CN212288756U - 3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种3D打印设备，包括容器、DLP光机、构件平台、隔离单元、Z轴驱动机构、以及控制装置，其中，所述隔离单元设置于所述构件平台上方，具有透明底部，透明底部的下表面设有薄膜，薄膜的膜面位于待固化材料的液面之下后与所述构件平台或所述构件平台上的图案固化层之间形成打印基准面，由于是通过没于光固化材料内的薄膜与构件平台或构件平台上的图案固化层之间形成打印基准面，可使得打印基准面无需借助外部液面抹平装置即可避免受到光固化材料液位波动的影响，确保成品零件的打印质量。

Description

3D打印设备

技术领域

本申请涉及3D打印领域，特别是涉及一种3D打印设备。

背景技术

3D打印技术是一种立体实物快速成型的打印技术，主要是以数字模型文件为基础，以逐层打印的方式来构造实物，而目前大部分3D打印设备都采用粉末或液体等形态的光固化材料，常见的光固化材料可例如为光敏树脂。

不过，部分光固化材料在光固化反应成固体后存在比较严重的翘曲变形(例如目前比较常见的405nm材料)，在打印时需要保证液位高度的稳定，因此，在目前的上投影3D打印设备中，液位调整是不可或缺的一步，例如可采用刮刀来进行液面调整，通常在3D打印设备的光固化材料容器的上方设置刮刀装置，在完成每层的固化作业后，通过刮刀装置可在其上面覆盖上另一层未固化的光固化材料以供下次固化作业，刮刀的运动将会切削掉翘曲的部分，但同时，一方面，刮刀和液位调整为电机带动相关机构的机械运动，需要时间较长，导致打印效率低下。另一方面，在实际的液位调整中，总是会存在液位波动的情况，导致光固化材料液位调整不佳，而且刮刀也可能会与零件的固化层触碰就刮擦，导致在做完的成品零件上出现一道道的层纹，影响成品零件质量。

发明内容

鉴于以上的相关技术的缺点，本申请的目的在于提供一种3D打印设备，用于解决相关技术中光固化材料液位调整不佳、效率低下等的问题。

本申请的第一方面提供一种3D打印设备，包括：容器，用于盛放待固化材料；DLP光机，设于所述容器上方；所述DLP光机将光辐射以面投射方式照射至位于所述容器内的打印基准面以固化位于打印基准面的待固化材料，得到相应的图案固化层；构件平台，对应所述DLP光机的光辐射方向设置，用于附着并承载所形成的图案固化层；Z轴驱动机构，用于驱动所述构件平台在Z轴方向移动；具有透明底部的隔离单元，设置于所述构件平台上方；所述隔离单元的透明底部的下表面设有薄膜，所述薄膜的膜面位于待固化材料的液面之下，所述薄膜与所述构件平台或所述构件平台上的图案固化层之间形成打印基准面；控制装置，用于基于三维模型中各切片数据，控制所述DLP光机和Z轴驱动机构，以在所述构件平台上附着并堆叠图案固化层以得到对应的三维物体。

在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述容器包括主腔体及与所述主腔体连通的副腔体，所述副腔体内设置有液位传感器。

在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述DLP光机包括：DMD芯片和光源阵列；所述控制装置基于分层图像控制所述光源阵列和DMD芯片将相应的分层图像照射到光固化材料上。

在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述隔离单元包括安装结构和设于所述安装结构上的透光板，所述薄膜设于所述透光板的底面，所述安装结构上设有用于防止待固化材料污染所述透光板的顶面的排除结构。

在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述安装结构为安装槽框架。

在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述透光板为玻璃面板或亚克力塑料板。

在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述隔离单元还包括用于将薄膜贴覆于所述透光板的底面的薄膜固定件。

在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述Z轴驱动机构包括：驱动单元，与所述控制装置相连；竖直移动单元，受所述驱动单元驱动且一端与所述构件平台相连。

在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述3D打印设备还包括用于驱动所述容器在Z轴方向升降的容器升降机构。

在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述3D打印设备还包括用于搬运容器的容器搬运装置。

本申请公开一种3D打印设备，包括容器、DLP光机、构件平台、隔离单元、Z轴驱动机构、以及控制装置，其中，所述隔离单元设置于所述构件平台上方，具有透明底部，透明底部的下表面设有薄膜，薄膜的膜面位于待固化材料的液面之下后与所述构件平台或所述构件平台上的图案固化层之间形成打印基准面，由于是通过没于光固化材料内的薄膜与构件平台或构件平台上的图案固化层之间形成打印基准面，可使得打印基准面无需借助外部液面抹平装置即可避免受到光固化材料液位波动的影响，确保成品零件的打印质量。

附图说明

图1显示为本申请根据以一示例性实施例绘制的3D打印设备的结构示意图。

图2显示为本申请根据以一示例性实施例绘制的3D打印设备中构件平台及Z轴驱动机构配合的结构示意图。

图3a显示为本申请根据以一示例性实施例绘制的3D打印设备中隔离单元的结构示意图。

图3b显示为本申请根据以一示例性实施例绘制的3D打印设备中隔离单元底部覆膜的结构示意图。

图4显示为本申请根据以一示例性实施例绘制的3D打印设备中容器升降机构的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件或参数，但是这些元件或参数不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个或参数件与另一个或参数进行区分。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

现有的某些3D打印设备中，部分光固化材料在光固化反应成固体后存在比较严重的翘曲变形，为保证液位高度的稳定，需进行液位调整，例如采用刮刀来进行液面调整，提供刮刀的运动来切削掉翘曲的部分，不过，此种相关技术仍存在操作繁琐、效率低下、液面调整效果欠佳、影响成品零件打印质量等问题。有鉴于此，本申请的发明人提供一种可解决上述技术问题的3D打印设备。

在本申请所列举的实施例中，所述3D打印设备可例如为顶面投影或顶面曝光3D打印设备，例如顶面投影光机进行面曝光的DLP(Digital Light Procession，数字光处理，简称DLP)设备，换言之，即3D打印设备的光学系统位于容器(在某些应用场景下亦被称之为树脂槽)顶面之上并面向所述容器的顶面照射，用于将3D构件模型中的分层图像照射到打印基准面以使光固化材料固化成对应的图案固化层。

请参阅图1，显示为本申请根据以一示例性实施例绘制的3D打印设备的结构示意图。本申请揭露的3D打印设备包括：容器、DLP光机、构件平台、隔离单元、Z轴驱动机构、以及控制装置。

容器用于盛放待固化的光固化材料。参详图1所示，于本实施例中，容器11所盛放的光固化材料为3D打印设备制造3D物体所使用的材料。本领域技术人员应理解容器11不仅可以盛放备用的光固化材料更能让3D打印设备直接利用所盛放的光固化材料制造3D物体。其中，所述光固化材料可包括任何易于光固化的液态材料，其液态材料举例包括：光固化树脂液，或掺杂了陶瓷粉末、颜色添加剂等混合材料的树脂液等。粉末材料包括但不限于：陶瓷粉末、颜色添加粉末等。在以下实施例中，以光固化材料为光敏树脂为例进行说明，因此，容器11例如为3D打印设备中用于盛放光敏树脂的树脂槽。容器11的材质包括但不限于：玻璃、塑料、固态树脂、不锈钢等。其中，容器11的容量视3D打印设备的类型而定。例如，基于顶面曝光的3D打印设备中容器的容量相对于基于底面曝光的3D打印设备中容器的容量较大。

在某些实施例中，所述容器材料可设置为透明或非透明材料，并可在容器内壁贴设吸光纸，如黑色薄膜或黑色纸等，以减少在投影期间由于光散射对光固化材料的固化干扰。

在某些实施例中，所述容器中还设有液位传感器，所述液位传感器用于监控容器中所盛放的光敏树脂的液位水平。在某种实现方式中，所述液位传感器可直接设置在容器的内壁上。在某种实现方式中，所述容器更可包括主腔体及与所述主腔体连通的副腔体，在所述副腔体内设置有液位传感器，其中，所述副腔体的尺寸可远小于所述主腔体的尺寸，例如，所述副腔体可为一管状结构。在实际应用中，所述副腔体可直接设置于所述主腔体内，或者，所述副腔体可设置于所述主腔体之外，例如外置于所述主腔体的外侧壁。

此外，所述液位传感器也可与外部的控制装置连接，能将检测到的光敏树脂的液位水平数值发送至控制装置，由控制装置据此进行相应的控制操作，所述控制操作包括但不限于：显示、报警、补充光敏树脂等。例如，所述控制装置与料泵连接，所述料泵配置有与容器连通的输料管。在某些实施例中，当所述控制装置根据接收自所述液位传感器发送过来的液位水平数值判定容器内光敏树脂的液位下降至设定的下限阈值以下时，所述控制装置向料泵发送补液指令，控制料泵开始运作并向容器补充光敏树脂，直至当所述控制装置根据接收自所述液位传感器发送过来的液位水平数值判定容器内光敏树脂的液位已恢复到正常水平或到达设定的上限阈值时，所述控制装置向料泵发送补液指令，控制料泵停止运作，停止补液。

参详图1所示，于本实施例中，容器11是架设于一机架10上。

机架10可包括机架立柱和架设于机架立柱的机架横梁，其中，机架立柱和机架横梁可通过螺钉、铆钉等方式固定连接或者通过焊接方式固定连接。相对于机架立柱而处于相同或相似高度位置的多个机架横梁可组成安装平台或作业平台，在某些实施例中，关于一机架10，可通过对机架立柱和机架横梁进行合理布局而在机架立柱上形成多个安装平台或作业平台，例如，多个机架横梁在机架立柱的顶部可形成顶部安装平台或顶部作业平台，多个机架横梁在机架立柱的中部可形成中部安装平台或中部作业平台，多个机架横梁在机架立柱的底部可形成底部安装平台或底部作业平台。在图1所示的实施例中，容器11可设于机架1的中部，例如，中部安装平台或中部作业平台上。

另外，在图1所示的实施例中，机架1还可包括用于加强机架整体强度的加强梁，所述加强梁包括但不限于横梁、纵梁、斜支撑梁等。

于本实施例中，以图1视图定义X轴、Y轴、Z轴三轴，X轴、Y轴、Z轴三轴在三维空间相互垂直，其中XY方向指水平面方向，Z轴沿垂直方向，X轴为左右方向，Y轴为前后方向。

如前所示，在图1所示的实施例中，DLP光机12位于容器11顶面之上并面向容器11内光固化材料的顶面照射分层图像。在前述所列举的实施例中，所述DLP光机被称之为能量辐射装置。例如，DLP光机可包括光源阵列、DMD芯片、控制装置和存储模块。其中，所述存储模块中存储将3D构件模型分层的分层图像。所述光源阵列中包含多个LED光源，每个光源对应一个像素，所述光源阵列受控制装置控制，并按照分层图像中各像素点的灰度进行照射。所述DMD芯片在接受到控制装置的控制信号后将对应分层图像上各像素的光源照射到容器顶面。其中，DMD芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的，每一个微镜代表一个像素，所投影的图像就由这些像素所构成。DMD芯片可被简单描述成为对应像素点的半导体光开关和微镜片，所述控制装置通过控制DMD芯片中各光开关来允许/禁止各微晶片反射光，由此将相应分层图像照射到光固化材料上，使得对应图像形状的光固化材料被固化，以得到图案化的固化层。

在图1所示的实施例中，DLP光机12可设于机架1的顶部，例如，顶部安装平台或顶部作业平台上。在某些实施例中，DLP光机12可通过一光学基板121而安装于顶部安装平台或顶部作业平台上，光学基板121可固定于顶部安装平台或顶部作业平台的机架横梁上，光学基板121可开设有与DLP光机12对应的光学开口。

构件平台对应所述DLP光机的光辐射方向设置，用于附着并承载所形成的图案固化层。

在一些实施例中，所述构件平台亦被称之为构件板，所述构件平台连接Z轴驱动机构，所述Z轴驱动机构亦被称之为平台升降机构，用于驱动所述构件平台在Z轴方向移动。在某些实施例中，容器内设有构件平台，构件平台可通过连接部件与Z轴驱动机构连接。

请参阅图2，显示为本申请根据以一示例性实施例绘制的3D打印设备中构件平台及Z轴驱动机构配合的结构示意图。在图2所示的实施例中，构件平台13可举例为一构件网板(在以下描述中，以构件平台采用构件网板为例进行说明)，构件网板13表面设有通孔，这些通孔可呈点阵方式排布于构件网板表面。构件网板13的下方设有用于承托构件网板13的网板托架，所述网板托架则与Z轴驱动机构14中的升降臂连接。图2所示的构件平台采用构件网板仅为一示例性说明，但并不以此为限，在其他实施例中，构件平台也可采用其他形式。

构件网板13是3D打印工艺中的工作平台，在3D打印过程中，构件网板13位于容器11内并浸没于容器11内的树脂液中，即，构件网板13浸没于树脂的液面以下。以所述3D打印设备为顶面投影或顶面曝光3D打印设备为例，当3D打印设备对容器内的光固化材料进行打印完成一固化图层时，Z轴驱动机构带动构件网板下降一预设高度作为下一个固化图层的厚度，其中，构件板下降的预设高度可以为0.05毫米至0.15毫米。

在图2所示的实施例中，构件网板13通过为Z轴驱动机构14驱动，所述Z轴驱动机构一般包括驱动单元和竖直移动单元，所述驱动单元用于驱动所述竖直移动单元，以便所述竖直移动单元带动构件平台升降移动。例如，所述驱动单元为驱动电机。所述驱动单元受控制指令控制。其中，所述控制指令包括：用于表示构件平台上升、下降或停止的方向性指令，甚至还可以包含转速/转速加速度、或扭矩/扭力等参数。如此有利于精确控制竖直移动单元的上升的距离，以实现Z轴的精准调节。在此，所述竖直移动单元举例包括一端固定在所述构件平台上的固定杆，与固定杆的另一端固定的咬合式移动组件，其中，所述咬合式移动组件受驱动单元驱动以带动固定杆竖直移动，所述咬合式移动组件举例为由齿状结构咬合的限位移动组件，如齿条等。又如，所述竖直移动单元包括：丝杆和旋接所述丝杆的定位移动结构，其中所述丝杆的两端旋接于驱动单元，所述定位移动结构的外延端固定连接到构件平台上，该定位移动结构可为滚珠丝杠。应当理解，所述Z轴通常为竖直方向，即与水平方向相垂直的方向。

所述构件平台对应所述DLP光机的能量辐射方向设置，用于承载所形成的图案固化层。构件平台受3D打印设备中Z轴驱动机构的带动，沿Z轴方向移动以便于光固化材料填充到构件平台与打印基准面之间，使得3D打印设备中的DLP光机可通过能量辐射照射光固化材料，使得经照射的材料固化并累积的附着在所述构件平台上。所述打印基准面是指光固化材料被照射的起始面。为了精准的对每层固化层的照射能量进行控制，构件平台及所附着的已制造的3D物体部分需移动至与所述打印基准面之间间距最小值为待固化的固化层的层厚的位置。

一般地，在常规的基于顶面曝光的3D打印设备中，由控制装置通过控制DLP光机12将相应分层图像照射到容器11内的光敏树脂表面(光面树脂表面即作为打印基准面)，使得对应图像形状的光敏树脂被固化，以得到图案化的固化层。不过，部分光固化材料在光固化反应成固体后存在比较严重的翘曲变形(例如目前比较常见的405nm材料)，在打印时需要保证液位高度的稳定，因此，在目前的上投影3D打印设备中，液位调整是不可或缺的一步，例如可采用刮刀来进行液面调整，但利刮刀来实施液面调整仍存在诸多问题，例如：刮刀和液位调整为电机带动相关机构的机械运动，需要时间较长，导致打印效率低下。在实际的液位调整中，总是会存在液位波动的情况，导致光固化材料液位调整不佳，而且刮刀也可能会与零件的固化层触碰就刮擦，导致在做完的成品零件上出现一道道的层纹，影响成品零件质量。

在本申请公开的3D打印设备中，包括有隔离单元。

所述隔离单元用于形成一打印基准面，其中，所述打印基准面位于容器中待固化材料的液面之下。

在本实施例中，所述隔离单元具有透明底部，在所述隔离单元的透明底部的下表面设有薄膜。利用所述隔离单元，可使得所述薄膜的膜面位于光敏树脂的液面之下，其中，所述薄膜与所述构件平台或所述构件平台上的图案固化层之间形成打印基准面，如此，所述打印基准面位于容器中光敏树脂的液面之下，可使得打印基准面无需借助外部液面抹平装置即可避免受到光固化材料液位波动的影响，确保成品零件的打印质量。

请参阅图3a及图3b，图3a显示为本申请根据以一示例性实施例绘制的3D打印设备中隔离单元的结构示意图。图3b显示为本申请根据以一示例性实施例绘制的3D打印设备中隔离单元底部覆膜的结构示意图。在图1和图3a及图3b所示的实施例中，本申请揭露的隔离单元15设置于所述构件平台上方，隔离单元15包括：安装结构151和透光板153。

安装结构用于安装透光板，所述安装结构上设有用于防止待固化材料污染所述透光板的顶面的排除结构。在图1和图3a及图3b所示的实施例中，安装结构151上可安装透光板153，同时，安装结构151可安装于机架10上，从而完成透光板153的固定。同时，安装结构151上设有用于防止待固化材料污染透光板153的顶面的排除结构。在某些实施例中，安装结构151为一安装槽框架，安装槽框架151的底部可安装透光板153，安装槽框架151的顶部可设置安装耳部，利用所述安装耳部可将安装槽框架151固定于机架1上，其中，安装槽框架151的底部和顶部之间的四周边框即可作为安装结构151的排除结构，排除容器11中光敏树脂流入安装槽框架151内并覆盖到透光板153的上表面，影响DLP光机12的能量辐射的照射效果。

在某些实现方式中，所述安装耳部上可设有安装孔。例如，安装槽框架151可设于机架1的中部安装平台或中部作业平台上，安装槽框架151的安装耳部可通过螺钉、铆钉等方式固定于中部安装平台或中部作业平台的机架横梁上。

透光板设于安装结构的底部。在图1和图3a及图3b所示的实施例中，透光板153为玻璃面板或亚克力塑料板。如前所述，安装结构151为安装槽框架，因此，在安装透光板153时，透光板153抵靠在安装槽框架151的底部，利用透光板压紧框152或类似的透光板压紧块压紧透光板153，透光板压紧框152或类似的透光板压紧块与安装槽框架151固定连接，从而完成透光板153的固定安装。在某些实施例中，在透光板153中的安装面的四周边缘涂覆黏合剂，因此，当将透光板153的安装面抵靠于安装槽框架151的底部时可粘结于安装槽框架151。

薄膜154设于透光板的底面，具体地，所述薄膜154贴合在所述透光板的底面，用于附着经照射固化的图案固化层，以及在构件平台下降时，可以使附着在构件平台上的固化层从所述薄膜154上剥离。在一些实施例中，所述薄膜亦称为覆膜。

在本申请中，使用薄膜或覆膜保证上投影DLP 3D打印设备做件时光学成像面的稳定，免除刮刀和液位传感器，保证零件的表面质量以及提高做件效率。

在图3b所示的实施例中，薄膜154贴敷于透光板153的底面，换言之，透光板153的底面即为透光板153的安装面的对立面。

隔离单元还包括用于将薄膜贴覆于所述透光板的底面的薄膜固定件。在图1和图3a及图3b所示的实施例中，薄膜154固定件即为前述的透光板压紧框152或类似的透光板压紧块。在安装透光板153和薄膜154时，先将薄膜154贴敷于透光板153的底面，然后将透光板153的安装面抵靠于安装槽框架151的底部，利用透光板压紧框152或类似的透光板压紧块压紧透光板153和薄膜154，透光板压紧框152或类似的透光板压紧块与安装槽框架151固定连接，从而完成透光板153和薄膜154的固定安装。需要说明的是，前述的薄膜固定件采用透光板压紧框152或类似的透光板压紧块仅为一种示例性说明，在其他实施例中，薄膜固定件也可采用其他的固定结构，在此不再一一列举。

结合图1和图3a及图3b，在本实施例中，隔离单元15中的安装槽框架151一方面可起到透光板153和薄膜的固定作用，另一方面可在确保薄膜的膜面位于光敏树脂液面之下的情形下防止容器11内光敏树脂污染透光板153的上表面。

在某些实施方式中，所述薄膜具有微孔结构，所述微孔结构的孔径为0.5μm至100μm(微米)，以提升薄膜的粘结强度，便于所述薄膜与构建平台或者已制造的3D物体相互附着或黏合或粘接。在一个优选实施例中，在所述膜层10上的微孔结构可为孔径是2μm-20μm之间的微孔，比如为2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm等。

在某些实施例中，所述薄膜具有的微孔结构可为通孔结构或闭孔结构。例如，一种结构在于所述微孔结构为通孔结构，所述通孔贯通薄膜本体。又如，所述微孔结构为闭孔结构，所述闭孔未贯通薄膜本体。所述薄膜上微孔结构的排布方式将依据本领域技术人员面临的实际工程需要进行针对性设计，例如微孔结构为通孔结构排布、闭孔结构排布、通孔结构和闭孔结构混合排布等等。薄膜上可遍布类似的上述的微孔结构以增强薄膜及所附着或黏合或粘接的已制造的3D物体部分的粘结度，减少三维物体与附着或黏合或粘接在构建平台上膜层脱离的情况。

在某些实施方式中，所述薄膜可采用高分子材料。高分子材料也称为聚合物材料，是以高分子化合物为基体，再配有其他添加剂(助剂)所构成的材料。在本实施例中，所述薄膜所采用的高分子材料多指具有黏合性能的高分子胶粘剂，是以合成天然高分子化合物为主体制成的胶粘材料，应用广泛且黏合性能强。

在某些实施例中，所述薄膜包括：基层和胶层。薄膜的一面能更紧密的黏合于构建板，另一面也能令经照射固化的图案固化层附着或黏合或粘接于膜层上，减少打印时三维物体从膜层上脱落分离的情况。

在某些实施例中，所述基层为经由流延、拉伸、或吹涨法工艺成型的尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、或者聚甲基丙烯酸等材料制备而成，但并不以此为限制。

在某些实施例中，所述胶层的材质为尿醛树脂、酚醛树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯、环氧树脂、或者氯丁橡胶胶黏剂等，但并不以此为限制，在此不予赘述。所述的胶层的材质粘结强度足够经受打印工作时的拉扯力。

在某些实施例中，所述基层还可以为织物纤维的材质。一般的，织物结构是经纱和纬纱在织物中相互之间的空间关系，交叉和绕结是纱线能构成的两种稳定结构关系，使织物保持稳定的形态和特定力学性能。凡是直径在数微米到数十微米或者略粗些，长度比直径大许多倍(上千倍甚至更多)的物体，一般都称作纤维。织物纤维的长度往往达到数十毫米以上，具有一定的强度、一定的可挠曲线和互相纠缠抱合性能，化学稳定性好和其他服用性能。因此用织物纤维的材质制成的基层可稳定的与胶层或者已制造的3D物体黏合，即使打印工作时具有高强度的拉扯力，也能保证基层不与胶层或者已制造的3D物体脱落分离。

在某些实施例中，所述织物纤维的材质包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸(PMMA)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚苯醚(PPO)、或者聚氨酯(PU)材料等，但并不以此为限制，在此不予赘述。

但所述薄膜不限于任何能可作为薄膜黏合已制造的3D物体的材料。例如所述薄膜还可以为合金膜，即，用于制作成薄膜的材料是合金材料。合金，是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质，一般通过熔合成均匀液体和凝固而得，根据组成元素的数目，可分为二元合金、三元合金和多元合金。本实施例中，所述合金膜可例如铝合金膜、锌合金膜材料等制成，也可以采用如铜合金膜材料制备而得，但不以此为限，在此不予赘述。

所述胶层经由涂胶设备涂覆于所述基层上。例如胶层可通过涂胶机均匀的涂覆于基层上，但并不以此为限，例如，所述涂胶设备还可为涂覆机、刮胶机、自动喷涂机等。

在一实现方式中，所述基层为经由流延、拉伸、或吹涨法工艺成型的尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、或者聚甲基丙烯酸等材料制备而成。所述胶层的材质为尿醛树脂、酚醛树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯、环氧树脂、或者氯丁橡胶胶黏剂等，所述胶层的材质粘结强度足够经受打印工作时的拉扯力，在此不予赘述。所述胶层经由涂胶设备涂覆于所述基层上，例如所述胶层可通过涂胶机均匀的涂覆于基层上，但并不以此为限制，如所述涂胶设备还可为涂覆机、刮胶机、自动喷涂机等。

在另一实现方式中，所述基层为织物纤维的材质。进一步的，所述织物纤维的材质包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸(PMMA)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚苯醚(PPO)、或者聚氨酯(PU)材料等，但并不以此为限制，在此不予赘述。所述胶层的材质为尿醛树脂、酚醛树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯、环氧树脂、或者氯丁橡胶胶黏剂等，所述胶层的材质粘结强度足够经受打印工作时的拉扯力，但并不以此为限制，在此不予赘述。所述胶层经由涂胶设备涂覆于所述基层上，例如所述胶层可通过涂胶机均匀的涂覆于基层上，但并不以此为限制，如所述涂胶设备还可为涂覆机、刮胶机、自动喷涂机等。

在本申请公开的3D打印设备中，还包括有容器升降机构。

所述容器升降机构用于驱动容器在Z轴方向升降。

请参阅图4，显示为本申请根据以一示例性实施例绘制的3D打印设备中容器升降机构的结构示意图。本申请揭露的容器升降机构设置于机架1的底部且位于隔离单元15和构件平台13的下方，用于承托容器11并可驱动容器11在Z轴方向升降。

在图4所示的实施例中，容器升降机构16包括升降结构161、底座163、以及顶架165，其中，底座163设于升降结构161的底部，顶架165设于升降结构161的顶部。

底座163作为容器升降机构16的支撑部件。在图1和图4所示的实施例中，容器升降机构16可设于机架1的底部，例如，底部安装平台或底部作业平台上。在某些实施例中，底座163可通过一底部安装板162而安装于底部安装平台或底部作业平台上，底座163固定于底部安装板162上，底部安装板162可固定于底部安装平台或底部作业平台的机架横梁上。其中，底部安装板162上另可设有导向结构、限位结构等，以用于安装于机架1的恰当位置。

顶架165作为容器升降机构16的承托部件。在图1和图4所示的实施例中，容器11被放置于顶架165上，顶架165用于承托容器11，当升降结构161受控在Z轴方向上下升降时，顶架165所承托的容器11可随着升降结构而在Z轴方向上下升降。在一种实现方式中，顶架165上可设有夹具或吸附工具等，用于夹持住容器11或吸附住容器11，确保容器11与顶架165的连接稳定。

升降结构161作为容器升降机构16的主体部分，其作用就是提供在Z轴方向上下升降。在一种实现方式中，升降结构161可例如为剪叉总成和升降驱动装置。所述剪叉总成包括至少至少一层剪叉单元，每一层剪叉单元更包括相互交叉的第一剪叉杆和第二剪叉杆，其中，第一剪叉杆中部和第二剪叉杆中部相互铰接。所述升降驱动装置可包括升降电机或举升油缸等。

在实际应用中，容器升降机构16安装于机架10的底部安装平台或底部作业平台上，盛放光敏树脂的容器11被稳定放置于容器升降机构16的顶架165上。当需要进行3D物体的打印时，

容器升降机构16将容器11在Z轴方向逐渐上升直至隔离单元15中透光板153底面敷设的薄膜浸没于光敏树脂液中，此时，位于隔离单元15以下的构件平台13已浸没于光敏树脂液中，隔离单元15透光板的上表面未被光敏树脂污染。当完成3D物体的打印后，容器升降机构16将容器11在Z轴方向逐渐下降直至显露出构件平台13及其所附着的三维物体，便于将三维物体从构件平台13上取下。

在本申请公开的3D打印设备中，还包括有容器搬运装置。

在图4所示的实施例中，所述容器搬运装置可例如为平板小车，所述平板小车可包括平板和设于所述平板下的行走轮。在一种实现方式中，前述的底板安装板即可作为平板小车的平板，在所述底板安装板的底部可设置行走轮，所述行走轮可例如或直行轮或万向轮，所述直行轮或万向轮上还可设置制动部件。所述底部安装板上另可设有导向结构、限位结构等，以用于搬运容器进入机架时位置正确并安装于机架1的恰当位置。

控制装置连接DLP光机和Z轴驱动机构，用于基于三维模型中各切片数据，控制DLP光机和Z轴驱动机构，以在构件平台上附着并堆叠图案固化层以得到对应的三维物体。

在图1所示的实施例中，控制Z轴驱动机构14和DLP光机12协调工作的是控制装置。

其中，控制装置按照打印顺序逐个向DLP光机12提供分层图像以使其将整幅图照射到光固化材料上。

控制装置还在DLP光机12的照射间隙控制Z轴驱动机构14一方面带动构件平台13下降以分离所述隔离单元15透明底部下表面的薄膜与经DLP光机12照射后所形成的图案固化层，另一方面带动构件平台13下降，以与薄膜保持预设间距，以便在所述薄膜与所述构件平台上的图案固化层之间填充待固化的光固化材料。其中，所述控制装置可通过向Z轴驱动机构14中的驱动单元发送包含升降方向和转速等的控制指令的方式来控制所述Z轴驱动机构14。具体地，在控制Z轴驱动机构14下降以分离图案固化层与薄膜的阶段，所述控制装置向所述Z轴驱动机构14中的驱动单元发送包含上升方向和预设转速的控制指令，同时监测构件平台13的下降位置，当下降位置达到预设高度位置，或下降距离达到预设距离阈值时，确定完成分离，并向驱动单元发出停止指令。在控制驱动单元使得构件平台13下降以调整构件平台13与薄膜之间的间距时，所述控制装置基于构件平台13与薄膜邻接的初始位置和累积的固化层厚调整所述构件平台13与薄膜的间距。其中，所述初始位置是预先标定构件平台13贴接于薄膜的位置。例如，从打印3D构件的第一层固化层开始，所述控制装置根据控制驱动单元以使构件平台下降的最高位置相距初始位置之间的高度差h1'，附着在构件平台13上的累积固化层的层高h2'，以及当前待固化的固化层层高h3'，计算控制驱动单元以令构件平台12下降的高度h＝(h1'-h2'-h3')，并在控制驱动单元下降h高度后，将构件平台13停留在相应位置。

需要说明的是，上述控制装置控制驱动单元的方式仅为举例而非对本申请的限制。事实上，控制装置控制驱动单元以调整构件平台与容器底面的间距的方式还可以采用每次下降固定高度h4再按照当前待固化的固化层层高h3'进行上升控制的方式，其中，(h4-h3')高度即为构件平台的下降高度。本领域技术人员可以理解，在上述调整方式的基础上所衍生及改进的其他控制方式也属于本申请的调整示例。

所述控制装置举例为包含MCU或CPU、和存储器的电子电路，以及与所述电子电路相连的多个数据接口，甚至网络接口等。经预先处理的3D构件模型文件可通过网络接口或数据接口存储在存储器中，其中，所述3D构件模型文件包括3D构件模型及属性信息，其中，所述3D构件模型被预先横截出多个横截层，每个横截层表面描述了3D模型在相应位置横截后形成的分层图像。所述3D构件模型可以仅包含实体部分，还可以包含支撑部分。其中，所述实体部分是指使用3D打印设备打印的目标三维物体。所述支撑部分用于支撑实体部分以防止其变形，其包括但不限于柱状支撑结构、板状支撑结构、螺旋结构、或网状结构等。所述属性信息可以用于记录3D构件模型各横截层标记，甚至一些自定义参数等。其中，所述自定义参数包括但不限于：实体部分中预设结构的起止标记、支撑部分与实体部分的各连接点标记、扫描分层图像的光斑扫描顺序、分层图像中各图像块的曝光顺序等。

所述控制装置按照所述文件中横截层标记逐个地将分层图像通过数据接口发送给DLP光机12，以令DLP光机12进行照射图像。所述控制装置还通过另一数据接口连接Z轴驱动机构14，以根据横截层标记中的层高控制Z轴驱动机构14的升降操作，使得DLP光机12和Z轴驱动机构14依时序配合，完成各横截层的图案固化操作。

需要说明的是，本领域技术人员应该理解，上述控制Z轴驱动机构和DLP光机的方式可单独实施，也可结合使用，甚至根据实际工程需要在此技术上进行调整。无论采用基于本申请中描述的方案的何种变形，都应视为本申请的具体实施例。

所述3D打印设备中的控制装置通过控制Z轴驱动机构以带动构件平台，以及控制DLP光机固化光固化材料协调工作，实现3D构件模型的实物化打印。

当应用图1所示实施例中的3D打印设备进行三维物体的打印工作时，其工作流程大致可包括：

(1)安装构件平台13和隔离单元，利用容器升降机构16将容器11在Z轴方向逐渐上升直至隔离单元15中透光板153底面敷设的薄膜浸没于光敏树脂液中，此时，位于隔离单元15以下的构件平台13已浸没于光敏树脂液中，隔离单元15透光板的上表面未被光敏树脂污染。

(2)接收打印任务并拆分为复数个图层；

(3)控制Z轴驱动机构14驱动构件平台在Z轴方向升降，以在构件平台13和隔离单元15中透光板153底面敷设的薄膜之间形成一层厚度均匀的光敏树脂，作为打印基准面。

(4)根据被拆分出的图层，控制DLP光机12以特定路线移动对容器11内的光固化材料照射所述打印基准面以固化位于打印基准面的光敏树脂，固化形成一图案固化层，使图案固化层平铺在构件平台13x上。

(5)控制Z轴驱动机构14驱动构件平台在Z轴方向升降一个图层的距离，以在构件平台13的图案固化层和所述薄膜之间形成一层厚度均匀的光敏树脂，作为打印基准面。

继续上述(4)、(5)步骤，直至由实物打印图纸拆分成的复数个图层均完成打印工作，借以通过复数个图案固化层的打印叠加从而完成实物打印工作。

其中，在整个打印过程中，隔离单元15中透光板153底面敷设的薄膜浸没于光敏树脂液中且隔离单元15透光板的上表面未被光敏树脂污染。

综上所示，本申请公开一种3D打印设备，包括容器、DLP光机、构件平台、隔离单元、Z轴驱动机构、以及控制装置，其中，所述隔离单元设置于所述构件平台上方，具有透明底部，透明底部的下表面设有薄膜，薄膜的膜面位于待固化材料的液面之下后与所述构件平台或所述构件平台上的图案固化层之间形成打印基准面，由于是通过没于光固化材料内的薄膜与构件平台或构件平台上的图案固化层之间形成打印基准面，可使得打印基准面无需借助外部液面抹平装置即可避免受到光固化材料液位波动的影响，确保成品零件的打印质量。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种3D打印设备，其特征在于，包括：

容器，用于盛放待固化材料；

DLP光机，设于所述容器上方；所述DLP光机将光辐射以面投射方式照射至位于所述容器内的打印基准面以固化位于打印基准面的待固化材料，得到相应的图案固化层；

构件平台，对应所述DLP光机的光辐射方向设置，用于附着并承载所形成的图案固化层；

Z轴驱动机构，用于驱动所述构件平台在Z轴方向移动；

具有透明底部的隔离单元，设置于所述构件平台上方；所述隔离单元的透明底部的下表面设有薄膜，所述薄膜的膜面位于待固化材料的液面之下，所述薄膜与所述构件平台或所述构件平台上的图案固化层之间形成打印基准面；

控制装置，用于基于三维模型中各切片数据，控制所述DLP光机和Z轴驱动机构，以在所述构件平台上附着并堆叠图案固化层以得到对应的三维物体。

2.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述容器包括主腔体及与所述主腔体连通的副腔体，所述副腔体内设置有液位传感器。

3.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述DLP光机包括：DMD芯片和光源阵列；

所述控制装置基于分层图像控制所述光源阵列和DMD芯片将相应的分层图像照射到光固化材料上。

4.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述隔离单元包括安装结构和设于所述安装结构上的透光板，所述薄膜设于所述透光板的底面，所述安装结构上设有用于防止待固化材料污染所述透光板的顶面的排除结构。

5.根据权利要求4所述的3D打印设备，其特征在于，所述安装结构为安装槽框架。

6.根据权利要求4所述的3D打印设备，其特征在于，所述透光板为玻璃面板或亚克力塑料板。

7.根据权利要求4所述的3D打印设备，其特征在于，所述隔离单元还包括用于将薄膜贴覆于所述透光板的底面的薄膜固定件。

8.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述Z轴驱动机构包括：

驱动单元，与所述控制装置相连；

竖直移动单元，受所述驱动单元驱动且一端与所述构件平台相连。

9.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，还包括用于驱动所述容器在Z轴方向升降的容器升降机构。

10.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，还包括用于搬运容器的容器搬运装置。

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