聚合物5的填充速度；通过压力调节器102与环境变量传感器配合，以调节最佳压力的压缩气体输送至液体槽2内。

进一步地，请一并参阅图1和图6，作为本实用新型提供的光固化成型装置的一种具体实施方式，液体槽2上设有用于密封液体槽2的开口的密封件，密封件能够与承载体6或被打印物件60形成动态密封。

当承载体6位于最低位时，密封件密封连接承载体6与液体槽2；承载体6抬升过程中，密封件动态密封承载体6与液体槽2，直至承载体6抬升到密封件上方后，密封件密封连接被打印物件60上，承载体6继续抬升的过程中，密封件动态密封被打印物件60和液体槽2，以使得液态可聚合物5和液态离型膜8处于密封的空间内，在这个密封的空间内实现增材成型，便于环境变量传感器监测这个密封的空间内的实时情况。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的光固化成型装置的一种具体实施方式，运动构件73包括丝杆731和电机732，丝杆731竖向设置，并与电机732的输出轴连接；升降台72滑移连接于丝杆731。竖向设置的丝杆731与安装座71平行，且电机732的输出轴与丝杆731连接，升降台72与丝杆731螺接，使得滑移连接于容置槽9内且连接于升降台72的承载体6，实现靠近或远离液体槽2。

具体地，电机732设于载物台1的下方，载物台1上设有供输出轴穿过载物台1的通孔40。通过将电机732设置于载物台1的下方，减少执行机构7的空间占用率，设置通孔40，以便于丝杆731连接于电机732的输出轴；液体槽2可拆卸连接于载物台1上，便于液体槽2的清理以及更换。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的光固化成型装置的一种具体实施方式，安装座71上设有导轨20，导轨20竖向设于容置槽9内；导轨20上滑移有导轨座30，导轨座30连接于升降台72，且导轨座30螺接于丝杆731。导轨20竖向设于容置槽9内，导轨座30滑移连接于导轨20，导轨座30与升降台72连接，且导轨座30螺接于丝杆731，使得连接于升降台72的承载体6在安装座71上滑移时更加稳定，便于被打印物体的成型。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的光固化成型装置的一种具体实施方式，载物台1上设有用于控制执行机构7的运动速度的控制机构50，控制机构50连接于中央控制器4。通过中央控制器4连接于控制机构50，使得中央控制器4在接收到环境变量传感器的反馈信号后，控制控制机构50操作执行机构7。

进一步地，请一并参阅图1至图6，作为本实用新型提供的光固化成型装置的一种具体实施方式，环境变量传感器包括温度传感器、速度传感器、液位传感器、压强传感器和粘度计；温度传感器位于液态离型膜8上，用于监控液态可聚合物5的温度；速度传感器与控制机构50连接，用于检测运动执行机构7的速度；压强传感器置于液体槽2内，用于监控液体槽2内的压强大小；液位传感器用于检测液态可聚合物和液态离型膜8的液面高度之和；粘度计用于检测液态可聚合物5的粘度；中央控制器4根据环境变量传感器反馈的环境变量以及被打印物件60的待打印部分的截面面积控制执行机构7带动承载体6的抬升速度。

通过温度传感器、速度传感器、液位传感器、压强传感器和粘度计采集光固化成型装置运行环境中的各类数据反馈到中央控制器4，为之提供决策依据，形成光固化成型装置的闭环控制系统。

以下结合图1至图6，说明本实施例中的被打印物的成型过程及成型速度：

成型前准备工作：需要事先使用切片软件将三维物体的三维模型切片，形成切片图片文件，将切片图片文件发送到中央控制器4，中央控制器4会把图片文件发送给数字光处理器3；在液体槽2的底部设置一层液态离型膜8，然后在液态离型膜8的上部倒入液态可聚合物5；

成型过程及成型完成：数字光处理器3投影图像到位于液体槽2内的成型表面70上，使成型表面70层的液态可聚合物5发生聚合反应，一层聚合反应完成后，承载体6在执行机构7的带动下向上抬升远离成型表面70，抬升一定距离后，液态可聚合物5会将可构建区域80处填充满，光投影装置再进行下一层图像投影，继续发生聚合反应。如此重复进行投影、填充和聚合反应，直到切片文件的所有图像投影完成，则完整的被打印物件60打印完成。

成型速度：

被打印物件60刚开始打印，截面积大，填充速度慢，抬升速度慢，随着截面的减小，液态可聚合物5的填充速度渐渐增大，承载体6的抬升速度也渐渐变大。粘度大的液态可聚合物5填充速度慢，承载体6抬升速度相应慢，粘度小的液态可聚合物5填充速度快，承载体6抬升速度相应快；

若被打印物件60为空心圆柱结构，由于液态可聚合物5可以从圆柱壁的内外侧同时填充，所以填充速度会大于截面同等面积的实体结构被打印物件60的液态可聚合物5的填充速度。中央控制器4会根据所计算的每一层的速度发送指令到运动控制器来控制承载体6的提升速度，承载体6的抬升速度是可变的，并不是匀速的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.光固化成型装置，包括载物台、液体槽、数字光处理器和中央控制器；

所述液体槽安装于所述载物台上，用于盛放能够光固化的液态可聚合物；

所述数字光处理器位于所述载物台的下方；

将合适的光源调制之后，投影到所述液体槽中，引发所述液态可聚合物发生固化反应；

其特征在于：

所述液体槽的上方设有用于承接被打印物件的承载体；

所述载物台上设有用于带动所述承载体远离或接近所述液体槽的执行机构；

所述液体槽的底部设有液态离型膜，所述液体槽内的位于所述液态离型膜上方的空间为液态可聚物的贮存空间；

所述中央控制器分别与所述执行机构和所述数字光处理器连接；

所述中央控制器能用于根据被打印物件的待打印部分的截面面积控制所述执行机构带动所述承载体的抬升速度。

2.如权利要求1所述的光固化成型装置，其特征在于：所述中央控制器连接有用于监控环境变量的环境变量传感器。

3.如权利要求1所述的光固化成型装置，其特征在于：

所述执行机构包括安装座、升降台以及用于带动所述承载体上升或下降的运动构件；

所述安装座内设有供所述承载体上升或下降的容置槽；

所述安装座固设于所述载物台上；

所述升降台滑移连接于所述容置槽内且连接于所述运动构件上；

所述承载体连接于所述升降台。

4.如权利要求1所述的光固化成型装置，其特征在于：还设有用于给液体槽内提供压力的加压装置，所述加压装置与所述中央控制器连接。

5.如权利要求4所述的光固化成型装置，其特征在于：所述加压装置包括用于容纳压缩气体的容器和用于调节压缩气体的压力的压力调节器；所述液体槽、所述压力调节器和所述容器之间依次连接有管道。

6.如权利要求2所述的光固化成型装置，其特征在于：所述液体槽上设有用于密封所述液体槽的开口的密封件，所述密封件能够与所述承载体或所述被打印物件形成动态密封。

7.如权利要求3所述的光固化成型装置，其特征在于：所述运动构件包括丝杆和电机，所述丝杆竖向设置，并与所述电机的输出轴连接；所述升降台滑移连接于所述丝杆。

8.如权利要求7所述的光固化成型装置，其特征在于：所述安装座上设有导轨，所述导轨竖向设于所述容置槽内；所述导轨上滑移有导轨座，所述导轨座连接于所述升降台，且所述导轨座螺接于所述丝杆。

9.如权利要求6所述的光固化成型装置，其特征在于：所述载物台上设有用于控制所述执行机构的运动速度的控制机构，所述控制机构连接于所述中央控制器。

10.如权利要求9所述的光固化成型装置，其特征在于：所述环境变量传感器包括温度传感器、速度传感器、液位传感器、压强传感器和粘度计；

所述温度传感器位于所述液态离型膜上，用于监控所述液态可聚合物的温度；

所述速度传感器与所述控制机构连接，用于检测运动所述执行机构的速度；

所述压强传感器置于所述液体槽内，用于监控所述液体槽内的压强大小；

所述液位传感器用于检测所述液态可聚合物和所述液态离型膜的液面高度之和；

所述粘度计用于检测所述液态可聚合物的粘度；

所述中央控制器根据所述环境变量传感器反馈的环境变量以及所述被打印物件的待打印部分的截面面积控制所述执行机构带动所述承载体的抬升速度。