3D打印设备及方法技术

本发明专利技术涉及一种3D打印设备及方法。该一种3D打印方法使用幕帘涂覆器在成型缸的固化平面上涂覆光敏感型工作液，所述幕帘涂覆器具有出液口，从所述出液口挤出的工作液形成幕帘，随着所述幕帘涂覆器与所述固化平面的相对运动，所述幕帘均匀涂覆在所述固化平面上形成涂覆层，在涂覆过程中，控制所述幕帘的高度小于50mm。本发明专利技术研究发现，幕帘涂覆过程中并非幕帘越高其状态越稳定，满足条件的短的幕帘，如高度小于50mm的幕帘，其稳定性更优，并且能够节约设备空间，使幕帘涂覆的方法更加经济和实用。

【技术实现步骤摘要】
3D打印设备及方法
本专利技术涉及3D打印
，尤其是涉及一种3D打印设备及方法。
技术介绍
SLA(立体光固化)技术是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作，是常见的3D打印技术之一。常用的SLA设备通常包括光源、用于容纳光敏树脂的液槽，控制器以及一个可升降的支撑平台，支撑平台上放置成型缸(又称工作缸或制造缸)。3D打印时，将液态光敏树脂盛满在一个液槽中，控制光束在树脂液面上扫描，扫描的轨迹及光斑的有无均由控制器来控制，光斑照射的地方，液体固化。固化开始时，控制成型缸的固化平面下一个层厚的深度，光斑在液面上选择性照射并固化液体；当一层扫描完成后，未被照射的地方仍是液态树脂；接着控制成型缸下降一层高度，在已固化成形的层面上又涂覆一层树脂，然后再进行该层的光照扫描，使新固化的一层牢固地粘在之前的固化层上，如此重复直到整个三维物体制造完毕，得到一个三维实体。目前在光固化技术中，如何在加工中的三维物体顶层表面上实现下一层液体树脂的涂覆是人们关系的研究课题，通常采用的做法是利用刮刀以一个层厚的高度掠过三维物体来实施。然而这种做法的缺点是，刮刀在推进时前方堆积有大量的液体树脂，容易在刮刀和三维物体之产生作用力，尤其是在三维物体的边缘，这种作用力会使之变形或者损坏，同时还可能导致液面不平整。这些问题可以通过减缓刮刀的涂覆速度来实现，但意味着在涂覆过程中将浪费更多的时间，从而降低SLA工艺效率。实际操作过程中，为了实现较好的涂覆效果，刮刀式的涂覆过程耗时巨大，占据整个加工工艺时间一半以上。这个问题随着高粘度树脂在SLA中的使用而变得更加突出。高粘度树脂材料产品具有更好的性能，但显而易见的是，材料的高粘度在一定程度上降低了刮刀的涂覆速度。使用帘式涂覆的方法可以克服上述问题。使用帘式涂覆的方法关键在于液体幕帘的稳定性，同时要兼顾考虑该方法在光固化设备中实施的便捷性和实用性。Materialize公司在专利WO9729901A1中提及了一方法，并根据此方法开发了Mammoth光固化设备。对于幕帘的稳定性，Materialize公司认为，帘体越高，其状态越稳定，短的帘体不够“固定”，容易在作用力下发生拉拽现象，导致幕帘破坏和液体飞溅。基于这种认识，Mammoth设备中使用了较高的幕帘设计，其高度为125mm。然而Materialize公司采用的幕帘涂覆方法实际过程中存在如下问题：1、涂覆开始前，需要一段长的初始距离来使幕帘达到稳定状态；2、形成的幕帘容易受到空气阻力的影响。前者使得光固化设备必须设置更为庞大的空间来容纳初始距离，后者使得设计者们必须在涂覆装置中设计一个防护罩，用于减小空气阻力的影响，但这些解决措施使得其帘式涂覆方法的经济性和实用性大大降低。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种能够使幕帘快速达到稳定状态且不易受空气阻力影响的3D打印设备及方法。本专利技术为解决上述技术问题的技术方案是：一种3D打印方法，包括如下步骤：使用幕帘涂覆器在成型缸的固化平面上涂覆光敏感型工作液，所述幕帘涂覆器具有出液口，从所述出液口挤出的工作液形成幕帘，随着所述幕帘涂覆器与所述固化平面的相对运动，所述幕帘均匀涂覆在所述固化平面上形成涂覆层，在涂覆过程中，控制所述幕帘的高度小于50mm；使用光源在所述涂覆层的预设位点进行选择性光照，使预设位点处的所述工作液固化成型；控制所述固化平面下降一层新近涂覆的涂覆层的高度，在已固化成型的涂覆层上继续涂覆工作液，形成新的涂覆层，并使用所述光源在预设位点照射所述新的涂覆层；重复上述动作直至完成所需的3D打印。在其中一个实施例中，所述幕帘涂覆器或所述幕帘的运动速度v满足：v≥2·σρ·t]]>其中，t为所述幕帘的厚度，σ为所述幕帘的表面张力，ρ为所述工作液的密度。在其中一个实施例中，所述幕帘的厚度根据待形成的涂覆层的厚度设计，所述幕帘的厚度与所述涂覆层的厚度相等。在其中一个实施例中，所述3D打印方法还包括在涂覆之前使所述幕帘达到稳定状态的步骤，具体是在涂覆之前，在所述出液口出液之后，将所述幕帘涂覆器以非稳定态加速运行预设距离，直至从所述出液口挤出的幕帘达到稳定状态。本专利技术还提供了一种3D打印设备，其包括成型缸、光源、储液容器及幕帘涂覆器；所述成型缸的支撑组件为可升降式结构；所述光源及所述幕帘涂覆器位于所述成型缸的上方；所述幕帘涂覆器具有进液口和出液口且内部设有与所述进液口及所述出液口连通的压力均衡槽，所述出液口与所述成型缸的固化平面之间的距离小于50mm；所述储液容器与所述幕帘涂覆器的进液口之间通过输液管道连通。在其中一个实施例中，所述幕帘涂覆器包括第一涂覆头和第二涂覆头；所述第一涂覆头内设有第一压力槽，所述第二涂覆头内设有第二压力槽，所述第一涂覆头与所述第二涂覆头固定连接且第一压力槽与所述第二压力槽对应配合构成所述压力均衡槽，所述第一涂覆头的底部与所述第二涂覆头的底部之间具有连通所述压力均衡槽的间隙，该间隙形成所述出液口；所述进液口设在所述第一涂覆头上，且所述进液口的数量至少为一个，若所述进液口有多个，多个所述进液口在所述第一涂覆头上均匀分布，相邻的进液口之间的距离不超过100mm。在其中一个实施例中，所述第一压力槽及所述第二压力槽均为半圆柱形槽，所述第一压力槽与所述第二压力槽配合构成圆柱形的所述压力均衡槽。在其中一个实施例中，所述幕帘涂覆器还包括内衬片，所述内衬片设在所述第一涂覆头与所述第二涂覆头之间，用以调节所述第一涂覆头的底部与所述第二涂覆头的底部之间的间隙的宽度。在其中一个实施例中，所述第一涂覆头、所述内衬片及所述第二涂覆头之间通过多个等距设置的螺丝固定连接，相邻的螺丝之间相距不超过50mm，且所述螺丝所在位置与所述压力均衡槽之间的距离不超过10mm。在其中一个实施例中，所述压力均衡槽的内径为5～7mm。在本专利技术大量的理论和实践过程中，意外的发现，幕帘涂覆过程中并非幕帘越高其状态越稳定，满足条件的短的幕帘，如高度小于50mm的幕帘，其稳定性更优，并且能够节约设备空间，使幕帘涂覆的方法更加经济和实用。附图说明图1为一实施例的幕帘涂覆的原理示意图；图2为一实施例的幕帘涂覆器的剖视图；图3为图2所示幕帘涂覆器的另一视角的剖视图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。一实施例的3D打印方法，使用幕帘涂覆的原理，具体包括如下步骤：步骤一：使用幕帘涂覆器在成型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印方法，其特征在于，包括如下步骤：使用幕帘涂覆器在成型缸的固化平面上涂覆光敏感型工作液，所述幕帘涂覆器具有出液口，从所述出液口挤出的工作液形成幕帘，随着所述幕帘涂覆器与所述固化平面的相对运动，所述幕帘均匀涂覆在所述固化平面上形成涂覆层，在涂覆过程中，控制所述幕帘的高度小于50mm；使用光源在所述涂覆层的预设位点进行选择性光照，使预设位点处的所述工作液固化成型；控制所述固化平面下降一层新近涂覆的涂覆层的高度，在已固化成型的涂覆层上继续涂覆工作液，形成新的涂覆层，并使用所述光源在预设位点照射所述新的涂覆层；重复上述动作直至完成所需的3D打印。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印方法，其特征在于，包括如下步骤：使用幕帘涂覆器在成型缸的固化平面上涂覆光敏感型工作液，所述幕帘涂覆器具有出液口，从所述出液口挤出的工作液形成幕帘，随着所述幕帘涂覆器与所述固化平面的相对运动，所述幕帘均匀涂覆在所述固化平面上形成涂覆层，在涂覆过程中，控制所述幕帘的高度小于50mm；使用光源在所述涂覆层的预设位点进行选择性光照，使预设位点处的所述工作液固化成型；控制所述固化平面下降一层新近涂覆的涂覆层的高度，在已固化成型的涂覆层上继续涂覆工作液，形成新的涂覆层，并使用所述光源在预设位点照射所述新的涂覆层；重复上述动作直至完成所需的3D打印。2.如权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述幕帘涂覆器或所述幕帘的运动速度v满足：v≥2·σρ·t]]>其中，t为所述幕帘的厚度，σ为所述幕帘的表面张力，ρ为所述工作液的密度。3.如权利要求2所述的3D打印方法，其特征在于，所述幕帘的厚度根据待形成的涂覆层的厚度设计，所述幕帘的厚度与所述涂覆层的厚度相等。4.如权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，还包括在涂覆之前使所述幕帘达到稳定状态的步骤，具体是在涂覆之前，在所述出液口出液之后，将所述幕帘涂覆器以非稳定态加速运行预设距离，直至从所述出液口挤出的幕帘达到稳定状态。5.一种3D打印设备，其特征在于，包括成型缸、光源、储液容器及幕帘涂覆器；所述成型缸的支撑组件为可升降式结构；所述光源及所述幕帘涂覆器位于所述成型缸的上方；所述幕帘涂覆器具...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓兰，
申请(专利权)人：长沙远达华信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43