一种基于点阵式显示屏的光固化3D打印机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于点阵式显示屏的光固化3D打印机，包括：计算机控制组件、点阵式显示屏组件、液槽成型组件、Z轴移动平台组件、机架组件，所述计算机控制组件将3D模型分割成一系列分层切片图像，并将所述分层切片图像数据传输给所述点阵式显示屏组件，驱动所述点阵式显示屏组件发光产生相应的曝光图案，从而使得所述液槽成型组件中所盛放的液态光固化材料按照所述曝光图案固化成型。本实用新型专利技术利用LED点阵式显示屏的点阵显示，直接实现数字光处理，从而去除了DLP系列控制芯片及DMD组件，大大简化了光学系统的复杂度，使得3D打印机的成本大幅降低，可以相对低成本地实现大幅面的光固化打印。

A light cured 3D printer based on dot matrix display screen

The utility model relates to a light curing 3D printers, dot matrix display which is based on a computer control module, dot matrix display module, liquid forming component, the Z axis platform assembly, a frame assembly, the computer control component 3D model will be divided into a series of slice images, and the image data slicing transfer to the dot matrix display module, driving the dot matrix display light exposure pattern corresponding to the component, so that the light curing material for liquid tank forming components in according to the exposure pattern forming. The utility model using LED dot matrix display dot matrix display, direct digital light processing, thereby removing the DLP series control chip and DMD components, greatly simplifies the complexity of the optical system, the 3D printer significantly reduce costs, can be relatively low-cost implementation of light curing printing large format.

【技术实现步骤摘要】
一种基于点阵式显示屏的光固化3D打印机
本技术涉及增材制造技术，具体涉及使用光固化方式进行3D打印的
，尤其涉及一种将LED显示屏的点阵显示直接用于数字光处理的快速成型3D打印机。
技术介绍
3D打印又名增材制造，属于快速成型技术，它以数字模型为基础，利用金属粉末、陶瓷粉末、塑料或液体光敏树脂等材料，逐层地打印出整个三维物体。3D打印的过程首先是通过计算机3D建模软件设计3D模型，再将该三维模型“切片”成逐层的截面，再根据分析截面信息得到加工路径，从而指导3D打印机逐层打印，通过逐层叠加最终形成三维物件。3D打印技术按照工作原理的不同可分为SLA（立体光刻成型）、LOM（叠层实体成型）、SLS（选择性激光烧结成型）、FDM（熔融沉积成型）、DLP（数字光处理成型）等。目前，3D打印技术应用最多的是光固化3D打印，广泛应用于模型制作、光学透镜、牙科、医疗、珠宝等行业。光固化3D打印使用的材料一般都是“光敏树脂”(Photopolymer)，通常为液态，配比一定的光引发剂，在光照射下发生聚合反应，完成固化。这种光固化3D打印成型技术包括SLA（立体光刻成型）和DLP（数字光处理成型）2种技术方向。SLA（立体光刻成型）的原理是，通过分层软件对3D模型进行分层切片，向液槽中注入液态光敏树脂，激光束按3D模型的分层切片数据在液态光敏树脂表面进行逐点扫描，并扩散成一个面，将树脂固化形成与分层切片数据像匹配的一个薄层。一层固化完毕后，工作台下移一个层厚的距离，进行下一层的制作，新固化的一层牢固地粘结在前一层上，如此反复成型出完整产品。DLP（数字光处理成型，DigitalLightProcession）的原理是，通过分层软件对3D模型进行分层切片，液槽中盛满液态光敏树脂，每一层切片图像数据通过DMD（数字微反射镜，DigitalMicromirrorDevice）进行数字处理，然后再把光投影出来，由DMD芯片实现曝光能量及曝光图形的控制，每次曝光固化一个薄层，一层固化完毕后，工作台移动一个层厚的距离，进行下一层的制作，新固化的一层牢固地粘结在前一层上，如此反复成型出完整产品。但是这2种方式普遍存在如下问题及缺陷：SLA（立体光刻成型）方式通常使用激光器做光源，设备成本高昂，因为是点成型，所以生产效率低下。DLP（数字光处理成型）方式通常使用LED做光源，但需要配置DLP系列控制芯片及DMD（数字微反射镜）组件等器件，实现数字光处理，因此，光学系统复杂，成本较高，并也难以实现大尺寸制品的打印。由此，随着3D打印技术应用的日益扩展，产业界迫切需要一种能够以低成本方式快速成型大尺寸制品的3D打印技术。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供了一种基于点阵式显示屏的光固化3D打印机，包括：计算机控制组件、点阵式显示屏组件、液槽成型组件、Z轴移动平台组件、机架组件，其中：所述点阵式显示屏组件、液槽成型组件、Z轴移动平台组件均固定安装在所述机架组件上；所述计算机控制组件包括控制设备，所述控制设备包括图像切片部件及打印控制部件，所述图像切片部件用于将待打印或待制作的3D模型分割成一系列具有一定厚度的分层切片图像；所述打印控制部件用于控制所述Z轴移动平台组件的升降，并将所述分层切片图像数据传输给所述点阵式显示屏组件，驱动所述点阵式显示屏组件按照该分层切片图像数据进行发光，产生相应的曝光图案，从而使得所述液槽成型组件所盛放的光固化材料按照所述曝光图案固化成型。在上述技术方案中，所述液槽成型组件包括液槽和成型平台，其中所述液槽用于盛放液态光固化材料，所述成型平台固定在Z轴移动平台组件的下端，由所述Z轴移动平台组件控制所述成型平台在所述液态光固化材料中的浸没深度，所述成型平台用于粘附并承载由所述液态光固化材料固化成形的制品，由所述成型平台移动所述制品在所述液槽内实现多层叠加成型。在上述技术方案中，所述机架组件包括底板、支架、点阵式显示屏固定板和外壳；其中，所述底板是所述机架组件的基座，所述支架和所述点阵式显示屏固定板固定安装在所述底板上，所述点阵式显示屏固定板用于固定安装所述点阵式显示屏组件和所述液槽成型组件，所述支架用于支撑固定Z轴移动平台组件。在上述技术方案中，所述点阵式显示屏组件为LED显示屏组件或者激光阵列或者主动发光单元阵列；所述点阵式显示屏组件的外形相应设置为矩形、正方形、平行四边形、六角形、环形、球台形或者条带形；所述点阵式显示屏组件发出的光源波长为紫外、蓝光、可见光和红外中的一种或者多种的叠加组合。在上述技术方案中，所述LED显示屏组件包括LED显示屏和LED驱动器；其中，所述LED显示屏组件与所述计算机控制组件相连，接收来自所述计算机控制组件的与3D模型截面图形相关的分层切片图像数据，经过所述LED驱动器处理，产生控制所述LED显示屏按3D模型截面图形发光的驱动信号，所述LED显示屏发出的光照射所述液态光固化材料使其进行固化。在上述技术方案中，所述LED显示屏选用波长为200nm～400nm的紫外线光源或波长为400～450nm的蓝光源，所述光固化材料为液态光固化树脂或光敏树脂。在上述技术方案中，所述点阵式显示屏组件上进一步设置有成像聚焦光学薄膜，所述成像聚焦光学薄膜为光学微透镜、微棱镜、菲涅尔镜、光纤面板或像素级衍射光栅中的一种或多种的组合。一种基于点阵式显示屏的光固化3D打印方法，包括步骤：通过分层软件对3D模型进行分层切片；每一层切片图像数据通过LED显示屏的点阵进行显示；将所述LED显示屏发出的光投射到盛有液态光固化材料的液槽中；控制所述LED显示屏对所述液态光固化材料的图形曝光能量，使被曝光的所述液态光固化材料固化形成一个薄层；将固化完毕的薄层移动一个层厚的距离，进行下一个薄层的曝光固化，新曝光固化的薄层牢固地粘结在前一薄层上，如此反复成型出完整产品。在上述技术方案中，对所述LED显示屏进行控制的参数包括亮度、曝光时间、灰度、曝光补偿、坏灯率中的一个或多个。本技术利用LED显示屏的点阵显示，直接实现数字光处理，从而去除了DLP系列控制芯片及DMD组件，大大简化了光学系统的复杂度，使得3D打印机的成本大幅降低。同时，因为LED显示屏技术已经比较成熟，大尺寸的LED显示屏在日常生活中也随处可见，因此可以相对低成本地实现大幅面的LED显示屏光固化打印。本技术取得了以下技术效果：1.简化了现有光固化3D打印机的光学系统设计及结构的复杂度，降低了系统制造和维护成本；2.能够低成本快速成型大幅面的制品，即LED显示屏能做多大就能实现多大尺寸的制品；3.因为不使用激光器作为光源，使设备成本大幅降低，4.因为结构简单，所以更容易实现稳定的成型品质。附图说明图1为本技术提供的3D打印机的系统结构示意图。图中标记：11-底板；12-支架；13-Z轴移动平台；14-固定板；15-LED显示屏；16-液槽；17-成型平台；18-制品。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本技术，下面结合附图及具体实施方式对本技术作进一步的详细描述。本技术提供了一种基于点阵式显示屏的光固化3D打印机，如图1所示，该3D打印机包括：计算机控制组件、点阵式显示屏组件、液槽成型组件、Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于点阵式显示屏的光固化3D打印机，其特征在于包括：计算机控制组件、点阵式显示屏组件、液槽成型组件、Z轴移动平台组件、机架组件，其中：所述点阵式显示屏组件、液槽成型组件、Z轴移动平台组件均固定安装在所述机架组件上；所述计算机控制组件包括控制设备，所述控制设备包括图像切片部件及打印控制部件，所述图像切片部件用于将待打印或待制作的3D模型分割成一系列具有一定厚度的分层切片图像；所述打印控制部件用于控制所述Z轴移动平台组件的升降，并将所述分层切片图像数据传输给所述点阵式显示屏组件，驱动所述点阵式显示屏组件按照该分层切片图像数据进行发光，产生相应的曝光图案，从而使得所述液槽成型组件所盛放的光固化材料按照所述曝光图案固化成型。

【技术特征摘要】
1.一种基于点阵式显示屏的光固化3D打印机，其特征在于包括：计算机控制组件、点阵式显示屏组件、液槽成型组件、Z轴移动平台组件、机架组件，其中：所述点阵式显示屏组件、液槽成型组件、Z轴移动平台组件均固定安装在所述机架组件上；所述计算机控制组件包括控制设备，所述控制设备包括图像切片部件及打印控制部件，所述图像切片部件用于将待打印或待制作的3D模型分割成一系列具有一定厚度的分层切片图像；所述打印控制部件用于控制所述Z轴移动平台组件的升降，并将所述分层切片图像数据传输给所述点阵式显示屏组件，驱动所述点阵式显示屏组件按照该分层切片图像数据进行发光，产生相应的曝光图案，从而使得所述液槽成型组件所盛放的光固化材料按照所述曝光图案固化成型。2.如权利要求1所述的基于点阵式显示屏的光固化3D打印机，其特征在于：所述液槽成型组件包括液槽和成型平台，其中所述液槽用于盛放液态光固化材料，所述成型平台固定在Z轴移动平台组件的下端，由所述Z轴移动平台组件控制所述成型平台在所述液态光固化材料中的浸没深度，所述成型平台用于粘附并承载由所述液态光固化材料固化成形的制品，由所述成型平台移动所述制品在所述液槽内实现多层叠加成型。3.如权利要求1或2所述的基于点阵式显示屏的光固化3D打印机，其特征在于：所述机架组件包括底板、支架、点阵式...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺晓宁，杨波，蔡俊林，蔡冰耀，朱祺楼，彭冲，
申请(专利权)人：深圳摩方材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44