CN208593076U - 光固化3d打印机成型剥离系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光固化3D打印机成型剥离系统，包括传感器和与传感器相连接的主控线路板，传感器设于光固化3D打印机的光敏树脂槽与机架之间，在打印平台上升的过程中传感器实时监控光敏树脂槽对传感器施加的拉力或者位移，并将拉力信号位移信号传送至主控线路板，主控线路板依据拉力信号位移信号控制升降装置上升或者停止。采用以上技术方案的光固化3D打印机的成型剥离系统，通过传感器与升降装置联动不仅可以控制剥离动作过程中打印平台运动量最小，由此提高了3D打印速度，而且还可以保证下次曝光动作前，剥离动作确定完成，由此提高了3D打印的成功率。本实用新型还公开了该成型剥离系统的成型剥离控制方法。

Description

光固化3D打印机成型剥离系统

技术领域

本实用新型涉及光固化3D打印机，特别涉及一种光固化3D打印机成型剥离系统。

背景技术

光固化式3D打印机基于光固化成型原理，不同于FDM机器使用线材，光固化3D打印机耗材是光敏树脂，成型精度高，表面效果好，比PLA材质的模型表面更加光滑。根据所采用光源的不同，可以细分为SLA和DLP 两种光固化机器。

SLA它采用的是激光照射光敏树脂的方式，类似于FDM，成型过程都是走轨迹。激光头依照模型切片生成的G代码，从点到面再到线，顺序扫描每一层模型切面。被激光照射到的光敏树脂迅速固化。为了实现高速扫描，激光经激光器产生经过XY两个垂直方向的振镜依次反射，再照射到树脂表面。类似机器有Form 1+，成型精度高，大部分的高精度工业级光固化机器都是采用SLA。

DLP式光固化3D打印机速度就要快得多了，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通过白光照射到树脂，未成型的部分是黑色，利用这种方式每次成型一个面，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索要打印模型的高度，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。

DLP式3D打印机又分为上投式和下投式，下投式即投影仪在下方，树脂槽底部透明，内侧覆盖离型膜或者硅胶，以避免模型固化在槽上，每次成型平台上抬一个层厚的距离。不过为了能够充分离型以及底部补充树脂，一般采用先升再降的方式，即如果以0.1mm层厚打印，先抬高5mm，再下降4.9mm。然而，这种方式在离型动作过程中打印平台运动量大，3D 打印速度慢，而且即使先抬高了5mm也无法保证离型动作完成，在某些情况下由于成型件部分拉伸或者断裂，如果不能及时发现会导致3D打印失败。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种光固化3D打印机成型剥离系统。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种光固化3D打印机的成型剥离系统，包括传感器和与传感器相连接的主控线路板，传感器设于光固化3D 打印机的光敏树脂槽与机架之间，光敏树脂槽安装在机架上并设置于打印平台的下方，一个与主控线路板相连接的升降装置设置于机架上并连接打印平台，以使打印平台步进式地移动，升降装置通过主控线路板与传感器联动，位于打印平台下表面的光敏树脂一次固化完成后，主控线路板通过升降装置控制打印平台上升一段距离以使得固化的光敏树脂与光敏树脂槽底部进行剥离，在打印平台上升的过程中传感器实时监控光敏树脂槽对传感器施加的拉力或者位移，并将拉力信号或者位移信号传送至主控线路板，主控线路板依据拉力信号位移信号控制升降装置上升或者停止。

进一步地，传感器为拉力传感器或者位移传感器，当固化的光敏树脂与光敏树脂槽底部未完全剥离时，打印平台在升降装置的驱动下向上移动，光敏树脂槽随打印平台向上移动，拉力传感器或者位移传感器向主控线路板输出一个大于零的拉力信号或者一个大于零的位移信号，主控线路板控制升降装置继续上升；当固化的光敏树脂与光敏树脂槽底部完全剥离时，打印平台在升降装置的驱动下向上移动，光敏树脂槽在自身重力的作用下复位，拉力传感器或者位移传感器向主控线路板输出一个等于零的拉力信号或者一个等于零的位移信号，主控线路板控制升降装置停止上升，由此一次剥离动作完成，继续执行下一次曝光动作。

优选地，光敏树脂槽与机架之间还设有若干随动件，随动件与光敏树脂槽的侧壁或者底部相连接，随动件随光敏树脂槽上升或者下降，拉力传感器或者位移传感器与随动件相连接，并将随动件相对于机架的作用力或者位移量转换成电信号向主控线路板输出。

进一步地，传感器为设于光敏树脂槽底部的接触开关，接触开关包括磁控开关、按压开光或者触摸开关其中之一，当固化的光敏树脂与光敏树脂槽底部未完全剥离时，打印平台在升降装置的驱动下向上移动，光敏树脂槽随打印平台向上移动且其底部与机架脱离，接触开关向主控线路板输出断开的开关信号，主控线路板控制升降装置继续上升；当固化的光敏树脂与光敏树脂槽底部完全剥离时，打印平台在升降装置的驱动下向上移动，光敏树脂槽在自身重力的作用下复位且其底部与机架接触，接触开关向主控线路板输出导通的开关信号，主控线路板控制升降装置停止上升，由此一次剥离动作完成，继续执行下一次曝光动作。

进一步地，升降装置包括一个垂直的导轨、安装在导轨上的滑移件以及驱使滑移件沿导轨滑行的驱动电机，打印平台安装在滑移件下方，驱动电机与主控线路板电连接且通过传动机构与滑移件相连接。

采用以上技术方案的光固化3D打印机的成型剥离系统，通过传感器与升降装置联动不仅可以控制剥离动作过程中打印平台运动量最小，由此提高了3D打印速度，而且还可以保证下次曝光动作前，剥离动作确定完成，由此提高了3D打印的成功率。

附图说明

图1为本实用新型一种实施方式的光固化3D打印机的成型剥离系统的结构示意图。

图2为图1所示随动件的结构示意图。

图3为图2中A所示部分的放大图。

图4为图1所示光固化3D打印机的成型剥离系统的电路原理图。

图5为图1所示光固化3D打印机的成型剥离系统控制成型剥离方法流程图。

图6为本实用新型另一种实施方式的光固化3D打印机的成型剥离系统的结构示意图。

图7为图6中B所示部分的放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

图1至图5示意性地显示了根据本实用新型的一种实施方式的光固化 3D打印机的成型剥离系统。如图所示，该装置包括传感器1和与传感器1 相连接的主控线路板2。

其中，传感器1设于光固化3D打印机的光敏树脂槽3与机架4之间。

光敏树脂槽3安装在机架4上并设置于打印平台5的下方。

一个与主控线路板2相连接的升降装置6设置于机架4上并连接打印平台5，以使打印平台5步进式地移动。

升降装置6通过主控线路板2与传感器1联动。

位于打印平台5下表面的光敏树脂一次固化完成后，主控线路板2通过升降装置6控制打印平台5上升一段距离以使得固化的光敏树脂与光敏树脂槽3底部进行剥离。

在打印平台5上升的过程中传感器1实时监控光敏树脂槽3对传感器1 施加的拉力或者位移，并将拉力信号或者位移信号传送至主控线路板2，主控线路板2依据拉力信号位移信号控制升降装置6上升或者停止。

在本实施例中，传感器1为拉力传感器或者位移传感器。

当固化的光敏树脂与光敏树脂槽3底部未完全剥离时，打印平台5在升降装置6的驱动下向上移动，光敏树脂槽3会粘连在一起随打印平台5 向上移动，拉力传感器或者位移传感器向主控线路板2输出一个大于零的拉力信号或者一个大于零的位移信号，主控线路板2控制升降装置6继续上升。

升降装置6包括一个垂直的导轨61、安装在导轨61上的滑移件62以及驱使滑移件62沿导轨滑行的驱动电机63。打印平台5安装在滑移件62 下方，驱动电机63与主控线路板2电连接且通过传动机构64与滑移件62 相连接。在本实施例中，传动机构64为丝杆机构。在其他的实施例中，传动机构64还可以采用链条机构或者皮带机构等。

当固化的光敏树脂与光敏树脂槽3底部完全剥离时，打印平台5在升降装置6的驱动下向上移动，光敏树脂槽3在自身重力的作用下复位，拉力传感器或者位移传感器向主控线路板输出一个等于零的拉力信号或者一个等于零的位移信号，主控线路板2控制升降装置6停止上升，由此一次剥离动作完成，继续执行下一次曝光动作。

在本实施例中，光敏树脂槽3与机架4之间还设有若干随动件31。

在本实施例中，随动件31与光敏树脂槽3的侧壁相连接。随动件31 随光敏树脂槽3上升或者下降，拉力传感器或者位移传感器与随动件31相连接，并将随动件31相对于机架4的作用力或者位移量转换成电信号向主控线路板2输出。

在其他的实施例中，随动件31还可以与光敏树脂槽3的底部相连接。

在其他的实施例中，传感器1还可以为设于光敏树脂槽3底部的接触开关。接触开关包括磁控开关、按压开光或者触摸开关其中之一。

当固化的光敏树脂与光敏树脂槽3底部未完全剥离时，打印平台5在升降装置6的驱动下向上移动，光敏树脂槽3随打印平台5向上移动且其底部与机架4脱离，接触开关向主控线路板2输出断开的开关信号，主控线路板2控制升降装置6继续上升。

当固化的光敏树脂与光敏树脂槽3底部完全剥离时，打印平台5在升降装置6的驱动下向上移动，光敏树脂槽3在自身重力的作用下复位且其底部与机架4接触，接触开关向主控线路板2输出导通的开关信号，主控线路板2控制升降装置6停止上升，由此一次剥离动作完成，继续执行下一次曝光动作。

采用以上技术方案的光固化3D打印机的成型剥离系统，通过传感器1 与升降装置6联动不仅可以控制剥离动作过程中打印平台5运动量最小，由此提高了3D打印速度，而且还可以保证下次曝光动作前，剥离动作确定完成，由此提高了3D打印的成功率。

采用以上技术方案的光固化3D打印机的成型剥离系统的成型剥离控制方法，包括以下步骤：

S1、主控线路板2向升降装置6输出一个启动信号，升降装置6接收到启动信号后，驱使打印平台5向上移动，其中，一次启动信号的持续时间内，升降装置6驱使打印平台5向上移动的距离小于等于0.1mm；

S2、通过传感器1检测光敏树脂槽3与对于机架4的作用力或者位移量转换成电信号发送至主控线路板2；

S3、主控线路板2对电信号进行分析，判断光敏树脂槽3与打印平台5 之间是否完全剥离；

S4、若主控线路板2判断光敏树脂槽3与打印平台5之间未完全剥离，则依次执行S1至S3一次；

S41、记录重复依次执行S1至S3的次数，当重复的次数大于预设值时，主控线路板2判断光敏树脂槽3与打印平台5之间脱剥离异常，启动异常警示动作，异常警示动作包括关闭光源、停止升降装置和进行声光报警，多次重复进行剥离动作，传感器1未监测到光敏树脂槽3复位，可以判定为剥离失败,此时停机等待用户故障处理，可以提高用户体验；

S5、若主控线路板2判断光敏树脂槽3与打印平台5之间完全剥离，主控线路板2则停止向升降装置6输出启动信号，一次剥离动作完成，与此同时，主控线路板2开始计时；

S6、计时的时间达到一次光固化所需的时间时，依次执行S1至S5；

S7、重复多次执行S6，直至光固化3D打印完成。

上述过程中，主控线路板2判断光敏树脂槽3与打印平台5之间是否完全剥离的方法为：

(一)如果传感器1采用的是拉力传感器或者位移传感器。当拉力传感器或者位移传感器输出的拉力信号或者位移信号大于零时，主控线路板2 判断光敏树脂槽3与打印平台5之间未完全剥离；反之，当拉力传感器或者位移传感器输出的拉力信号或者位移信号为零时，主控线路板2判断光敏树脂槽3与打印平台5之间完全剥离。

(二)如果传感器1采用的是设于光敏树脂槽底部的接触开关。当接触开关向主控线路板2输出断开的开关信号时，主控线路板判断光敏树脂槽3 与打印平台5之间未完全剥离；反之，当接触开关向主控线路板2输出导通的开关信号时，主控线路板2判断光敏树脂槽3与打印平台5之间完全剥离。

实施例2

图6和图7示意性地显示了根据本实用新型的另一种实施方式的光固化3D打印机的成型剥离系统。如图所示，与实施例1的不同之处在于，传感器1设于滑移件62上。传感器1一般采用的是拉力传感器或者位移传感器。

在光固化3D打印机的成型剥离的过程中，当拉力传感器或者位移传感器输出的拉力信号或者位移信号大于零时，主控线路板判断光敏树脂槽与打印平台之间未完全剥离；反之，当拉力传感器或者位移传感器输出的拉力信号或者位移信号为零时，主控线路板判断光敏树脂槽与打印平台之间完全剥离。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不剥离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.光固化3D打印机成型剥离系统，其特征在于：包括传感器和与所述传感器相连接的主控线路板，所述传感器设于光固化3D打印机的光敏树脂槽与机架之间，所述光敏树脂槽安装在所述机架上并设置于打印平台的下方，一个与所述主控线路板相连接的升降装置设置于所述机架上并连接所述打印平台，以使所述打印平台步进式地移动，所述升降装置通过所述主控线路板与所述传感器联动，位于所述打印平台下表面的光敏树脂一次固化完成后，所述主控线路板通过所述升降装置控制所述打印平台上升一段距离以使得固化的光敏树脂与所述光敏树脂槽底部进行剥离，在所述打印平台上升的过程中所述传感器实时监控所述光敏树脂槽对所述传感器施加的拉力或者位移，并将拉力信号位移信号传送至所述主控线路板，所述主控线路板依据拉力信号或者位移信号控制所述升降装置上升或者停止。

2.根据权利要求1所述的光固化3D打印机成型剥离系统，其特征在于，所述传感器为拉力传感器或者位移传感器，当固化的光敏树脂与所述光敏树脂槽底部未完全剥离时，所述打印平台在所述升降装置的驱动下向上移动，所述光敏树脂槽随所述打印平台向上移动，所述拉力传感器或者位移传感器向所述主控线路板输出一个大于零的拉力信号或者一个大于零的位移信号，所述主控线路板控制所述升降装置继续上升；当固化的光敏树脂与所述光敏树脂槽底部完全剥离时，所述打印平台在所述升降装置的驱动下向上移动，所述光敏树脂槽在自身重力的作用下复位，所述拉力传感器或者位移传感器向所述主控线路板输出一个等于零的拉力信号或者一个等于零的位移信号，所述主控线路板控制所述升降装置停止上升，由此一次剥离动作完成，继续执行下一次曝光动作。

3.根据权利要求2所述的光固化3D打印机成型剥离系统，其特征在于，所述光敏树脂槽与所述机架之间还设有若干随动件，所述随动件与所述光敏树脂槽的侧壁或者底部相连接，所述随动件随所述光敏树脂槽上升或者下降，所述拉力传感器或者位移传感器与所述随动件相连接，并将所述随动件相对于所述机架的作用力或者位移量转换成电信号向所述主控线路板输出。

4.根据权利要求1所述的光固化3D打印机成型剥离系统，其特征在于，所述传感器为设于所述光敏树脂槽底部的接触开关，所述接触开关包括磁控开关、按压开光或者触摸开关其中之一，当固化的光敏树脂与所述光敏树脂槽底部未完全剥离时，所述打印平台在所述升降装置的驱动下向上移动，所述光敏树脂槽随所述打印平台向上移动且其底部与所述机架脱离，所述接触开关向所述主控线路板输出断开的开关信号，所述主控线路板控制所述升降装置继续上升；当固化的光敏树脂与所述光敏树脂槽底部完全剥离时，所述打印平台在所述升降装置的驱动下向上移动，所述光敏树脂槽在自身重力的作用下复位且其底部与所述机架接触，所述接触开关向所述主控线路板输出导通的开关信号，所述主控线路板控制所述升降装置停止上升，由此一次剥离动作完成，继续执行下一次曝光动作。

5.根据权利要求1所述的光固化3D打印机成型剥离系统，其特征在于，所述升降装置包括一个垂直的导轨、安装在所述导轨上的滑移件以及驱使所述滑移件沿导轨滑行的驱动电机，所述打印平台安装在所述滑移件下方，所述驱动电机与所述主控线路板电连接且通过传动机构与所述滑移件相连接。