面曝光成型的3D打印方法及3D打印装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种面曝光成型的3D打印方法及3D打印装置，其采用投影系统置于树脂槽上方从上往下投影图像实施3D打印，使零件在打印平台上由下而上打印成型，这样就不会发生零件和树脂槽分离的问题，大大提高了打印设备的稳定性，降低了打印设备的维护成本，而且可以适用于打印大重量、大体积的零件，应用范围广。

3D printing method for surface exposure forming and 3D printing device

The present invention provides a method for 3D printing surface exposure molding and 3D printing device, the resin is placed in the top slot projection system down from the projection image to implement 3D printing, printing in the printing of parts from bottom to top on the platform, so it will not happen and the problem of the separation of the resin tank parts, greatly improving the stability of printing equipment. Reduce the maintenance costs of printing equipment, but also suitable for printing large weight and large volume parts, wide range of application.

【技术实现步骤摘要】
面曝光成型的3D打印方法及3D打印装置
本专利技术涉及3D快速打印成型技术，特别是涉及一种面曝光成型的3D打印方法及3D打印装置。
技术介绍
目前，现有DLP(DigitalLightProcession)3D打印技术大多为底投影面曝光3D打印技术。即DLP投影仪固定在基座上，DLP投影仪并不移动，在每层曝光时，投影出相应的图像，保持相应的曝光时间，使液态光敏树脂固化，然后升降机构带动打印平台向上移动一定的距离，待液态光敏树脂流平后，打印平台下降到相应的位置，再次曝光，完成每层的固化，逐层叠加，直至打印完成。中国专利CN104085106A公开一种基于DLP原理的3D打印机，其利用DLP技术从底部向上投影到光敏树脂上使其固化，完成3D打印。由于现有技术是采用底投影曝光方式，成型工件是由下而上成型，在打印过程中需要成型工件和树脂槽分离，这样由于树脂固化后产生的粘贴力、液体内的张力与底部的压强等因素会产生成型工件和树脂槽之间吸力问题，很容易引起成型工件脱落而导致做件失败，或者树脂槽损坏，增加维护成本；同时，为了在投影区域与树脂之间制造一个含氧层，不得到不通过复杂的方法来达到该目的；其次，不能成型较重或较大的工件，工件是成型在做件平台底部的，因此成型的零件势必不可能太大或太重，否则极易造成成型工件脱落导致做件失败。第三，底投影DLP技术是自下而上的打印工件，这样的结构限制了树脂槽不能太深，导致树脂量少，当打印大件时会出现打印中没有树脂的情况，或者不能连续打印多个零件。因此，需要一种可打印重量大、体积大的大形工件的3D打印技术。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种面曝光成型的3D打印方法及3D打印装置，用于解决现有技术中难易打印大形工件的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种面曝光成型的3D打印方法，所述3D打印方法采用投影系统置于树脂槽上方从上往下投影图像实施3D打印，具体包括以下步骤：1)、计算机系统获取待打印数据模型切片后的每层图像数据，并且将每层图像数据传输给控制系统；2)、打印前，自动补液系统实时检测树脂槽内的树脂液位高度，并且将树脂液位高度反馈给控制系统；控制系统根据获取的树脂液位高度作出判断是否需要往树脂槽内添加树脂，如果判断需要，控制系统会向自动补液系统发送添加树脂的指令，开始添加树脂，直到自动补液系统检测到树脂液位高度达到设定高度后停止补液，则进行步骤3)；如果判断不需要添加树脂时，则直接进行步骤3)；3)、控制系统控制投影系统开始投影并且进行逐层打印；在打印每一层时，根据所述自动补液系统反馈的树脂液位高度来控制液位平衡系统维持树脂液位平衡；投影系统投影曝光预定时间，使曝光能量达到或超过树脂最小固化能量，使得当前层固化；控制系统控制打印平台下降一个层厚，控制系统再驱动刮刀涂覆系统将树脂表面不均匀处涂平；4)、重复步骤3的打印过程直至第一层光固化完成；逐层打印完后形成三维实体，控制系统驱动打印平台和树脂槽作相对背离运动，使整个三维实体脱离树脂液面，取下所述三维实体，至此完成作件过程。优选的，所述步骤1)中所述计算机系统获取每层图像数据的具体过程为：对所述待打印数据模型做数据添加支撑处理，添加完支撑后进行切片分成得到切片位图，并且根据投影图像的特点进行灰度处理，获取所述每层图像数据。优选的，所述步骤3)的逐层打印过程中，打印每层的具体过程为：所述控制系统将获取的所述每层图像数据传输给所述投影系统中，由投影系统中的面曝光装置向树脂槽内投射光，并且分别用至少两组时间参数来控制所述支撑和由所述待打印数据模型所得实体的曝光时间，并且控制曝光能量大于树脂最小固化能量。优选的，所述自动补液系统利用液位检测装置实时检测树脂液位高度，并且通过自动补液装置向树脂槽内添加树脂。优选的，所述步骤3)中根据所述自动补液系统反馈的树脂液位高度来控制液位平衡系统维持树脂液位平衡的步骤包括：所述控制系统通过控制树脂槽升降系统驱动所述树脂槽升降来维持树脂液位平衡或者控制系统通过控制升降机构驱动树脂槽内的平衡块来维持树脂液位平衡。本专利技术还提供一种面曝光成型的3D打印装置，其包括：盛放树脂的树脂槽；置于树脂槽内可升降的打印平台，以及驱动打印平台升降的Z轴升降系统；自动补液系统，包括补液槽以及连通树脂槽和补液槽的补液泵，以及用于检测树脂槽内树脂液位高度的液位传感器；用于向树脂槽内投射图像的投影系统，置于所述树脂槽的正上方；用于将树脂表面涂平的刮刀涂覆系统，置于树脂槽上；用于调节树脂槽内树脂液位高度平衡的液位平衡系统；控制系统，分别与自动补液系统、Z轴升降系统以及投影系统、刮刀涂覆系统、液位平衡系统和计算机系统相连。优选的，所述液位平衡系统包括伸入所述树脂槽内的平衡块以及驱动平衡块升降的升降机构。优选的，所述液位平衡系统包括驱动所述树脂槽升降的树脂槽升降系统。优选的，所述补液泵为蠕动泵、齿轮泵或隔膜泵螺杆泵。优选的，所述自动补液系统还包括置于补液槽上检测补液槽内液位高度的液位检测器以及与液位检测器相连的用于发出警报的报警系统。如上所述，本专利技术的面曝光成型的3D打印方法及3D打印装置，具有以下有益效果：本专利技术采用投影系统置于树脂槽上方从上往下投影图像实施3D打印，使零件在打印平台上由下而上打印成型，这样就不会发生零件和树脂槽分离的问题，大大提高了打印设备的稳定性，降低了打印设备的维护成本，而且可以适用于打印大重量、大体积的零件，应用范围广。附图说明图1显示为本专利技术面曝光成型的3D打印方法的步骤示意图。图2显示为本专利技术中的树脂液位高度检测的流程示意图。图3显示为本专利技术面曝光成型的3D打印装置的示意图。元件标号说明1自动补液系统2打印平台3Z轴升降系统4投影系统5刮刀涂覆系统6计算机系统7树脂槽升降系统8树脂槽S1～S7步骤具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，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专利技术的其他优点及功效。请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。本专利技术提供一种面曝光成型的3D打印装置，如图3所示，其可实现本专利技术的3D打印方法，本装置包括：盛放树脂的树脂槽8；置于树脂槽内可升降的打印平台2，以及驱动打印平台2升降的Z轴升降系统3；自动补液系统1，包括补液槽以及连通树脂槽和补液槽的补液泵，以及用于检测树脂槽内树脂液位高度的液位传感器；用于向树脂槽内投射图像的投影系统4，置于所述树脂槽8的正上方；用于将树脂表面涂平的刮刀涂覆系统5，置于树脂槽8上；用于调节树脂槽内树脂液位高度平衡的液位平衡系统；控制系统，自动补液系统1、Z轴升降系统3、投影系统4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面曝光成型的3D打印方法，其特征在于，所述3D打印方法采用投影系统置于树脂槽上方从上往下投影图像实施3D打印，具体包括以下步骤：1)、计算机系统通过数据处理获取待打印数据模型切片后的每层图像数据，并且将每层图像数据传输给控制系统；2)、打印前，自动补液系统实时检测树脂槽内的树脂液位高度，并且将树脂液位高度反馈给控制系统；控制系统根据获取的树脂液位高度作出判断是否需要往树脂槽内添加树脂，如果判断需要，控制系统会向自动补液系统发送添加树脂的指令，开始添加树脂，直到自动补液系统检测到树脂液位高度达到设定高度后停止补液，则进行步骤3)；如果判断不需要添加树脂时，则直接进行步骤3)；3)、控制系统控制投影系统开始投影并且进行逐层打印；在打印每一层时，根据所述自动补液系统反馈的树脂液位高度来控制液位平衡系统维持树脂液位平衡；投影系统投影曝光预定时间，使曝光能量达到或超过树脂最小固化能量，使得当前层固化；控制系统控制打印平台下降一个层厚，控制系统再驱动刮刀涂覆系统将树脂表面不均匀处涂平；4)、重复步骤3的打印过程直至第一层光固化完成；逐层打印完后形成三维实体，控制系统驱动打印平台和树脂槽作相对背离运动，使整个三维实体脱离树脂液面，取下所述三维实体，至此完成作件过程。...

【技术特征摘要】
1.一种面曝光成型的3D打印方法，其特征在于，所述3D打印方法采用投影系统置于树脂槽上方从上往下投影图像实施3D打印，具体包括以下步骤：1)、计算机系统通过数据处理获取待打印数据模型切片后的每层图像数据，并且将每层图像数据传输给控制系统；2)、打印前，自动补液系统实时检测树脂槽内的树脂液位高度，并且将树脂液位高度反馈给控制系统；控制系统根据获取的树脂液位高度作出判断是否需要往树脂槽内添加树脂，如果判断需要，控制系统会向自动补液系统发送添加树脂的指令，开始添加树脂，直到自动补液系统检测到树脂液位高度达到设定高度后停止补液，则进行步骤3)；如果判断不需要添加树脂时，则直接进行步骤3)；3)、控制系统控制投影系统开始投影并且进行逐层打印；在打印每一层时，根据所述自动补液系统反馈的树脂液位高度来控制液位平衡系统维持树脂液位平衡；投影系统投影曝光预定时间，使曝光能量达到或超过树脂最小固化能量，使得当前层固化；控制系统控制打印平台下降一个层厚，控制系统再驱动刮刀涂覆系统将树脂表面不均匀处涂平；4)、重复步骤3的打印过程直至第一层光固化完成；逐层打印完后形成三维实体，控制系统驱动打印平台和树脂槽作相对背离运动，使整个三维实体脱离树脂液面，取下所述三维实体，至此完成作件过程。2.根据权利要求1所述的面曝光成型的3D打印方法，其特征在于：所述步骤1)中计算机系统获取每层图像数据的具体过程为：对所述待打印数据模型做数据添加支撑处理，添加完支撑后进行切片分成得到切片位图，并且根据投影图像的特点进行灰度处理，获取所述每层图像数据。3.根据权利要求2所述的面曝光成型的3D打印方法，其特征在于：所述步骤3)的逐层打印过程中，打印每层的具体过程为：所述控制系统将获取的所述每层图像数据传输给所述投影系统中，由投影系统中的面曝光装置向树脂槽内投射光，并且分别用至少两组时间参数来...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾福昌，万欣，郁萌，潘恒，
申请(专利权)人：上海联泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31