一种连续成型3D打印设备及操作方法技术

一种连续成型3D打印设备及操作方法，该设备使得成型位置在液态光敏树脂内部，开始打印时，成型缸升降装置带动成型缸升起，与密封舱形成一个密封腔体，然后向成型缸内注入气体，利用气体在成型缸内产生的压力，提高液态光敏树脂回流速度，保证液态光敏树脂在高速打印时，液态光敏树脂可以及时得到补充，保证整个打印过程可以连续进行，提高了设备对材料的适应性。而且采用可升降式成型缸结构，可以在零件打印完成之后，将成型缸下降至初始位置，便于零件的取出，此外可升降式成型缸还便于更换成型缸，提高设备适应材料种类。另外，连续下沉式快速成型方式可以满足大型、复杂结构制件的3D打印。本发明专利技术具有结构简单，成型速度快，精度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种连续成型3D打印设备及操作方法
本专利技术属于3D打印机
，特别涉及一种连续成型3D打印设备及操作方法。
技术介绍
近年来，美国开发的基于氧阻聚原理的“连续液体界面制造技术”(CLIP)，使得3D打印成型速度飞速提高，速度可以达到500mm/h。随后，中国科学院物构所对这项技术进行了改进，速度达到了650mm/h。但是他们均采用上拉式成型，由于重力原因，成形件与成型平台需要较大的结合密度，对于大型零件的打印难度很大。而采用下沉式成型，会存在以下两个问题：第一，对于光敏树脂的高速打印，当打印速度较高时，光敏树脂由于粘度原因使得回流速度较慢，当光敏树脂的固化速度大于回流速度，就是使得光敏树脂无法及时进行填充成型零件与固化盲区之间的空隙，从而导致打印零件出现缺陷。因此，当打印速度达到一定量时，最大的制约打印速度就是树脂的回流速度。第二，传统的由上而下的3D打印设备是将成型缸固定住，然后开始打印，待零件打印完成后，打印零件在树脂槽内部，然后打印零件随成型平台升起，取出零件。但是对于连续下沉式3D打印设备来说，固化盲区的稳定性取决于抑制剂的浓度和压力，为了精确控制抑制剂的浓度和压力，需要在成型缸上方设有密封舱或者采用封闭式成型缸，因此采用传统成型缸结构是难以取出零件的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种连续成型3D打印设备及操作方法，以解决上述问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种连续成型3D打印设备，包括机架、成型缸、成型缸升降装置、光源、成型平台、成型平台升降装置和密封舱；机架内部自上而下依次安装有密封舱、成型缸和成型缸升降装置，成型缸升降装置带动成型缸上下移动，当成型缸上升后，密封舱位于成型缸内部；密封舱的下方设置有成型平台，机架内部侧面设置有成型平台升降装置，成型平台与成型平台升降装置连接；光源设置在机架的顶部，且位于密封舱的正上方；密封舱包括密封舱体、密封舱盖和透光透气膜；密封舱体为两端开口的筒状结构，一端设置密封舱盖，另一端设置透光透气膜；密封舱盖上设置有进气口。进一步的，成型缸内部灌注有液态光敏树脂，当成型缸上升后，密封舱的下端浸在液态光敏树脂内；密封舱体设置有密封舱盖的一端开口边缘设置有一周翼缘，翼缘能够完全盖住成型缸；翼缘上与成型缸接触的部位设置有一圈密封圈，成型缸卡入到密封舱翼缘下方的密封圈中形成密闭舱体。进一步的，密封舱体设置有透光透气膜的一端设置有多孔透气膜支撑板；多孔透气膜支撑板与密封舱体之间设置有密封圈，透光透气膜设置在多孔透气膜支撑板的下表面；多孔透气膜支撑板由透明材质制成。进一步的，密封舱体设置有透光透气膜的一端设置有透光透气膜固定板，透光透气膜固定板中间设置有孔洞，孔洞内设置有透光透气膜顶出板，透光透气膜顶出板为两端开口的筒状结构，透光透气膜顶出板的上端设置密封舱盖，另一端设置透光透气膜，透光透气膜的边缘固定在透光透气膜固定板上。进一步的，成型缸升降装置包括成型缸升降平台、升降电缸安装板、成型缸升降电缸、导向轴、直线轴承和升降杆；机架内部下方垂直于机架内壁设置有升降电缸安装板，升降电缸安装板上对称开设有两个孔，孔内设置有直线轴承，直线轴承内设置有导向轴，导向轴的顶端固定设置有成型缸升降平台，成型缸设置在成型缸升降平台上；升降电缸安装板下方设置有成型缸升降电缸，成型缸升降电缸的输出端设置有升降杆，升降杆穿过升降电缸安装板设置，且顶部固定设置在成型缸升降平台底部。进一步的，成型缸的上方设置有密封舱安装板，密封舱固定设置在密封舱安装板上；成型缸的一侧壁上部设置有压力气体注入口；另一侧壁的下部设置有液态光敏树脂输入装置，液态光敏树脂输入装置上设置有加热装置。进一步的，成型平台升降装置包括滑块和成型平台升降缸；成型平台升降缸固定设置在机架的内侧壁上，滑块固定设置在成型平台升降缸的升降杆上，成型平台的一端与滑块固定连接。进一步的，机架的底部设置有脚轮。进一步的，一种连续成型3D打印设备的操作方法，基于上述任意一项所述的一种连续成型3D打印设备，包括以下步骤：1)导入三维模型数据：将设计好的零件三维模型数据载入D打印软件中，输入打印参数，包括成型平台的下降速度，光源发光波长和光能量强度、密封舱气体浓度、温度和压力、成型缸气体温度和压力；2)将成型缸升起，卡入到密封舱翼缘下方的密封圈中，形成密封腔体；将成型缸调整到工作位置；向成型缸注入或者抽出光敏树脂，并通过加热装置调整光敏树脂温度，使得光敏树脂液位高度和温度达到要求；3)向密封舱注入气体并调整密封舱气体温度、浓度和压力，使其达到步骤1的要求；向成型缸注入气体并调整成型缸气体温度和压力，使其达到步骤1的要求；4)开始打印，将成型平台移动到密封舱下部的光敏树脂固化位置，打开光源，使其发出满足步骤1要求的光线，光线从密封舱的顶部射入，使得焦距处的光敏树脂发生固化，固化成型形成的打印半成品粘结在成型平台上并随着成型平台连续向下移动，同时未固化的光敏树脂在成型缸气体压力的作用下不断向光敏树脂固化位置进行补充并完成下一步的固化成型，直到整个零件打印完毕；5)整个零件打印完成后，成型缸随着成型升降平台下降，直至初始位置，然后取出整个零件，完成整个打印过程。与现有技术相比，本专利技术有以下技术效果：本专利技术所设计的设备使得成型位置在液态光敏树脂内部，成型缸升起后与密封舱形成一个密封腔体，此时，向树脂槽内注入气体，利用气体在树脂槽内产生的压力，在压力的作用下提高液态光敏树脂回流速度，对于不同粘度的液态光敏树脂，可以改变气体压力，从而使得不同粘度液态光敏树脂在高速打印时，都可以及时得到补充，从而保证整个打印过程可以连续进行，提高设备适应材料种类。而且采用可升降式成型缸结构，可以在零件打印完成之后，将成型缸下降至初始位置，便于零件的取出，此外可升降式成型缸还便于更换成型缸。另外，连续下沉式快速成型方式可以满足大型、复杂结构制件的3D打印。本专利技术具有结构简单，成型速度快，精度高的优点。附图说明图1为本专利技术3D打印设备的结构示意图。图2为本专利技术密封舱工作原理示意图。图3为本专利技术密封舱结构的一种实例示意图。图4为本专利技术密封舱结构的另一种实例示意图。图5a和5b为本专利技术3D打印设备工作过程原理示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术进一步说明：请参阅图1至图5b，一种连续成型3D打印设备，包括机架1、成型缸19、成型缸升降装置、光源2、成型平台3、成型平台升降装置和密封舱6；机架1内部自上而下依次安装有密封舱6、成型缸19和成型缸升降装置，成型缸升降装置带动成型缸19上下移动，当成型缸19上升后，密封舱6位于成型缸19内部；密封舱6的下方设置有成型平台3，机架1内部侧面设置有成型平台升降装置，成型平台3与成型平台升降装置连接；光源2设置在机架1的顶部，且位于密封舱6的正上方；密封舱6包括密封舱体61、密封舱盖62和透光透气膜64；密封舱体61为两端开口的筒状结构，一端设置密封舱盖62，另一端设置透光透气膜64；密封舱盖62上设置有进气口67。成型缸19内部灌注有液态光敏树脂，当成型缸19上升后，密封舱6的下端浸在液态光敏树脂内；密封舱体61设置有密封舱盖62的一端开口边缘设置有一周翼缘，翼缘能够完全盖住成型缸19；翼缘上与成型缸19接触的部位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续成型3D打印设备，其特征在于，包括机架(1)、成型缸(19)、成型缸升降装置、光源(2)、成型平台(3)、成型平台升降装置和密封舱(6)；机架(1)内部自上而下依次安装有密封舱(6)、成型缸(19)和成型缸升降装置，成型缸升降装置带动成型缸(19)上下移动，当成型缸(19)上升后，密封舱(6)位于成型缸(19)内部；密封舱(6)的下方设置有成型平台(3)，机架(1)内部侧面设置有成型平台升降装置，成型平台(3)与成型平台升降装置连接；光源(2)设置在机架(1)的顶部，且位于密封舱(6)的正上方；密封舱(6)包括密封舱体(61)、密封舱盖(62)和透光透气膜(64)；密封舱体(61)为两端开口的筒状结构，一端设置密封舱盖(62)，另一端设置透光透气膜(64)；密封舱盖(62)上设置有进气口(67)。

【技术特征摘要】
1.一种连续成型3D打印设备，其特征在于，包括机架(1)、成型缸(19)、成型缸升降装置、光源(2)、成型平台(3)、成型平台升降装置和密封舱(6)；机架(1)内部自上而下依次安装有密封舱(6)、成型缸(19)和成型缸升降装置，成型缸升降装置带动成型缸(19)上下移动，当成型缸(19)上升后，密封舱(6)位于成型缸(19)内部；密封舱(6)的下方设置有成型平台(3)，机架(1)内部侧面设置有成型平台升降装置，成型平台(3)与成型平台升降装置连接；光源(2)设置在机架(1)的顶部，且位于密封舱(6)的正上方；密封舱(6)包括密封舱体(61)、密封舱盖(62)和透光透气膜(64)；密封舱体(61)为两端开口的筒状结构，一端设置密封舱盖(62)，另一端设置透光透气膜(64)；密封舱盖(62)上设置有进气口(67)。2.根据权利要求1所述的一种连续成型3D打印设备，其特征在于，成型缸(19)内部灌注有液态光敏树脂，当成型缸(19)上升后，密封舱(6)的下端浸在液态光敏树脂内；密封舱体(61)设置有密封舱盖(62)的一端开口边缘设置有一周翼缘，翼缘能够完全盖住成型缸(19)；翼缘上与成型缸(19)接触的部位设置有一圈密封圈(69)，成型缸(19)卡入到密封舱(6)翼缘下方的密封圈(69)中形成密闭舱体。3.根据权利要求1所述的一种连续成型3D打印设备，其特征在于，密封舱体(61)设置有透光透气膜(64)的一端设置有多孔透气膜支撑板(68)；多孔透气膜支撑板(68)与密封舱体(61)之间设置有密封圈，透光透气膜(64)设置在多孔透气膜支撑板(68)的下表面；多孔透气膜支撑板(68)由透明材质制成。4.根据权利要求1所述的一种连续成型3D打印设备，其特征在于，密封舱体(61)设置有透光透气膜(64)的一端设置有透光透气膜固定板(65)，透光透气膜固定板(65)中间设置有孔洞，孔洞内设置有透光透气膜顶出板(66)，透光透气膜顶出板(66)为两端开口的筒状结构，透光透气膜顶出板(66)的上端设置密封舱盖(62)，另一端设置透光透气膜(64)，透光透气膜(64)的边缘固定在透光透气膜固定板(65)上。5.根据权利要求1所述的一种连续成型3D打印设备，其特征在于，成型缸升降装置包括成型缸升降平台(7)、升降电缸安装板(8)、成型缸升降电缸(9)、导向轴(11)、直线轴承(14)和升降杆(18)；机架(1)内部下方垂直于机架内壁设置有升降电缸安装板(8)，升降电缸安装板(8)上对称开设有两个孔，...

【专利技术属性】
技术研发人员：段玉岗，李晓刚，章恪颜，闫友璨，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61