光固化成型3D打印方法及其光固化成型3D打印物体技术

本发明专利技术涉及3D快速成型技术领域，公开了一种光固化成型3D打印方法及其3D打印物体，该方法将光透过物和可聚合液体置于液体槽中；将光投影装置投射的光源照射到可聚合液体，光源照射到的可聚合液体光固化形成一层成型表面层；载物台带动固化形成的一层成型表面层向上提升；可聚合液体会自动填充所固化形成的一层成型表面层向上提升后的空隙；重复上述步骤，在所固化形成的一层成型表面层上形成第二层成型表面层，层层固化，直至固化形成三维物体。该方法使用光透过物在成型过程中几乎没有损耗，降低生产成本，且能够连续快速固化成型，极大地节约了整体的固化成型时间，提高固化成型速度，以及还可以实现大副面产品成型。

3D Printing Method of Photosolidification Molding and 3D Printing Object of Photosolidification Molding

【技术实现步骤摘要】
光固化成型3D打印方法及其光固化成型3D打印物体
本专利技术涉及3D快速成型技术，具体涉及光固化成型3D打印方法及其光固化成型3D打印物体。
技术介绍
3D打印(3DP)作为快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印以经过智能化处理后的三维数字模型文件为基础，获取模型切片，运用可热熔粘合或可固化液体等材料，通过分层加工、叠加成形的方式“逐层增加材料”来生成三维实体。但是，3D打印速度、打印精度和材料需求是限制3D打印技术发展的瓶颈。CN205836030U公开了一种基于液体光固化成型的快速3D打印装置，包括：载物台、液体槽、阻聚剂腔体、成型模、升降台、执行机构、环境变量传感器和中央控制器。所述的液体槽安装在载物台上，内盛有用于光固化的液态可聚合物，所述阻聚剂腔体设置在所述液体槽下方，该阻聚剂腔体装有用于抑制辐照下液态可聚合物聚合反应的阻聚剂；所述成型模设置在所述液体槽与阻聚剂腔体之间，所述成型膜具有光透性和抑制剂透过能力，根据所述阻聚剂透过成型膜与液态可聚合物作用，所述成型膜上表面形成一层未固化的液体层；所述执行机构包括运动机构及数字光处理器；所述中央控制器与所述执行机构及环境变量传感器连接。本技术基于液体光固化成型的快速3D打印装置加快了光固化成型的速度，提高成型物体精度，打印速度精度可调，改善打印物体的物理特性，减弱光固化成型技术在打印过程中对支撑结构的依赖。但是，CN205836030U中[0035]段记载，该3D打印装置中的成型膜为本技术基于液体光固化成型的快速3D打印装置的核心组件，由复合材料制成。该复合材料具有光透性和一定的阻聚剂透过能力。在实施例中成型膜由具有光透性与阻聚剂透过性的聚合物薄膜压叠或粘合于一支撑部件之上制成。另外，现有技术中，有些光固化成型方法中必须要用到的防粘离型膜技术，使用传统光固化方法成型的产品良率和质量对防粘离型膜的要求比较高，防粘离型膜要求不易沾料，透光率要求很高，还要求非常好的透气效果，还要求防粘离型膜的抗拉强度和弹性非常好，这样的高要求导致制模工艺非常复杂，所以这种防粘离型膜的成本很高，而且这种防粘离型膜属于耗材，所以整个生产成本也非常高。因此，开发和研究3D打印装置以及3D打印方法，以及提高3D打印速度和打印精度具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种光固化成型3D打印方法及其光固化成型3D打印物体，该光固化成型3D打印方法不需要使用防粘离型膜，而使用光透过物，该光透过物在成型过程中几乎没有损耗，降低了生产成本，且能够连续固化成型，极大地节约了整体的固化成型时间，提高了固化成型速度，能够实现大幅面产品的打印，还可以成型有镶件的产品的打印。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种光固化成型3D打印方法，其中，该方法在3D打印装置中实施，该3D打印装置包括液体槽1、光投影装置2和载物台3，其中，所述光投影装置2对应设置在所述液体槽1的外部的下方，所述载物台3对应设置在所述液体槽1的上方；该方法包括以下步骤：(a)将光透过物5和可聚合液体4依次置于液体槽1中；(b)将光投影装置2投射的光源2-1透过液体槽1的底部和光透过物5照射到可聚合液体4，光源2-1照射到的可聚合液体4光固化形成一层成型表面层6-1；(c)载物台3带动所固化形成的一层成型表面层6-1向上提升；(d)可聚合液体4会自动填充所固化形成的一层成型表面层提升后所形成的空隙；(e)重复步骤(b)至(d)，在所固化形成的一层成型表面层6-1上形成第二层成型表面层，层层固化，直至固化形成三维物体6；所述光透过物5为透光的物质，所述物质为半固态和/或液态。本专利技术第二方面提供了一种由上述所述的光固化成型3D打印方法而得到的三维物体。通过上述技术方案，该光固化成型3D打印方法摆脱了现有技术中光固化成型方法中必须要用到的防粘离型膜技术，而使用光透过物取代了防粘离型膜。因为使用传统光固化方法成型的产品良率和质量对防粘离型膜的要求比较高，防粘离型膜要求不易沾料，透光率要求很高，还要求非常好的透气效果，还要求防粘离型膜的抗拉强度和弹性非常好，这样的高要求导致制模工艺非常复杂，所以这种防粘离型膜的成本很高，而且这种防粘离型膜属于耗材，所以整个生产成本也非常高。本专利技术使用光透过物，省去了防粘离型膜的成本。而使用的光透过物在成型过程中几乎没有损耗。降低了整个生产成本。并且，能够保证固化抬升可以可连续进行，不会像传统打印那样固化完一层需要抬升、等待填充、下降、重定位后才能再固化下一层，而是连续进行固化成型。另外，本专利技术中所使用的光透过物透过率可以达到99.9％，比传统的离型膜光透过率高很多，这样光能量损耗小，减少了固化时间；本专利技术可以实现大幅面产品，由于传统的打印方法在固化向上连续抬升的同时，膜会跟着向上形成凹形，这样就会导致打印产品尺寸精度差或者存在缺陷，而且离型膜易损坏，但是，本专利技术通过使用光透过物成型大幅面产品就不会存在这种情况；另外，本专利技术还能够成型具有特殊强度要求或者外观要求的产品；以及提升速度还可以根据所需的三维物体的投影截面大小而变化，减少了小面积截面填充好后的等待时间，极大地节约了整体的打印时间，提高了成型速度。附图说明图1是本专利技术的光固化成型三维物体的装置的结构示意图；图2是本专利技术的一种实施方式的光固化方法的示意图；图3是本专利技术的另一种实施方式的光固化方法的示意图；图4是本专利技术的另一种实施方式的光固化方法的示意图；图5是本专利技术的一种配置有氧气装置的光固化方法的示意图；图6是本专利技术的另一种配置有氧气装置的光固化方法的示意图；图7是本专利技术的另一种配置有氧气装置的光固化方法的示意图；图8是本专利技术的制备不同截面的三维物体的光固化方法的示意图；图9是本专利技术的另一种配置有氧气装置的光固化方法的示意图；图10是本专利技术的一种配置有加压装置的光固化方法的示意图；图11是本专利技术的制备一种具有镶件的物体的光固化方法的示意图；图12是本专利技术的制备一种具有镶件的物体的光固化方法的示意图；图13是固化完成后的带有镶件的三维物体刨视图；图14是本专利技术的制备的另一种具有镶件的固化产品的三维物体刨视图；图15是本专利技术的一种配置有特殊结构的载物台的光固化方法的示意图；图16时本专利技术的具有特殊结构的载物台的示意图。附图标记说明1、液体槽1-1密闭液体槽2、光投影装置2-1、光源2-2、光投影截面3、载物台4、可聚合液体4-1、补充到所固化形成的一层成型表面层提升后所形成的空隙中的可聚合液体5、光透过物6、三维物体6-1、一层固化层6-1-1、另一层固化层7、加压装置7-1、压力调节器8、氧气装置8-1、死区9、压力开关10、镶件11、固化物体12、固化层13、具孔洞或孔隙14的载物台14、孔洞或孔隙具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。第一方面，一种光固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光固化成型3D打印方法，其特征在于，该方法在3D打印装置中实施，该3D打印装置包括液体槽(1)、光投影装置(2)和载物台(3)，其中，所述光投影装置(2)对应设置在所述液体槽(1)的外部的下方，所述载物台(3)对应设置在所述液体槽(1)的上方，该方法包括以下步骤：(a)将光透过物(5)和可聚合液体(4)依次置于液体槽(1)中；(b)将光投影装置(2)投射的光源(2‑1)透过液体槽(1)的底部和光透过物(5)照射到可聚合液体(4)，光源(2‑1)照射到的可聚合液体(4)光固化形成一层成型表面层(6‑1)；(c)载物台(3)带动所固化形成的一层成型表面层(6‑1)向上提升；(d)可聚合液体(4)会自动填充所固化形成的一层成型表面层提升后所形成的空隙；(e)重复步骤(b)至(d)，在所固化形成的一层成型表面层(6‑1)上形成第二层成型表面层，层层固化，直至固化形成三维物体(6)；所述光透过物(5)为透光的物质，所述物质为半固态和/或液态。

【技术特征摘要】
1.一种光固化成型3D打印方法，其特征在于，该方法在3D打印装置中实施，该3D打印装置包括液体槽(1)、光投影装置(2)和载物台(3)，其中，所述光投影装置(2)对应设置在所述液体槽(1)的外部的下方，所述载物台(3)对应设置在所述液体槽(1)的上方，该方法包括以下步骤：(a)将光透过物(5)和可聚合液体(4)依次置于液体槽(1)中；(b)将光投影装置(2)投射的光源(2-1)透过液体槽(1)的底部和光透过物(5)照射到可聚合液体(4)，光源(2-1)照射到的可聚合液体(4)光固化形成一层成型表面层(6-1)；(c)载物台(3)带动所固化形成的一层成型表面层(6-1)向上提升；(d)可聚合液体(4)会自动填充所固化形成的一层成型表面层提升后所形成的空隙；(e)重复步骤(b)至(d)，在所固化形成的一层成型表面层(6-1)上形成第二层成型表面层，层层固化，直至固化形成三维物体(6)；所述光透过物(5)为透光的物质，所述物质为半固态和/或液态。2.根据权利要求1所述的3D打印方法，其中，所述光透过物(5)的密度大于所述可聚合液体(4)的密度，且所述光透过物(5)与所述可聚合液体(4)不相容。3.根据权利要求2所述的3D打印方法，其中，所述光透过物(5)为不吸收白光或者紫光的物质；优选地，所述光透过物(5)为能够溶解氧的物质；优选地，所述光透过物(5)为抑制聚合液体；更优选地，所述光透过物(5)为液态硅胶或全氟类有机物液体。4.根据权利要求1或2所述的3D打印方法，其中，所述光透过物(5)的密度为1.7-2.5g/cm3，所述可聚合液体(4)的密度为0.9-1.2g/cm3。5.根据权利要求1或2所述的3D打印方法，其中，所述光投影装置(2)所投射的光源(2-1)为白...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家鑫，周虎，樊秀兰，敬华伟，秦侠，崔静娜，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44