一种内部旋转光固化3D打印方法和设备技术

本发明专利技术公开一种内部旋转光固化3D打印方法和设备，属于3D打印领域。其中所述方法包括：获取所述待打印物体的三维模型数据；根据所述待打印物体的三维模型数据，将所述待打印物体分割成由基本几何形体构成的模块；根据所述模块的形状确定激光器的扫描轨迹及相应的固化深度；根据所述固化深度确定激光功率：根据所述激光功率得到激光扫描器的电脉冲扫描信号数据；根据所述电脉冲扫描信号数据及扫描轨迹将激光束导入溶液在所述溶液中进行平移和旋转，并保证激光的出射窗口与所述模块的表面相切，从而完成光固化。本发明专利技术的内部旋转3D打印方法和设备，得到的打印物体其层间应力更小，受力更加均匀，且能够避免二次固化所带来的形变问题。

An internal rotated light curing 3D printing method and equipment

The invention discloses an internal rotation curing 3D printing method and equipment, belonging to the field of 3D printing. The method includes: obtaining the three-dimensional model data of the object to be printed; dividing the object to be printed into a module consisting of the basic geometric form according to the three-dimensional model data of the object to be printed; and determining the scan track of the laser and the corresponding curing depth according to the shape of the module; The laser power is determined by the curing depth: the electric pulse scanning signal data of the laser scanner is obtained by the laser power. The laser beam is transferred and rotated in the solution according to the scanning signal data and the scanning path of the electric pulse, and the output window of the laser is tangent to the surface of the module, and the laser beam is cut from the surface of the module. And finish the light curing. The internal rotation 3D printing method and equipment of the invention have the printing object with smaller interlayer stress and more uniform force, and can avoid the deformation problem caused by the two curing.

【技术实现步骤摘要】
一种内部旋转光固化3D打印方法和设备
本专利技术涉及3D打印领域，具体涉及一种内部旋转光固化3D打印方法和设备。
技术介绍
现有的光固化3D打印多为SLA、DLP以及一种新型的光固化技术CLIP。SLA为立体平板印刷技术，通过激光器扫描进行光固化，DLP属于数字投影技术，将需固化内容进行投影，来完成光固化。CLIP是连续液界面生产工艺，其最大特点是无需在吸收一定激光后再次接触氧气等阻聚剂使得反应完全，其速度约为SLA以及DLP的100倍，其层厚最薄为0.25mm，平面精度约为0.5mm。上述的3D打印技术存在三个问题：一是打印过程为层积叠加，其层间应力过大，容易对结构造成损伤或使得打印出的成品不够稳固；二是打印过程过慢；三是通过阻聚剂停止反应，导致光吸收不够完全，在之后会造成一定影响，有时甚至需要进行二次固化。因此，现有技术亟待发展。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术的不足，提供一种内部旋转光固化3D打印方法，旨在至少解决上述现有技术中存在的问题之一。为了解决上述的技术问题，本专利技术提出的基本技术方案为：一种光固化3D打印方法，包括以下步骤：获取所述待打印物体的三维模型数据；根据所述待打印物体的三维模型数据，将所述待打印物体分割成由基本几何形体构成的模块；根据所述模块的形状确定激光器的扫描轨迹及相应的固化深度；根据所述固化深度确定激光功率，所述激光功率应满足：Iexp(-cL)≤η，其中I是激光功率，c为溶液的吸收因子，L为固化深度，η为溶液固化所需的最小能量；根据所述激光功率得到激光扫描器的电脉冲扫描信号数据；根据所述电脉冲扫描信号数据及扫描轨迹将激光束导入溶液中在所述溶液中进行平移和旋转，并保证激光的出射窗口与所述模块的表面相切，从而完成光固化。本专利技术还提供一种内部旋转光固化3D打印设备，所述内部旋转光固化3D打印设备用到上述的内部旋转光固化3D打印方法。本专利技术的有益效果是：本专利技术的光固化3D打印方法和设备，摒弃了现有技术中层积成型的特点，通过将待打印物体的三维模型分割成以基本几何形体构成的模块，根据激光器的扫描轨迹将激光束在溶液中进行平移和旋转从而实现对待打印物体的光固化打印，所得到的打印物体其层间应力更小，受力更加均匀，粘合性更好，极大地提升了材料的强度与硬度，在打印过程中根据固化深度控制激光的入射功率，使得激光束以直线穿过所需固化深度的范围后，其能量值低于溶液的阀值从而完成固化，避免了二次固化所带来的形变等问题。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种光固化3D打印方法流程图。图2为本专利技术实施例提供的一种光固化3D打印设备的主视图。图3为本专利技术实施例提供的一种光固化3D打印设备的俯视图。图4为本专利技术另一实施例提供的一种光固化3D打印设备结构示意图。具体实施方式以下将结合附图1至3和实施例对本专利技术做进一步的说明，但不应以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术实施例提供一种光固化3D打印方法(英文名：RotatedlaserInternalPrinter，简称RLIP)，其包括：步骤S101:获取所述待打印物体的三维模型数据。具体的，在本专利技术的一些实施例中，通过CAD设计出待打印物体的三维实体模型，并获取所述三维模型中各个点的坐标数据。步骤S102：根据所述待打印物体的三维模型数据，将所述待打印物体分割成由基本几何形体构成的模块。步骤S103：根据所述模块的形状确定激光器的扫描轨迹及相应的固化深度。具体的，在本专利技术的实施例中，根据物体形状及大小，设计相关程序，将待打印物体分割成以圆柱体、立方体等基本元素构成的若干个模块，从而确定激光的扫描轨迹及固化深度。步骤S104：根据所述固化深度确定激光功率，所述激光功率应满足：Iexp(-cL)≤η，其中I是激光功率，c为溶液的吸收因子，L为固化深度，η为溶液固化所需的最小能量。具体的，在本专利技术的实施例中，事先确定激光的功率，使得当激光扫描器射出指定功率的激光后，该激光束以直线穿过所需固化深度的范围后，其能量值低于溶液的阀值，即溶液固化所需的最小能量，从而完成对该处位置的固化。步骤S105：根据所述激光功率得到激光扫描器的电脉冲扫描信号数据。步骤S106：根据所述电脉冲扫描信号数据及扫描轨迹将激光束导入溶液中在所述溶液中进行平移和旋转，并保证激光束的出射窗口与所述模块的表面相切，从而完成光固化。具体的，在本专利技术的实施例中，所述激光束从出射窗口垂直出射。通过控制激光器的旋转和平移实现激光束的旋转和平移以实现对待打印物体的光固化。本专利技术实施例还提供一种内部旋转光固化3D打印设备，所述光固化3D打印设备用到上述的内部旋转光固化3D打印方法，其包括底座11、安装于所述底座上用于盛装溶液的料槽1、旋转激光发生装置、外部移动装置，所述溶液为能够在激光的照射下固化的液体。如图2、图3所示，为专利技术一实施例提供的光固化3D打印设备的主视图及俯视图。其中，在本实施例中，所述料槽1呈圆柱形，所述溶液为光敏树脂。所述旋转激光发生装置包括自上而下依次连接的旋转装置9、激光器5、光道4、反射镜3、探头末端2，所述激光器5输出激光后经光道传输到达反射镜3，经过反射镜3反射的光线经探头末端2的出射窗口进入溶液中开始对溶液进行固化，其中，所述旋转装置9可控制激光探头进行360°旋转，所述反射镜3带有电动俯仰装置(图中未示出)，其可从初始角度0°(与垂直方向夹角)逆时针旋转60°。为保证出射光与出射窗口垂直，探头末端2也需旋转，其旋转方向与反射镜一致，旋转角度是反射镜3的两倍。所述外部移动装置与旋转激光发生装置固定连接，其包括旋转机构10、与所述旋转机构10相连接的滚珠丝杠7、与所述滚珠丝杠7相连接的导轨6以及升降杆8，所述滚珠丝杠7将旋转机构10的回转运动转化为直线运动从而带动旋转激光发生装置在水平方向的运动；所述升降杆8可控制旋转激光发生装置上下移动。如图2所示，为本专利技术另一实施例提供的光固化3D打印设备结构图(为使本实施例的描述更加清晰，在本实施例的结构图中仅显示与其他实施例的不同之处)，其中:所述旋转激光发生装置包括激光器(图中未示出)和依次连接的旋转台14、旋转电机22、链接导轨21、旋转驱动19以及光纤探头；所述外部移动装置包括互相垂直的X轴导轨18、Y轴导轨15、Z轴导轨13以及驱动光纤探头分别在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向移动的X轴电机17、Y轴电机16和Z轴电机12。所述旋转台14可进行360°旋转，从而实现光纤探头20一维空间上任意角度的固化。旋转电机22带动链接导杆21控制旋转驱动19使光纤探头实现在固定XY位置处的沿Z轴不同角度的固化。根据上述说明书的揭示和教导，本专利技术所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本专利技术并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本专利技术的一些修改和变更也应当落入本专利技术的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本专利技术构成任何限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内部旋转光固化3D打印方法，其特征在于，包括:获取所述待打印物体的三维模型数据；根据所述待打印物体的三维模型数据，将所述待打印物体分割成由基本几何形体构成的模块；根据所述模块的形状确定激光器的扫描轨迹及相应的固化深度；根据所述固化深度确定激光功率，所述激光功率应满足：I exp(‑cL)≤η，其中I是激光功率，c为溶液的吸收因子，L为固化深度，η为溶液固化所需的最小能量；根据所述激光功率得到激光扫描器的电脉冲扫描信号数据；根据所述电脉冲扫描信号数据及扫描轨迹将激光束导入溶液在所述溶液中进行平移和旋转，并保证激光的出射窗口与所述模块的表面相切，从而完成光固化。

【技术特征摘要】
1.一种内部旋转光固化3D打印方法，其特征在于，包括:获取所述待打印物体的三维模型数据；根据所述待打印物体的三维模型数据，将所述待打印物体分割成由基本几何形体构成的模块；根据所述模块的形状确定激光器的扫描轨迹及相应的固化深度；根据所述固化深度确定激光功率，所述激光功率应满足：Iexp(-cL)≤η，其中I是激光功率，c为溶液的吸收因子，L为固化深...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘汉雄，
申请(专利权)人：刘汉雄，
类型：发明
国别省市：江苏,32