光固化型三维打印方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种光固化型三维打印方法和设备。该方法包括以下步骤：获得打印对象的三维模型数据；将该三维数据模型划分为多层；对该三维数据模型的至少部分层，识别尺寸达到一阈值的底壳区域和用于支撑该底壳区域的一个或多个支持部在该层的岛型区域；在各岛型区域与该底壳区域之间划定分隔区域；在第一时期曝光各岛型区域与该底壳区域，在第二时期曝光各分隔区域，该第一时期早于该第二时期。

Light curing three dimensional printing method and equipment

The present invention relates to an optical curing type three-dimensional printing method and equipment. The method comprises the following steps: obtaining 3D model data print object; the 3D data model is divided into multiple layers; at least in part on the 3D data model, identify the size reaches a threshold value and pan area for supporting the bottom shell region of one or more support in the island area of the layer in the separated region; delimit island region and the pan area; in the first period of exposure the island region and the pan area, exposure of the separated regions in the second periods, the first period early in the second period.

【技术实现步骤摘要】
光固化型三维打印方法和设备
本专利技术涉及光固化型三维打印方法和设备，尤其是涉及光固化型三维打印设备的图像曝光系统。
技术介绍
三维打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，三维打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成各种形状复杂的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。目前三维打印技术的成型方式仍在不断演变，所使用的材料也多种多样。在各种成型方式中，光固化法是较为成熟的方式。光固化法是利用光固化树脂被紫外激光照射后发生固化的原理，进行材料累加成型，具有成型精度高、表面光洁度好、材料利用率高等特点。图1示出光固化型三维打印设备的基本结构。这一三维打印设备100包括用于容纳光固化树脂的物料槽110、用于使光固化树脂固化的图像曝光系统120、以及用于连接成型工件的升降台130。图像曝光系统120位于物料槽110上方，并可照射光束图像使物料槽110液面的一层树脂被固化。每次图像曝光系统120照射光束图像致使一层树脂固化后，升降台130都会带动成型的那层树脂略微下降，并通过刮板131使固化后的工件顶面均匀铺展光固化树脂，等待下一次照射。如此循环，将会得到逐层累加成型的三维工件。然而，光固化树脂在固化过程会有一定的收缩，收缩率一般在2-8％，其产生的收缩应力对周围的光固化树脂产生作用力。当大面积树脂一并固化时，这种应力会十分显著，从而导致固化后树脂出现翘曲、变形。尤其是，对于大面积的表面，如果其周围有一些较细小的支持物件，将被表面收缩改变原来位置，影响打印精度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种光固化型三维打印方法和设备，可以改善光固化树脂在大面积表面处的变形问题。本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种光固化型三维打印方法，包括以下步骤：获得打印对象的三维模型数据；将该三维数据模型划分为多层；对该三维数据模型的至少部分层，识别尺寸达到一阈值的底壳区域和用于支撑该底壳区域的一个或多个支持部在该层的岛型区域；在各岛型区域与该底壳区域之间划定分隔区域；在第一时期曝光各岛型区域与该底壳区域，在第二时期曝光各分隔区域，该第一时期早于该第二时期。在本专利技术的一实施例中，该第二时期的至少一部分和该第一时期重叠。在本专利技术的一实施例中，该第二时期和该第一时期不重叠。在本专利技术的一实施例中，对该三维数据模型从底层开始的数层，同时曝光整层。在本专利技术的一实施例中，在第一时期曝光各岛型区域与该底壳区域的步骤包括：将各岛型区域与该底壳区域分为互补的第一图案和第二图案，且通过该第一时期的第一子时期曝光该第一图案，通过该第一时期的第二子时期曝光该第二图案。在本专利技术的一实施例中，在第一时期曝光各岛型区域与该底壳区域的步骤包括：将该底壳区域分为互补的第一图案和第二图案，且通过该第一时期的第一子时期曝光该第一图案，通过该第一时期的第二子时期曝光该第二图案；通过该第一时期的第一子时期和第二子时期曝光各岛型区域。在本专利技术的一实施例中，该第一图案和该第二图案为棋盘格中对角的方格。在本专利技术的一实施例中，每一方格的一维尺寸为2-20个像素。在本专利技术的一实施例中，该第一图案为被井字形条纹隔开的方格，该第二图案为井字形条纹。在本专利技术的一实施例中，每一方格的一维尺寸为10-50个像素，每一井字形条纹的宽度为2-10个像素。在本专利技术的一实施例中，该支持部位于该三维模型的边缘。如权利要求1所述的方法，其特征在于，该支持部位于该三维模型的非边缘。本专利技术提出一种光固化型三维打印设备，包括：用于获得打印对象的三维模型数据的模块；用于将该三维数据模型划分为多层的模块；用于对该三维数据模型的至少部分层，识别尺寸达到一阈值的底壳区域和用于支撑该底壳区域的一个或多个支持部在该层的岛型区域的模块；用于在各岛型区域与该底壳区域之间划定分隔区域的模块；用于控制图像曝光系统在第一时期曝光各岛型区域与该底壳区域，在第二时期曝光各分隔区域的模块，该第一时期早于该第二时期。本专利技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，通过识别那些大面积底壳区域以及已成型的支持部连接的岛型区域，在二者间划定分隔区域。在曝光时先曝光其它区域，再曝光分隔区域，从而尽量减小大面积区域整体曝光时的收缩对支持部造成的牵拉应力问题。同时，本专利技术将大面积区域的曝光分成至少两次曝光，每次曝光时对互不相邻的小区域进行曝光，显著降低了大面积区域曝光固化时的收缩累积。附图说明为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明，其中：图1示出光固化型三维打印设备的基本结构。图2示出本专利技术第一实施例的光固化型三维打印方法流程图。图3A示出根据本专利技术一实施例的三维数据模型。图3B示出根据本专利技术一实施例的三维数据模型分层示意图。图4A、4B示出根据本专利技术一实施例的三维数据模型区域识别示意图。图5示出本专利技术第二实施例的光固化型三维打印方法流程图。图6示出本专利技术第三实施例的光固化型三维打印方法流程图。图7示出本专利技术第四实施例的光固化型三维打印方法流程图。图8示出根据本专利技术一实施例的图案区分示意图。图9A和图9B示出根据本专利技术一实施例的分区曝光过程。图10示出根据本专利技术另一实施例的图案区分示意图。图11A和图11B示出根据本专利技术另一实施例的图案区分示意图。具体实施方式本专利技术的实施例描述一种光固化型三维打印方法，可以降低光固化树脂在大面积固化时产生的内应力，从而改善了打印工件翘曲和变形的程度。图1示出光固化型3D打印设备的基本结构。这一3D打印设备100包括用于容纳光固化树脂的物料槽110、用于使光固化树脂固化的图像曝光系统120、以及用于连接成型工件的升降台130。图像曝光系统120位于物料槽110上方，并可照射光束图像使物料槽110液面的一层光固化树脂被固化。每次图像曝光系统120照射光束图像致使一层光固化树脂固化后，升降台130都会带动成型的那层光固化树脂略微下降，并通过刮板131使固化后的工件顶面均匀铺展光固化树脂，等待下一次照射。如此循环，将会得到逐层累加成型的三维工件。图像曝光系统120可以照射光束图像至光固化树脂，形成所需的曝光图案。图像曝光系统120可以使用能够形成光束图像的各种已知技术。举例来说，在一个实施例中，图像曝光系统120可以使用数字光处理(DigitalLightProcession,DLP)投影技术。DLP投影成像技术是使用数字微镜元件(DigitalMicromirrorDevice,DMD)控制对光的反射来实现的。数字微镜元件可视为一镜面。这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的。每一个微镜代表一个像素，图像就由这些像素所构成。在另一个实施例中，图像曝光系统120还可以使用液晶(LCD)投影技术。液晶面板中包含了许多像素，每个像素可以单独控制偏振光的偏振方向，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光固化型三维打印方法，包括以下步骤：获得打印对象的三维模型数据；将该三维数据模型划分为多层；对该三维数据模型的至少部分层，识别尺寸达到一阈值的底壳区域和用于支撑该底壳区域的一个或多个支持部在该层的岛型区域；在各岛型区域与该底壳区域之间划定分隔区域；在第一时期曝光各岛型区域与该底壳区域，在第二时期曝光各分隔区域，该第一时期早于该第二时期。

【技术特征摘要】
1.一种光固化型三维打印方法，包括以下步骤：获得打印对象的三维模型数据；将该三维数据模型划分为多层；对该三维数据模型的至少部分层，识别尺寸达到一阈值的底壳区域和用于支撑该底壳区域的一个或多个支持部在该层的岛型区域；在各岛型区域与该底壳区域之间划定分隔区域；在第一时期曝光各岛型区域与该底壳区域，在第二时期曝光各分隔区域，该第一时期早于该第二时期。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该第二时期的至少一部分和该第一时期重叠。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该第二时期和该第一时期不重叠。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对该三维数据模型从底层开始的数层，同时曝光整层。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一时期曝光各岛型区域与该底壳区域的步骤包括：将各岛型区域与该底壳区域分为互补的第一图案和第二图案，且通过该第一时期的第一子时期曝光该第一图案，通过该第一时期的第二子时期曝光该第二图案。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一时期曝光各岛型区域与该底壳区域的步骤包括：将该底壳区域分为互补的第一图案和第二图案，且通过该第一时期的第一子时期曝光该第一图案，通过该第一时期的第二子时...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯锋，
申请(专利权)人：上海普利生机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31