一种多材料DLP三维打印方法及其打印设备技术

本发明专利技术提供一种多材料DLP三维打印方法及其打印设备，多材料DLP三维打印方法的核心是多料槽转换工艺，即在模型构筑台下方，设置有两个及以上盛装不同光敏树脂的树脂槽，这些树脂槽安装在一个由电机控制的水平运动机构上。每个树脂槽都能够在需要的时候直接移动到构筑台的下方，当一种材料打印完成，装有另一种材料的树脂槽就会平移到构筑台的下方，接替先前的材料继续接受投影仪的照射从而让打印作业继续进行。多材料DLP三维打印机整体布局按照下曝光式三维打印系统进行，将现有DLP三维打印设备的单一料槽结构和运动方式转变为多个料槽结构，可以进行多种树脂材料的打印，以满足模型的个性化需求，从而拓宽DLP三维打印技术的应用领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多材料DLP三维打印方法及基于该方法的打印设备，该打印设备包括机械结构组件、控制系统和DLP投影系统。本专利技术属于三维打印快速成型制造(快速增材制造技术)领域。
技术介绍
三维打印即快速成型(RapidPrototyping,RP)技术是一种自20世纪80年代末90年代初发展起来的先进制造技术。它是一种基于离散堆积思想的增材制造技术，一种“自下而上”的材料累加制造方法，即通过计算机技术，根据零件的三维数字模型把材料逐层连接累加，从而制造出实体零件。将制造过程由复杂的三维加工降低为一系列简单的二维层片的加工，由于二维层片的加工难度与零件实体结构的复杂程度基本无关，因此大大降低了零件实体的加工难度，从而能够以一种统一的、自动的方法完成形状结构各异的三维实体模型。目前，三维打印技术已经应用在工业制造、医疗、教育和艺术设计等领域。三维打印技术自诞生至今，经过十几年的发展已出现了多种不同的成型工艺，这其中光固化快速成型技术是发展最早、现阶段最成熟、应用最广泛的一种三维打印技术。该技术以光敏树脂液体为原材料，树脂的光敏特性使得材料在受到特殊波段的光照射后，会发生聚合反应出现固化。光固化技术一般通过振镜扫描技术或掩模版技术，即激光快速成型技术和面曝光快速成型技术控制光照区域，使树脂在可控的光照区域内聚合固化，通过逐层固化叠加后生成三维实体模型。相对于激光快速成型技术，面曝光快速成型技术能获得更快的成型的速度，消除了一个精确的X-Y运动控制子系统，设备结构和工艺过程更加简单化，不仅降低了硬件成本，而且稳定性高。基于数字光处理(DLP)技术的面曝光快速成形技术是近年迅速发展起来的制作小尺寸零件的整层液面曝光的光固化方法，零件的CAD模型经过计算机软件分层后，生成能反映层面形状的BMP图片数据文件，由该文件驱动动态视图生成器，均匀分布的面光源照射到动态视图发生器后，经光路系统聚焦在液面上生成图形动态掩膜，曝光后可一次固化整层零件；在每一层树脂固化完成后，金属托板会上升一个层厚的距离，新的液态树脂由于毛细作用会自动流入树脂槽和已固化树脂层的空隙中，以形成新的待固化层；然后逐层累加进行固化，最后制作出零件。目前，市场上的DLP三维打印机多为下曝光式三维打印系统，并且只能使用一种光敏树脂材料进行打印作业，无法同时使用多种光敏树脂材料进行打印，这严重制约了该技术的推广应用。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的第一目的是提供一种基于DLP技术的可以同时打印多种光敏树脂材料的三维打印方法。本专利技术的第二目的是提供一种基于上述三维打印方法的DLP三维打印机。为了实现本专利技术的第一目的，本专利技术提供了一种多材料DLP三维打印方法，该方法的核心是多料槽转换工艺，即在模型构筑台下方，设置有两个及以上盛装有不同光敏树脂的树脂槽，这些树脂槽安装在一个由电机控制的水平运动机构上。该工艺的模型成型采用自下而上的方式，即模型是以上下颠倒的方式在构建台上被打印出来的。每个树脂槽都能够在需要的时候直接移动到模型构筑台的下方，当一种材料打印完成，装有另一种材料的树脂槽就会平移到构筑台的下方，接替先前的材料继续接受投影仪的照射从而让打印作业继续进行。按照本专利技术提供的多材料DLP三维打印方法，该方法的多料槽转换工艺适用于不同层层间多材料打印作业，也适用于同一层层内多材料打印作业，以满足模型的个性化需求。为实现本专利技术的第二目的，本专利技术采用以下技术手段，以实现本专利技术提出的多材料DLP三维打印方法。一种多材料DLP三维打印机，该打印机包括竖直运动平台、模型构筑台、树脂槽、水平运动机构和DLP投影等。打印机整体布局按照下曝光式三维打印系统进行。可拆卸模型构筑台安装在一个可以竖直运动的平台下端。在模型构筑台下方，设置若干个盛装光敏树脂的树脂槽以便进行多材料打印作业，树脂槽的数量可根据具体模型打印需求而定，这些树脂槽安装在一个水平运动机构上，这个水平运动机构在电机的控制下实现精确走位。DLP投影设备安装在水平运动机构的下方。按照本专利技术提供的多材料DLP三维打印机，将现有DLP三维打印设备的单一料槽结构和运动方式转变为多个料槽结构，可以根据模型需求同时进行多种树脂的打印，以满足模型的个性化需求，从而拓宽DLP三维打印技术的应用领域。附图说明图1为按照本专利技术的多材料DLP三维打印机的一种优选实施例正视图图2为按照本专利技术的多材料DLP三维打印机的一种盛装多个料槽水平运动机构示意图图3为按照本专利技术的多材料DLP三维打印机的另一种盛装多个料槽水平运动机构示意图图4为按照本专利技术的多材料DLP三维打印方法的同一层层内多材料打印作业模型分解示意图具体实施方式本专利技术的核心是一种多材料DLP三维打印方法及其打印设备，为了使本领域的相关技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。参照图1，图1是多材料DLP三维打印机的一种优选实施例正视结构图。由于本专利技术提出的多材料DLP三维打印机可进行两种及以上的光敏树脂材料打印作业，具体树脂槽安装数量可根据实际模型打印的需要进行调整。本实施例以三个树脂槽为例进行说明。一种多材料DLP三维打印机，该打印机包括竖直运动平台1、模型构筑台2、第一树脂槽4、第二树脂槽5、第三树脂槽6、树脂槽安装架7、水平运动机构8和DLP投影设备9等。该打印机的整体布局按照下曝光式三维打印系统进行，模型构筑台2为可拆卸结构，模型构筑台2安装在一个能够进行竖直运动的竖直运动平台1的下端。所要制作的模型3设置在模型构筑台2的下端面，模型3以自下而上的方式进行打印。在模型构筑台2下方，设置若干个盛装光敏树脂的树脂槽以便进行多材料打印作业，树脂槽的数量可根据具体模型打印需求而定，树脂槽的数量为三个时，即第一树脂槽4、第二树脂槽5、第三树脂槽6。第一树脂槽4、第二树脂槽5、第三树脂槽6均安装在树脂槽安装架7上。树脂槽安装架7固定安装在一个水平运动机构8上，该水平运动机构8在电机的控制下实现精确走位。DLP投影设备9安装在水平运动机构8的下方。参照图2和图3，图2和图3示意了两种树脂槽安装架的结构形式。图2示意的是树脂槽安装架的一种结构形式，该结构形式外形呈矩形。三个树脂槽，即第一树脂槽4、第二树脂槽5、第三树脂槽6均匀等距安装在第一树脂槽安装架7上。第一树脂槽安装架7固定安装在水平运动机构8上。在图2示意的树脂槽安装架的结构形式中，水平运动机构8在电机的控制下作往复运动，实现三个树脂槽的精确更替。图3示意的是树脂槽安装架的另一种结构形式，该结构形式外形呈圆环形。三个树脂槽，即第一树脂槽4、第二树脂槽5、第三树脂槽6等中心距并且等角距安装在第二树脂槽安装架10上。第二树脂槽安装架10固定安装在水平运动机构8上。在图3示意的树脂槽安装架的结构形式中，水平运动机构8在电机的控制下围绕中心作旋转运动，实现三个树脂槽的精确更替。参照图1，多材料DLP三维打印机实现多材料三维打印的核心是多料槽转换工艺，该工艺是多材料DLP三维打印方法的直接体现。在执行多材料三维打印方法时，安装有第一树脂槽4、第二树脂槽5、第三树脂槽6的第一树脂槽安装架7会在水平运动机构8的带动下根据程序指令进行水平运动，每个树脂槽，即第一树脂槽4、第二树脂槽5、第三树脂槽6都本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多材料DLP三维打印方法，其特征在于：该方法的核心是多料槽转换工艺，即在模型构筑台下方，设置有两个及以上盛装有不同光敏树脂的树脂槽，这些树脂槽安装在一个由电机控制的水平运动机构上；该工艺的模型成型采用自下而上的方式，即模型是以上下颠倒的方式在构建台上被打印出来的；每个树脂槽都能够在需要的时候直接移动到模型构筑台的下方，当一种材料打印完成，装有另一种材料的树脂槽就会平移到构筑台的下方，接替先前的材料继续接受投影仪的照射从而让打印作业继续进行。

【技术特征摘要】
1.一种多材料DLP三维打印方法，其特征在于：该方法的核心是多料槽转换工艺，即在模型构筑台下方，设置有两个及以上盛装有不同光敏树脂的树脂槽，这些树脂槽安装在一个由电机控制的水平运动机构上；该工艺的模型成型采用自下而上的方式，即模型是以上下颠倒的方式在构建台上被打印出来的；每个树脂槽都能够在需要的时候直接移动到模型构筑台的下方，当一种材料打印完成，装有另一种材料的树脂槽就会平移到构筑台的下方，接替先前的材料继续接受投影仪的照射从而让打印作业继续进行。2.根据权利要求1所述的一种多材料DLP三维打印方法，其特征在于：，该方法的多料槽转换工艺适用于不同层层间多材料打印作业，也适用于同一层层内多材料打印作业，以满足模型的个性化需求。3.利用权利要求1所述方法进行的一种多材料DLP三维打印机，其特征在于：该打印机包括竖直运动平台(1)、模型构筑台(2)、第一树脂槽(4)、第二树脂槽(5)、第三树脂槽(6)、第一树脂槽安装架(7)、水平运动机构(8)和DLP投影设备(9)；该打印机的整体布局按照下曝光式三维打印系统进行，模型构筑台(2)为可拆卸结构，模型构筑台(2)安装在一个能够进行竖直运动的竖直运动平台(1)的下端；所要制作的模型(3)设置在模型构筑台(2)的下端面，模型(3)以自下而上的方式进行打印；在模型构筑台(2)下方，设置若干个盛装光敏树脂的树脂槽以便进行多材料打印作业，树脂槽的数量可根据具体模型打印需求而定，树脂槽的数量为三个时，即第一树脂槽(4)、第二树脂槽(5)、第三树脂槽(6)；第一树脂槽(4)、第二树脂槽(5)、第三树脂槽(6)均安装在树脂槽安装架7上；第一树脂槽安装架(7)固定安装在一个水平运动机构(8)上，该水平运动机构(8)在电机的控制下实现精确走位；DLP投影设备(9)安装在水平运动机构(8)的下方。4.根据权利要求3所述的一种多材料DLP三维打印机，其特征在于：树脂槽安装架的一种结构形式，该结构形式外形呈矩形；三个树脂槽，即第一树脂槽(4)、第二树脂槽(5)、第三树脂槽(6)均匀等距安装在第一树脂槽安装架(7)上；第一树脂槽安装架(7)固定安装在水平运动机构(8)上；水平运动机构(8)在电机的控制下作往复运动，实现三个树脂槽的精确更替。5.根据权利要求3所述的一种多材料DLP三维打印机，其特征在于：树脂槽安装架的另一种结构形式，该结构形式外形呈圆环形；三个树脂槽，即第一树脂槽(4)、第二树脂槽(5)、第三树脂槽(6)等中心距并且等角距安装在第二树脂槽安装架10上；第二树脂槽安装架(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：高扬，边艳华，李腾飞，贺丽娟，梁吉祥，赵进炎，赵新，王琳，
申请(专利权)人：北京恒创增材制造技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11