光固化3D打印系统及光固化3D打印方法技术方案

本发明专利技术提供了一种光固化3D打印系统及光固化3D打印方法，所述光固化3D打印系统包括模型板和透光板，模型板和透光板安装在一缸套上，模型板和透光板可相对运动，缸套、模型板和透光板之间构成一密封腔，密封腔内填充有用于形成打印模型的液态光固化打印料，该密封腔与一用于调节密封腔的压力的压力源相连。本发明专利技术利于实现更高的打印料压强，使得3D打印模`型的强度更高、打印速度更快，同时精度也更加精确。

Photosolidified 3D Printing System and Photosolidified 3D Printing Method

The invention provides a photo-curable 3D printing system and a photo-curable 3D printing method. The photo-curable 3D printing system includes a model plate and a light transmitter. The model plate and the light transmitter plate are installed on a cylinder liner. The model plate and the light transmitter plate can move relatively. A sealing chamber is formed between the cylinder liner, the model plate and the light transmitter plate. The sealing chamber is filled with liquid light-curable printing material for forming a printing model. The sealing chamber is connected with a pressure source for regulating the pressure of the sealing chamber. The invention is advantageous to achieving higher printing material pressure, making the 3D printing die have higher strength, faster printing speed and more accurate.

【技术实现步骤摘要】
光固化3D打印系统及光固化3D打印方法
本专利技术涉及3D打印的
，尤其涉及一种在调整液态光固化打印料压强状态下进行光固化3D打印方法和打印系统。
技术介绍
3D打印作为一种以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式来构造物体,包括SLA，DLP，LCD/LED等光固化方式，如采用UV光固化树脂层层选择性固化形成3D模型。例如DLP(DigitalLightProcessing)是以根据3D模型的切片截面图形而形成的面、成像光源如采用紫外光投影到光敏树脂料上实现单层的固化，如此层层固化形成3D模型。SLA(StereoLithographyApparatus)是通过激光束如紫外光按3D模型的切片截面图形，通过镜组如透镜或反光镜聚焦到光敏树脂料上，由点到线到面逐点固化形成单层固化，如此层层固化形成3D模型。光固化打印机大都包括光源(即成像装置)和固定模型的平台(模型板)，平台通过驱动机构在光源照射成型的同时进行移动，以便层层固化光敏树脂打印料形成固化模型。当前的光固化3D打印方法中，大都是依靠光敏树脂材料自身的重力流入到已经固化的光源照射的成型区域，使得打印速度慢。如果将整个打印机放入到封闭腔体内,或者平台与驱动机构放入到封闭腔体内，然后在封闭腔体内加入气体如空气或氮气或通过加入光敏树脂打印料来提升压强的方式，虽然能提升打印料的压强，利于提升光敏树脂流入打印区的速度，但由于驱动机构等都处于加压区内，封闭腔体体积大和封闭腔体内部包含的结构复杂，不利于在封闭腔体内实现更高的压强，对打印的速度的提升比较有限，而且整体结构复杂，影响打印机的寿命和可靠性，也不利于打印机的维护和成本。有必要开发出一种更加有效且简洁的打印料压强控制方式，提升基于光敏树脂打印料打印方法的效能。
技术实现思路
本专利技术创新性的提供了一种光固化3D打印系统及其打印方法，能够极大提升打印效率，同时打印出的3D模型强度更高，打印过程也更加可控，可以实现复杂的立体模型打印。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种光固化3D打印系统，所述光固化3D打印系统包括模型板和透光板，模型板和透光板安装在缸套内，模型板和透光板可相对运动，所述缸套、所述模型板和所述透光板之间构成密封腔，所述密封腔内填充有用于形成三维模型的液态光固化打印料，所述密封腔与用于调节所述密封腔内所述液态光固化打印料压强的压力源相连，成型光束透过所述透光板照射所述液态光固化打印料形成三维模型。本专利技术还提供了一种上述光固化3D打印系统的光固化3D打印方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1、采用泵送装置向密封腔内填充液态的光固化打印料，并控制密封腔内光固化打印料的压强，将密封腔内压强调至预设值；步骤S2、采用预设图案的光束透过透光板照射密封腔内液态的光固化打印料进行固化，模型板和透光板进行相对运动，使模型板和透光板之间的距离逐步拉大；步骤S3、重复步骤S1和S2，直至模型板在液态的光固化打印料中拉伸出预设的三维模型。此外，本专利技术还提供了另外一种光固化3D打印系统，所述光固化3D打印系统包括缸套，在缸套内设置有两个可相对运动的透光板，所述透光板分别是第一透光板和第二透光板，所述缸套与第一透光板和第二透光板之间构成密封腔，所述密封腔内填充有用于形成三维模型的液态光固化打印料，所述密封腔与用于调节所述密封腔内液态光固化打印料压强的压力源相连，第一成型光束透过所述第一透光板照射所述液态光固化打印料，第二成型光束透过所述第二透光板照射所述液态光固化打印料，形成三维模型。同时本专利技术还提供了一种上述光固化3D打印系统的光固化3D打印方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1、采用泵送装置向密封腔内填充液态的光固化打印料，并控制密封腔内光固化打印料的压强，将密封腔内压强调至预设值；步骤S2、采用预设图案的第一光束透过第一透光板照射密封腔内液态的光固化打印料进行固化，同时，采用预设图案的第二光束透过第二透光板照射密封腔内液态的光固化打印料进行固化，第一透光板和第二透光板进行相对运动，使第一透光板和第二透光板之间的距离逐步拉大；步骤S3、重复步骤S1和S2，直至三维模型打印完成。进一步的，方法还包括：对液态光固化打印料施加振动和/或加热，加快液态光固化打印料流入到固化模型与透光板之间的固化区域。进一步的，所述压力源包含有泵送装置，泵送装置的一端通过打印料管路与所述密封腔相连通，另一端与第一打印料箱相连；在打印料管路上设置有振动器、加热器、压强传感器、储能器中的任意一个或多种组合。进一步的，在密封腔的顶部连通有带阀门的泄压管路，所述泄压管路一端通过阀门与大气相连和/或与第二打印料箱或第一打印料箱相连；所述泄压管路另一端与打印料管路相连，或所述泄压管路另一端直接与所述密封腔相连。进一步的，所述透光板与缸套密封固定，所述模型板与所述缸套滑动密封配合，所述模型板上设置有导杆，所述导杆与驱动机构相连，所述驱动机构带动所述模型板相对所述透光板移动；或者，所述模型板密封固定在缸套上，所述透光板与所述缸套滑动密封配合，所述透光板上设置有导杆，所述导杆与驱动机构相连，所述驱动机构带动所述透光板相对所述模型版移动。进一步的，第一透光板、第二透光板与所述缸套滑动密封配合，第一透光板、第二透光板分别设置有导杆，两个所述导杆分别与相应的驱动机构相连，所述驱动机构分别带动所述第一透光板、所述第二透光板移动。进一步的，所述驱动机构为多套丝杆副驱动机构对称布置或多套液压驱动机构对称布置。进一步的，所述导杆上设有力传感器。进一步的，导杆上设置有力平衡机构。进一步的，模型板朝向透光板的端面设置有易脱离层或易拆卸板。进一步的，打印料经光照后固化形成的打印模型和透光板之间有一层光照聚合死区。进一步的，所述透光板相对于密封腔另一侧设置有加强板，加强板上开设有透光图案；圆形的模型板或圆形的透光板可以绕垂直于模型板或透光板的轴线相对旋转。进一步的，在所述透光板相对于密封腔的另一侧设置有加强板，且在所述加强板和所述透光板之间设置有用于发射成型光束的点阵光源。进一步的，所述缸套由两个缸套结构密封组合而成，且该两个缸套结构接触的端面通过驱动机构来实现分开或衔接在一起。进一步的，缸套由2段构成，第一段的内径小于第二段的内径，第一段在密封腔内露出的端面作为模型板用于固化三维模型的附着表面。进一步的，在所述密封腔内，有支撑板与所述缸套固连，在两个透光板同时打印的开始阶段打印出支撑结构将打印模型与所述支撑板固定连接。进一步的，模型板可以移出缸套，将三维模型取出。本专利技术的好处在于：1.模型板、透光板和缸套形成柱状密封腔，在密封腔内可以没有运动部件，仅仅模型和打印料部分处于高压状态，其他的驱动机构在密封腔的外侧，利于实现高压强；另外，本专利技术的密封结构和驱动机构，也利于实现更高的打印料压强；更高的打印料压强带来诸多好处，1)利于减少模型打印过程的翘曲变形，实现更精确的模型打印；2)利于提升模型强度，高压成型，打印好的模型密度高强度好；3)可以更快速度的打印，通过高压让打印料可以快速流动到成型区域；4)还可能改进其他方面的性能，例如通过负压打印，形成具有更多空隙的结构零件，例如如果打印完后再烧结形成最终模型，则由于模型密度高，气泡少，烧结时收缩小利于提升模型精度；对于导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光固化3D打印系统，所述光固化3D打印系统包括模型板(1)和透光板(3)，其特征在于，模型板(1)和透光板(3)安装在缸套(2)内，模型板(1)和透光板(3)可相对运动，所述缸套(2)、所述模型板(1)和所述透光板(3)之间构成密封腔，所述密封腔内填充有用于形成三维模型的液态光固化打印料(5)，所述密封腔与用于调节所述密封腔内所述液态光固化打印料(5)压强的压力源(4)相连，成型光束(39)透过所述透光板(3)照射所述液态光固化打印料(5)形成三维模型。

【技术特征摘要】
1.一种光固化3D打印系统，所述光固化3D打印系统包括模型板(1)和透光板(3)，其特征在于，模型板(1)和透光板(3)安装在缸套(2)内，模型板(1)和透光板(3)可相对运动，所述缸套(2)、所述模型板(1)和所述透光板(3)之间构成密封腔，所述密封腔内填充有用于形成三维模型的液态光固化打印料(5)，所述密封腔与用于调节所述密封腔内所述液态光固化打印料(5)压强的压力源(4)相连，成型光束(39)透过所述透光板(3)照射所述液态光固化打印料(5)形成三维模型。2.一种光固化3D打印系统，其特征在于，所述光固化3D打印系统包括缸套(2)，在缸套(2)内设置有两个可相对运动的透光板(3)，所述透光板(3)分别是第一透光板(3-1)和第二透光板(3-2)，所述缸套(2)与第一透光板(3-1)和第二透光板(3-2)之间构成密封腔，所述密封腔内填充有用于形成三维模型的液态光固化打印料(5)，所述密封腔与用于调节所述密封腔内液态光固化打印料(5)压强的压力源(4)相连，第一成型光束(39-1)透过所述第一透光板(3-1)照射所述液态光固化打印料(5)，第二成型光束(39-2)透过所述第二透光板(3-2)照射所述液态光固化打印料(5)，形成三维模型。3.如权利要求1或2所述的光固化3D打印系统，其特征在于，所述压力源(4)包含有泵送装置(41)，泵送装置(41)的一端通过打印料管路(42)与所述密封腔相连通，另一端与第一打印料箱(49a)相连；在打印料管路(42)上设置有振动器(45)、加热器(46)、压强传感器(43)、储能器(44)中的任意一个或多种组合。4.如权利要求3所述的光固化3D打印系统，其特征在于，在密封腔的顶部连通有带阀门(47)的泄压管路(42-2)，所述泄压管路(42-2)一端通过阀门(47)与大气相连和/或与第二打印料箱(49b)或第一打印料箱(49a)相连；所述泄压管路(42-2)另一端与打印料管路(42)相连，或所述泄压管路(42-2)另一端直接与所述密封腔相连。5.如权利要求1所述的光固化3D打印系统，其特征在于，所述透光板(3)与缸套(2)密封固定，所述模型板(1)与所述缸套滑动密封配合，所述模型板(1)上设置有导杆(11)，所述导杆(11)与驱动机构相连，所述驱动机构带动所述模型板(1)相对所述透光板(3)移动；或者，所述模型板(1)密封固定在缸套(2)上，所述透光板(3)与所述缸套滑动密封配合，所述透光板(3)上设置有导杆(11)，所述导杆(11)与驱动机构相连，所述驱动机构带动所述透光板(3)相对所述模型版(1)移动。6.如权利要求2所述的光固化3D打印系统，其特征在于，两个透光板(3)与所述缸套(2)滑动密封配合，两个所述透光板(3)分别设置有导杆(11)，两个所述导杆(11)分别与相应的驱动机构相连，所述驱动机构分别带动所述透光板(3)移动。7.如权利要求5所述的光固化3D打印系统，其特征在于，所述驱动机构为多套丝杆副驱动机构对称布置或多套液压驱动机构对称布置。8.如权利要求5或6所述的光固化3D打印系统，其特征在于，所述导杆(11)上...

【专利技术属性】
技术研发人员：季鹏凯，
申请(专利权)人：源秩科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31