CZ2015635A3 - Osvitová jednotka zejména pro 3D tiskárny SLA - Google Patents
Osvitová jednotka zejména pro 3D tiskárny SLA Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2015635A3 CZ2015635A3 CZ2015-635A CZ2015635A CZ2015635A3 CZ 2015635 A3 CZ2015635 A3 CZ 2015635A3 CZ 2015635 A CZ2015635 A CZ 2015635A CZ 2015635 A3 CZ2015635 A3 CZ 2015635A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- lcd panel
- photopolymer
- source
- range
- printers
- Prior art date
Links
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims abstract description 25
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 claims abstract description 25
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 9
- 239000004812 Fluorinated ethylene propylene Substances 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 229920009441 perflouroethylene propylene Polymers 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 4
- 229920011301 perfluoro alkoxyl alkane Polymers 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 3
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 3
- 229920001774 Perfluoroether Polymers 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N Vinyl ether Chemical compound C=COC=C QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 2
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 2
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 229920002493 poly(chlorotrifluoroethylene) Polymers 0.000 description 2
- 239000005023 polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) polymer Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 239000004813 Perfluoroalkoxy alkane Substances 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 239000004904 UV filter Substances 0.000 description 1
- 230000006750 UV protection Effects 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- OJNFDOAQUXJWED-XCSFTKGKSA-N tatp Chemical compound NC(=S)C1=CC=C[N+]([C@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@H](COP([O-])(=O)O[P@@](O)(=O)OC[C@H]3[C@@H]([C@@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](O3)N3C4=NC=NC(N)=C4N=C3)O)O2)O)=C1 OJNFDOAQUXJWED-XCSFTKGKSA-N 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Abstract
Osvitová jednotka umístitelná pod osvěcovaným a vytvrzovaným fotopolymerem obsahuje zdrojem (1) UV záření o vlnové délce v rozmezí 365 nm až 405 nm, který je opatřen stínítkem (2) z materiálu pohlcujícího UV záření a překrývá proti zdroji (1) UV záření umístěný LCD panel (3) s odstraněným barevným filtrem. Rozlišení LCD panelu (3) je minimálně 200 bodů na palec a jeho uhlopříčka je v rozmezí 5 až 15 palců. LCD panel (3) je propojen s řídící jednotkou a je překryt okénkem (4) z křemenného sklad o tloušťce v rozmezí 2 až 8 mm, které tvoří základnu nádržky (7) pro fotopolymer (8). Jeho horní plocha je překryta vrstvou (5) silikonového gelu o tloušťce 0,5 až 4 mm, na které je umístěna nepřilnavá, pro UV záření propustná, fluoropolymerová fólie (6) o tloušťce 0,1 až 0,6 mm. Její spodní strana je chemicky upravena pro upevnění na vrstvu (5) silikonového gelu se sílou potřebnou k odlepení 1 cm.sup.2.n.plochy od zatvrzeného fotopolymeru maximálně 3 N. V provedení osvitová jednotky umístitelné nad osvěcovaným a vytvrzovaným fotopolymerem je rozlišení LCD panelu (3) minimálně 100 bodů na palec a jeho úhlopříčka je v rozmezí 9 až 65 palců. Toto řešení nemá vrstvu silikonového gelu a nádržka s fotopolymerem je externí.
Description
Osvitová jednotka zejména pro 3D tiskárny SLA Oblast techniky Předkládaná osvitová jednotka pro 3D tiskárny řeší problém osvícení fotopolymeru pro výrobu tištěných motivů pomocí 3D tiskárny.
Dosavadní stav techniky 3D tiskárny jsou zařízení, která slouží k vytváření trojrozměrných objektů z vhodných materiálů. V současnosti je používáno pět základních typů 3D tiskáren a to tiskárny SLA! Stereolithography apparatusi, FDMK( Fusing Deposition Modelingjl, SLM^ Selective Laser Melting] SLS/(Selective Laser Sinteringj a tiskárny PolyJet. Tiskárna V ,> ' ~ SLA pracuje na principu vytváření objektů pomocí postupného vytvrzování polymerů pomocí viditelného a ultrafialového záření, UV. Zdrojem viditelného a UV záření může být data projektor nebo laser. Zaměřením záření na konkrétní místo pak vzniká vrstva částečně vytvrzeného polymeru. Na ni se nanáší další vrstvy. Princip tiskáren FDM spočívá ve výrobě 3D objektu vrstvu po vrstvě natavováním tenkého drátu z plastového materiálu. Nejběžněji používané proužky materiálu mají průměr 0 1 mm nebo 0 3 mm a jsou z materiálů PLA - Polylactic acid, což je kyselina polymléčná, nebo z materiálu ABS, Acrylonitrile butadiene styrene. Princip metod SLM a SLS spočívá v nanášení prášku v tenkých vrstvách, který je přímo natavován a spékán výkonným laserovým paprskem. 3D tiskárny FDM, SLM, SLS pracují na jiném technologickém principu než tiskárny SLA a nepoužívají pro vytváření 3D motivů osvitové jednotky a fotocitlivý polymer. Tiskárny PolyJET používají k tisku piezoelektrické tiskové hlavice a jsou vybaveny dvěma nebo více tiskovými tryskami, které nanáší zároveň různé materiály a na pracovní ploše je materiál vytvrzován UV zářením.
Princip doposud používaných osvitových jednotek u SLA 3D tiskáren spočívá ve vytvrzování fotocitlivého polymeru UV zářením, který vytváří požadovanou 3D strukturu. UV záření je generováno data projektorem nebo laserem. Projektor ť i t * * ♦ .1 i '« · · * · * ‘ promítá požadovaný motiv celým spektrem výbojky, tedy i na vlnové délce 365 420 nm, které umožňuje vytvrdit použitý UV polymer, který pak vytváří danou 3D strukturu. Při vytváření 3D motivu je osvícená polymerní vrstva o tloušťce cca 10+100 pmak vytvoření 3D motivu dochází tedy vrstvu po vrstvě. V případě použití laseru je 3D motiv opět vytvářen pomocí vytvrzování UV polymeru, ale vytvrzení je provedeno pomocí laseru, který pracuje jen s jednou vlnovou délkou. Výhodou tohoto řešení je vyšší rozlišení z důvodu menšího rozměru stopy laseru a přesnějšího mechanického nastavení místa osvitu. Nevýhodou jsou vyšší náklady na výrobu a údržbu.
Tiskárna FDM vytváří požadované 3D motivy ve vrstvách pomocí odvíjení a natavení plastových vláken nebo drátků z cívky. Nevýhodou tiskáren FDM je velmi špatná kvalita povrchu tisku a také nízká rychlost tisku 3D motivů. SLM a SLS tiskárny pro vytvoření trojrozměrných motivů používají vysoko výkonových laserů, které taví jemné kovové prášky. Rozdíl mezi SLM a SLS je pouze v míře natavení materiálu v bodě dopadu laserového záření, SLM tiskárny využívají úplného roztavení materiálu a je tedy použitelná pro větší spektrum materiálů. Nevýhodou SLS a SLM tiskáren je vetší hrubost povrchu, neschopnost vyrobit motivy s většími detaily a velmi vysoké provozní a pořizovací náklady.
Dosavadní osvitové jednotky v 3D tiskárnách typu SLA jsou tedy velmi finančně nákladné, náročné na údržbu a spotřebu energie. Tyto osvitové jednotky také neumožňují dosáhnout vysokého rozlišení při krátkých dobách tisku. Pro dosažení vysokého rozlišení je nutné, aby se zjednodušila následná úprava výrobků pro odstranění podpůrných struktur, nutnost broušení povrchu a také aby se zvýšila celková přesnost vyráběných 3D motivů.
Pouze tiskárny typu SLA používají osvitové jednotky selektivně vytvrzující fotopolymer, u jiných typů 3D tiskáren je osvit neselektivní a je využit například k zatvrzení již selektivně nanesené vrstvy tiskovou hlavicí, nebo je v případě SLS/SLM osvit o vysoké intenzitě používán k roztavení pevného materiálu.
Osvitové jednotky s datovými DLP, Digital Light Processing, projektory mají ve většině případů rozlišení maximálně 1920x1080 pixelů. Vzhledem k nutnosti vysokého světelného výkonu osvitové jednotky, má projektorová lampa velice omezenou životnost 1000 hodin. Nevýhodou tohoto řešení je také složitější konstrukce projektoru, nízké rozlišení, vysoké výrobní a provozní náklady.
Osvitové jednotky s UV laserem mohou mít vyšší mechanické rozlišení, než DLP osvitové jednotky, ale mají nižší kvalitu na okrajích osvitové plochy, tato nepřesnost je způsobena deformací tvaru laserového paprsku na okrajích osvitové plochy. Nevýhodou této osvitové jednotky je nízká životnost, vysoká pořizovací cena a limity fotopolymeru, který při použití laseru musí být velmi citlivý pro použitou vlnovou délku, protože osvit konkrétního místa, které je vytvrzováno trvá pouze v řádu milisekund.
Podstata vynálezu Výše uvedené nedostatky zejména dosud používaných osvitových jednotek 3D tiskáren typu SLA odstraňuje nová osvitová jednotka, a to ve dvou základních variantách.
Podstatou osvitové jednotky, která je umístitelná pod osvěcovaným a vytvrzovaným fotopolymerem, je, že její osvitový zdroj je tvořen zdrojem UV záření o vlnové délce v rozmezí 365 nm až 405 nm. Tento zdroj UV záření je opatřen stínítkem z materiálu pohlcujícího UV záření a překrývá proti zdroji UV záření umístěný LCD panel s odstraněným barevným filtrem. Rozlišení LCD panelu je minimálně 200 bodů na palec a jeho úhlopříčka je v rozmezí 5 až 15 palců. LCD panel je propojen s řídící jednotkou a je překryt okénkem z křemenného skla o tloušťce v rozmezí 2 až 8 mm, které tvoří základnu nádržky pro fotopolymer. Jeho horní plocha je překryta vrstvou silikonového gelu o tloušťce 0,5 až 4 mm, na které je umístěna nepřilnavá, pro UV záření propustná, fluoropolymerová fólie o tloušťce 0,1 až 0,6 mm. Její spodní strana je chemicky upravena pro upevnění na vrstvu silikonového gelu se sílou potřebnou k odlepení 1 cm2 plochy od zatvrzeného fotopolymeru maximálně 3 N. Obvodový rám nádržky pro fotopolymer je uspořádán nad okénkem z křemenného skla a je k němu pevně uchycen.
Ve druhém základním provedení je osvitová jednotka umístěná nad osvěcovaným a vytvrzovaným fotopolymerem. Podstatou nového řešení je, že její osvitový zdroj je tvořen zdrojem UV záření o vlnové délce v rozmezí 365 nm až 405 nm, který je opatřen stínítkem z materiálu pohlcujícího UV záření a překrývá proti zdroji UV záření umístěný LCD panel s odstraněným barevným filtrem. Rozlišení LCD panelu je minimálně 100 bodů na palec a jeho úhlopříčka je v rozmezí 9 až 65 palců. LCD panel je propojen s řídící jednotkou a je překryt okénkem z křemenného skla o tloušťce v rozmezí 2 až 8 mm. Na okénku je umístěna nepřilnavá, pro UV záření propustná, fluoropolymerová fólie o tloušťce 0,1 až 0,6 mm, která je po celém svém obvodu, za účelem dokonalého napnutí v rovině, mechanicky upevněna. Síla potřebná k odlepení 1 cm2 plochy zatvrzeného fotopolymeru je maximálně 3 N. V jednom možném provedení okénko z křemenného skla a fluoropolymerová fólie svou plochou plně překrývají plochu LCD panelu.
Podstatou nového řešení je nahrazení doposud používaného projektoru nebo laseru, který slouží pro osvit a vytvrzení fotopolymeru novou osvitovou jednotkou se speciálně upraveným LCD panelem. Nová osvitová jednotka využívá optického zdroje pracujícího na vlnové délce 365-405 nm a LCD panelu s vysokým rozlišením. LCD panely mají v současnosti maximální rozlišení 7680x4320 což je šestnáctinásobek maximálního rozlišení DLP projektorů používaných v osvitových jednotkách. Výhody tohoto řešení jsou: nižší náklady na výrobu osvitové jednotky, zvýšení rozlišení osvitového obrazu, výrazně prodloužená životnost světelného zdroje, možnost znásobení rozlišení povrchu vytvrzovaného polymeru interpolací (Posunu LCD panelu o vzdálenost menší než pixel a následné osvícení stejné vrstvy jiným obrazem. Jednonásobná interpolace efektivně zdvojnásobí rozlišení kontury osvíceného obrazu resp. povrchu modelu) a úspora energie.
Pomoci nové osvitové jednotky je možné vyrobit 3D motivy s menšími detaily, většími rozměry a velice hladkým povrchem. i % i i 1 ‘ *
Objasnění výkresů Příklady provedení osvitové jednotky podle předkládaného řešení jsou uvedeny na přiložených výkresech. Na Obr. 1 je uveden příklad uspořádání, kdy je osvitová jednotka umístěná pod osvětlovaným a vytvrzovaným fotopolymerem a na Obr. 2 je příklad provedení při jejím umístění nad osvětlovaným a vytvrzovaným fotopolymerem. Příklady uskutečnění vynálezu
Nejprve bude popsán příklad provedení, které počítá se zdrojem osvitu umístěným pod nádržkou s vytvrzovaným fotopolymerem, Obr. 1. Toto řešení je jednodušší a nákladově levnější, ale není jej možné použít pro tisk větších a objemnějších modelů, maximální rozměr modelu cca 15 cm2. Tisk větších modelů při osvitu ze spodní strany není možný z důvodu nebezpečí posunům již vytvrzených částí modelu díky tlaku své vlastní váhy a také z důvodu větší síly potřebné k odlepení zatvrzené vrstvy od teflonové fólie. / Jáj
Osvitová jednotka obsahuje zdroj 1 bodového UV záření o vlnové délce 365^405 nm, kterým je v konkrétním provedení například UV led dioda s fokusační čočkou. Tento zdroj 1 UV záření je opatřen stínítkem 2, které je vyrobeno z materiálu pohlcující UV záření a zabraňuje nežádoucímu šíření UV záření do okolí. Úhel ramen stínítka 2 je dán vzdáleností bodového zdroje 1 UV záření od LCD panelu 3 umístěného proti zdroji 1 UV záření. LCD panel 3 upravený tak, že neobsahuje barevný filtr, který by jinak zabránil průchodu UV záření. LCD panel 3 má vysoké rozlišení, a to vyšší než 200 bodů na palec, a velikost úhlopříčky 5 až 15 palců. Tento LCD panel 3 je propojen s řídící jednotkou, která na výkrese není vyznačena. LCD panel 3 je překryt okénkem 4 z křemenného skla. Toto okénko 4 slouží jako základ nádržky 7 s fotopolymerem 8 a zajišťuje rovnost vrstvy pro vytváření 3D motivu. Tloušťka křemenného skla je 2 až 8 mm pro zachování mechanické odolnosti a dobré průchodnosti UV záření. Geometrické rozměry, tedy délka a šířka okénka 4, jsou dány rozměry LCD panelu a nádržky 7. Je však vhodné aby jeho rozměry přesahovaly velikost LCD panelu 3, aby bylo možno tisknout 3D motivy a aby byl ι ' ' <> *· využit celý LCD panel 3. Dále by pak okénko 4 nemělo být o moc větší než LCD panel 3 z důvodu úspory fotopolymeru 8, který slouží k vytváření 3D motivů. Horní plocha okénka 4 je překryta vrstvou 5 silikonového gelu o tloušťce 0,5 až 4 mm. UV propustná vrstva 5 silikonového gelu zajišťuje vyrovnané a pružné upevnění fluoropolymerové fólie 6, která je nutná k šetrnému odlepení zatvrzené vrstvy fotopolymeru 8 od této fluoropolymerové fólie 6. Požadavky na tuto vrstvu 5 silikonového gelu jsou nepřilnavost, tedy nelepivost, a propustnost pro UV záření. V konkrétním provedení může být vyrobena odléváním či nanesením. Průhledná fluoropolymerová fólie 6 o tloušťce 0,1 až 0,6 mm, umístěná na vrstvě 5 silikonového gelu, slouží k zajištění nepřilnavosti se zatvrzenou vrstvou fotopolymeru 8. Jelikož fluoropolymerová fólie 6 je nepřilnavá a tedy nelepitelná, musí být z lepené strany chemicky ošetřená, například sodíkem. Požadavky na fluoropolymerovou fólii 6 jsou propustnost UV záření, co možná největší nepřilnavost se zatvrzeným fotopolymerem 8, a síla potřebná k odlepení 1 cm2 plochy musí být maximálně 3 N.
Jako fluoropolymerové fólie 6 lze použít folie z materiálů PFA, Perfluoroalkoxy-Teflon®, FEP, Fluorinated ethylene propylene, nebo PCTFE, Polychlorotrifluoroethene. Nádržka 7 slouží k uchování fotopolymeru 8, ze kterého je vytvářen 3D tiskový motiv a je tvořen z materiálu, který nekontaminuje použitý fotopolymer a zajistí utěsnění nádržky 7 proti úniku, v uvedeném příkladu je opět použit silikonový gel.
Schéma provedení osvitové jednotky pro tuto variantu řešení 1 je uvedeno na Obr. 1. Osvitová jednotka je tvořená optickým zdrojem i, který pracuje na vlnové
ajjH délce 365*405 nm, tato vlnová délka umožňuje vytvrdit fotopolymery, které jsou fotocitlivé na tyto vlnové délky 365*405 nm a jsou používané pro 3D tisk. Stínítko 2 zabraňuje nežádoucímu šíření světla o vlnové délce 365*405 nm, aby nedošlo k nežádoucímu osvícení polymerních materiálů a také aby nedošlo k poškození
zdraví obsluhy. Optické záření vycházející z optického zdroje 1 dopadá na LCD panel 3 s vysokým rozlišením a bez barevného filtru, na kterém je zobrazen požadovaný vytvářený motiv. Světlo prochází přes okénko 4 z křemenného skla, sď které propustí světlo o vlnové délce 365*405 nm a prochází přes silikonový gel 5, který slouží k postupnému a šetrnému oddělení zatvrzeného fotopolymeru 8 od nepřilnavé průhledné fluoropolymerové folie 6, vyrobené například z materiálu PFA -Perfluoroalkoxy, což je vinyl ether, nebo z FEP - Fluorinated ethylene propylene I i · * *
*.J fólie, na které jsou 3D motivy vytvářeny. Nádržka 7 slouží jako zásobník fotopolymeru 8, ze kterého jsou 3D motivy vytvářeny a nádržka 7 musí být z materiálů, který nekontaminuje použitý fotopolymer 8.
Ve druhé variantě, Obr. 2, je řešení, které počítá se zdrojem 1 osvitu umístěným nad nádržkou 7 s fotopolymerem & Osvitová jednotka opět obsahuje zdroj i bodového UV záření o vlnové délce 365*^05 nm, stínítko 2 zabraňující nežádoucímu šíření UV záření do okolí a LCD panel 3 upravený tak, aby neobsahoval barevný filtr zabraňující průchodu UV záření. LCD panel 3, propojený s řídící jednotkou, má vysoké rozlišení, vyšší než 100 bodů na palec, a velikost úhlopříčky 9 až 65 palců. LCD panel 3 je překryt okénkem 4 z křemenného skla, které slouží k zajištění rovnosti vrstvy tištěného motivu, případně i pro upevnění fluoropolymerové fólie 6 po stranách. Tloušťka křemenného skla je volena 2 až 8 mm pro zachování mechanické odolnosti a dobré průchodnosti UV záření. Na okénku 4 je umístěna nepřilnavá, pro UV záření propustná, fluoropolymerová fólie 6 o tloušťce 0,1 až 1 mm, která slouží k zajištění nepřilnavosti se zatvrzenou vrstvou fotopolymeru a také umožní průchod UV záření. Požadavky na fluoropolymerovou fólii jsou propustnost UV záření, co možná nejlepší nepřilnavost se zatvrzeným fotopolymerem 8, tedy síla potřebná k odlepení 1 cm2 plochy musí být maximálně 3 N. Pro konkrétní provedení jsou vhodná z materiálů, stejně jako v první varianty, PFA, FEP, PCTFE. Pokud jde o velikost okénka 4 z křemenného skla a fluoropolymerové fólie 6, je vhodné, aby svou plochou plně překrývaly plochu zvoleného LCD panelu 3, a to z důvodu využití plného obrazu pro osvit nádržky s fotopolymerem, kdy tato nádržka je externí, je tedy umístěná vně osvitové jednotky a na Obr. 2 není znázorněna..
Toto řešení v 3D tiskárnách je složitější než první varianta, protože vyžaduje posun tiskové platformy ponořené ve fotopolymeru 8 a také je nutné neustále vyrovnanou hladinu fotopolymeru 8. Samotná osvitová jednotka je ale jednodušší a neobsahuje vrstvu se silikonovým gelem potřebnou ve výše uvedeném řešení, a to díky tomu, že fluoropolymerová fólie 6 je napnutá pomocí mechanického uchycení tak, aby byla v dokonalé rovině. Mechanické uchycení je provedeno například kovovým rámečkem 9. Toto řešení také umožňuje vysokou pružnost, které je zajištěno pružností samotnou fluoropolymerovou fólií 6. Dále řešení umožňuje tisknout neomezeně velké modely, jelikož tlak na vytištěný model je vyrovnán ponořením vytvrzené části modelu do nevytvrzeného fotopolymeru 8 a separace vrstvy od fluoropolymerové fólie 6 je šetrnější z důvodu větší pružnosti fólie, která není lepená silikonovým gelem. Nevýhodou je nutnost udržovat stejnou hladinu fotopolymeru 8, jelikož fotopolymer 8 v nádržce 7 není nikdy možné zcela využít a je tedy toto řešení náročnější na množství použitého fotopolymeru 8.
Schéma tohoto provedení osvitové jednotky je uvedeno na Obr. 2. Optický zdroj 1 ni? pracuje na vlnové délce 365*405 nm. Tatp vlnová délka umožňuje vytvrdit fotopolymery fotocitlivé na vlnovou délku 365/^05 nm, které jsou používané pro 3D tisk. Stínítko 2 zabraňuje nežádoucímu šíření světla o vlnové délce 365/405 nm. Optické záření vycházející z optického zdroje 1 dopadá na LCD panel 3 s vysokým rozlišením a bez barevného filtru, na kterém je zobrazen požadovaný vytvářený motiv, světlo prochází přes okénko 4 z křemenného skla, které propustí světlo o 4Φ vlnové délce 365/405 nm a přes nepřilnavou průhlednou fluoropolymerovou folii 6 vyrobenou například z materiálu PFA, Perfluoroalkoxy, tedy vinyl ether, nebo je z materiálu FEP, Fluorinated ethylene propylene. Tato fluoropolymerová fólie 6 obepíná okénko 4 z křemenného skla. Na fluoropolymerovou folii 6 jsou 3D motivy vytvářeny. Kovový rámeček 9 slouží k upnutí_fluoropolymerové folie 6 a současně umožňuje připojení k externí nádržce s fotopofymerem, kdy tato nádržka není součástí osvitové jednotky.
Průmyslová využitelnost Předkládané řešení je využitelné pro 3D tisk polymerních struktur pomocí 3D tiskáren typu SLA. Toto řešení umožňuje výrobu struktur s větším rozlišením a tedy s jemnějšími detaily než doposud bylo u komerčně dostupných 3D tiskáren možné. Také náklady na výrobu a provozní náklady jsou u předkládané osvitové jednotky nižší než u doposud používaných osvitových jednptek s projektory.
Tato osvitová jednotka je sice určena zejména pro tiskárny typu SLA, ale nevylučuje se její použití v jiných typech tiskáren, například v kombinovaných Polyjet tiskárnách, kde jeden typ materiálu může být nanášen tiskovými hlavicemi a jiný fotopolymer poté zatvrzen pomocí předkládané osvitové jednotky.
Claims (3)
1. Osvitová jednotka, zejména pro 3D tiskárny SLA, umístitelná pod osvěcovaným a vytvrzovaným fotopolymererry vyznačující se tím, že její osvitový zdroj je tvořen zdrojem (1) UV záření o vlnové délce v rozmezí 365 nm až 405 nm, kde tento zdroj (1) UV záření je opatřen stínítkem (2) z materiálu pohlcujícího UV záření a překrývá proti zdroji (1) UV záření umístěný LCD panel (3) s odstraněným barevným filtrem, kde rozlišení LCD panelu (3) je minimálně 200 bodů na palec a jeho úhlopříčka je v rozmezí 5 až 15 palců, tento LCD panel (3) je propojen s řídící jednotkou a je překryt okénkem (4) z křemenného skla o tloušťce v rozmezí 2 až 8 mm, které tvoří základnu nádržky (7) pro fotopolymer (8) a jehož horní plocha je překryta vrstvou (5) silikonového gelu o tloušťce 0,5 až 4 mm, na které je umístěna nepřilnavá, pro UV záření propustná, fluoropolymerová fólie (6) o tloušťce 0,1 až 0,6 mm, jejíž spodní strana je chemicky upravena pro upevnění na vrstvu (5) silikonového gelu se sílou potřebnou k odlepení 1 cm2 plochy od zatvrzeného fotopolymeru maximálně 3 N, přičemž obvodový rám nádržky (7) pro fotopolymer (8) je uspořádán nad okénkem (4) z křemenného skla a je k němu pevně uchycen.
2. Osvitová jednotka, zejména pro 3D tiskárny SLA, umístitelná nad osvěcovaným a vytvrzovaným fotopolymerem^ vyznačující se tím, že její osvitový zdroj je tvořen zdrojem (1) UV záření o vlnové délce v rozmezí 365 nm až 405 nm, kde tento zdroj (1) UV jzáření je opatřen stínítkem (2) z materiálu pohlcujícího UV záření a překrývá proti zdroji (1) UV záření umístěný LCD panel (3) s odstraněným barevným filtrem, kde rozlišení LCD panelu (3) je minimálně 100 bodů na palec a jeho úhlopříčka je v rozmezí 9 až 65 palců, tento LCD panel (3) je propojen s řídící jednotkou a je překryt okénkem (4) z křemenného skla o tloušťce v rozmezí 2 až 8 mm, na kterém je umístěna nepřilnavá, pro UV záření propustná, fluoropolymerová fólie (6) o tloušťce 0,1 až 0,6 mm, která je po celém svém obvodu za účelem dokonalého napnutí v rovině mechanicky upevněna a kde síla potřebná k odlepení 1 cm2 plochy zatvrzeného fotopolymeru (8) je maximálně 3 N. i · ,,,, .
3. Osvitová jednotka podle nároku vyznačující se tím, že okénko (4) z křemenného skla a fluoropolymerová fólie (6) svou plochou plně překrývají plochu LCD panelu (3).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-635A CZ2015635A3 (cs) | 2015-09-17 | 2015-09-17 | Osvitová jednotka zejména pro 3D tiskárny SLA |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-635A CZ2015635A3 (cs) | 2015-09-17 | 2015-09-17 | Osvitová jednotka zejména pro 3D tiskárny SLA |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ306289B6 CZ306289B6 (cs) | 2016-11-16 |
| CZ2015635A3 true CZ2015635A3 (cs) | 2016-11-16 |
Family
ID=57353909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2015-635A CZ2015635A3 (cs) | 2015-09-17 | 2015-09-17 | Osvitová jednotka zejména pro 3D tiskárny SLA |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2015635A3 (cs) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0586149A (ja) * | 1991-09-30 | 1993-04-06 | I C I Japan Kk | 光立体成形用樹脂組成物並びに立体成形体の形成方法 |
| WO1995015841A1 (fr) * | 1992-06-05 | 1995-06-15 | Finab Limited | Machine de fabrication d'objets par photopolymerisation selective de liquides ou poudres par couches |
| US5896663A (en) * | 1995-04-04 | 1999-04-27 | Aurafin Corporation | Process for making jewelry utilizing a soft photopolymer |
| US6399010B1 (en) * | 1999-02-08 | 2002-06-04 | 3D Systems, Inc. | Method and apparatus for stereolithographically forming three dimensional objects with reduced distortion |
| US8326024B2 (en) * | 2009-04-14 | 2012-12-04 | Global Filtration Systems | Method of reducing the force required to separate a solidified object from a substrate |
| ITVI20110115A1 (it) * | 2011-05-03 | 2012-11-04 | Dws Srl | Metodo perfezionato per la produzione di oggetti tridimensionali a strati e macchina stereolitografica perfezionata impiegante il suddetto metodo |
| FR2990375B1 (fr) * | 2012-05-11 | 2014-05-23 | Univ Lorraine | Utilisation d'un alliage metallique complexe a base d'aluminium pour la stereolithographie |
-
2015
- 2015-09-17 CZ CZ2015-635A patent/CZ2015635A3/cs unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ306289B6 (cs) | 2016-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6966807B2 (ja) | 付加製造装置及び方法 | |
| CN101791858B (zh) | 光学成形设备和成形基座 | |
| JP2006285262A (ja) | 低解像度投影画像を用いたソリッド・イメージングにおける不均一エッジの改善 | |
| CN204869689U (zh) | 数字光处理三维打印机 | |
| US10610341B2 (en) | More efficient method for producing three-dimensional objects by means of a rapid prototyping process | |
| EP3600844B1 (en) | 3d printing of an object having smooth, curved surfaces | |
| JP2020504042A (ja) | 3次元物体形成用の自己潤滑性基底層を用いる光硬化のための方法及び装置 | |
| US20170157862A1 (en) | Method for producing three-dimensional objects by rapid prototyping with increased efficiency | |
| JP2006312318A (ja) | 固体イメージングに使用するための気泡を含まない断面 | |
| CN106799835A (zh) | 一种基于点阵式显示屏的光固化3d打印机 | |
| KR20180002594A (ko) | 릴리스 기구를 갖는 적층 가공 장치 | |
| WO2017219618A1 (zh) | 一种成型方法 | |
| US8632959B2 (en) | Flexographic printing plate assembly | |
| WO2015180022A1 (zh) | 3d打印系统 | |
| US11235515B2 (en) | Methods, systems, and devices for three-dimensional object generation and physical mask curing | |
| EP3946906A1 (en) | Methods, systems and devices for three-dimensional object generation and physical mask curing | |
| CN111619108A (zh) | 一种新型光固化3d打印设备 | |
| WO2018145298A1 (zh) | 一种基于点阵式显示屏的光固化3d打印机 | |
| CZ2015635A3 (cs) | Osvitová jednotka zejména pro 3D tiskárny SLA | |
| US11433602B2 (en) | Stereolithography machine with improved optical group | |
| CZ28840U1 (cs) | Osvitová jednotka zejména pro 3D tiskárny SLA | |
| ES2958594T3 (es) | Un método de estereolitografía y máquina para la producción de un objeto tridimensional | |
| EP4126508B1 (en) | Apparatus for bottom-up stereolithography with an lcd light source with led matrix and tank with elastic membrane bottom with reduced and variable thickness, and method of use | |
| US20240246293A1 (en) | Techniques for additive fabrication utilizing lcd and/or led light sources and related systems and methods | |
| JP2005536777A (ja) | ステレオフレキソグラフィー |