一种光固化3D打印系统和打印方法技术方案

本发明专利技术涉及一种光固化3D打印系统和打印方法，打印系统包括料载体和铺料器，所述铺料器为转鼓式结构，铺料器的铺料侧至少有部分区域为透光区，铺料器与料载体发生相对平移运动，将光敏打印料铺设到透光区相对的所述料载体上，且铺设的光敏打印料还处于被挤压状态时，光束透过透光区并根据要打印的三维模型信息选择性照射透光区相对的光敏打印料形成固化层，铺料器与料载体能够相对竖向运动，打印过程中，使得铺料器与所述料载体之间的距离拉大，在料载体上由固化层层层堆叠形成固化模型。本发明专利技术能够实现铺料与光照固化的同步进行，有利于提升3D打印的速度和打印精度，适用范围更加广泛，且有利于降低设备成本和生产成本。

A UV curing 3D printing system and printing method

【技术实现步骤摘要】
一种光固化3D打印系统和打印方法
本专利技术属于3D打印的
，特别是涉及一种光固化3D打印系统和打印方法。
技术介绍
现有的光固化打印方法主要采用激光或DLP光源照射光敏树脂形成固化层，层层堆叠形成三维模型，例如SLA(StereoLithographyApparatus)或DLP(DigitalLightProcessing)光固化打印方法。对于光敏树脂与其他粉末材料混合的浆料，一般采用类似SLS(SelectiveLaserSintering)或3DP(在粉末床上铺粉然后选区喷射粘结剂层层叠加制作模型)中铺粉的方式，先将浆状光敏打印料刮平，然后用光束照射，形成固化层，然后重复上述过程将固化层层堆叠直至三维模型打印完成。由于铺料和光照固化是分时进行，影响了打印速度，另外，浆状光敏打印料，例如光敏树脂或光敏树脂与其他粉末材料形成的粘稠的奖状的打印料，铺设的厚度容易受刮板间隙，刮板移动速度，料载体(打印平台)的温度或振动，打印料的粘度和表面特性，或打印料成分配方，浆状打印料的压强等多种因素的影响，进而影响铺料层厚的精度和三维模型的精度。
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3D打印系统和打印方法，实现铺料与光照固化的同步进行，提升3D打印速度和打印精度。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种光固化3D打印系统，包括料载体和铺料器，所述铺料器为转鼓式结构，所述铺料器的铺料侧至少有部分区域为透光区，所述铺料器与料载体发生相对平移运动，将光敏打印料铺设到透光区相对的所述料载体上，且铺设的光敏打印料还处于被挤压状态时，光束透过所述透光区并根据要打印的三维模型信息选择性照射所述透光区相对的光敏打印料形成固化层，所述铺料器与所述料载体能够相对竖向运动，打印过程中，使得所述铺料器与所述料载体之间的距离拉大，在所述料载体上由所述固化层层层堆叠形成固化模型。一种光固化3D打印系统，包括料载体和铺料器，所述料载体的成型表面为圆形或环形平面，所述铺料器为圆台状转鼓式结构，所述铺料器的铺料侧至少有部分区域为透光区，一个或多个所述铺料器绕料载体的中轴线环周设置在所述料载体的成型表面侧，所述铺料器与料载体绕中轴线发生相对转动使得所述铺料器与料载体的相对平移运动，将光敏打印料铺设到透光区相对的所述料载体上，且铺设的光敏打印料还处于被挤压状态时，光束透过所述透光区并根据要打印的三维模型信息选择性照射所述透光区相对的光敏打印料形成固化层，所述铺料器与所述料载体能够相对竖向运动，打印过程中，使得所述铺料器与所述料载体之间的距离拉大，在所述料载体上由所述固化层层层堆叠形成固化模型。所述铺料器的直径较小的一端朝向料载体的中轴线，所述铺料器在与料载体产生相对平移运动的同时保持相匹配的自转。还包括辅助刮料器和成像打印头，在所述铺料器外侧设置辅助刮料器，使光敏打印料先在所述铺料器表面形成预打印料层，然后再经所述铺料器铺设到所述料载体上，所述成像打印头相对铺料器的周面设置并能够通过所述成像打印头在预打印料层上形成成像层。所述成像打印头为彩色喷头，所述彩色喷头相对铺料器的周面设置并能够通过彩色喷头在预打印料层上形成彩色颜料的成像层。所述成像打印头为电磁成像打印头总成，所述电磁成像打印头总成包括可转动的显影鼓且所述显影鼓相对铺料器的周面设置，通过电磁成像打印头总成能够在预打印料层上选择性打印形成的成像层为显影料层。所述成像打印头包括若干电磁成像打印头总成和可转动的传送鼓，所述电磁成像打印头总成包括可转动的显影鼓且若干显影鼓相对传送鼓的周面设置，所述传送鼓相对铺料器的周面设置，通过若干电磁成像打印头总成能够在传送鼓表面选择性打印形成的成像层为复合显影料层并通过传送鼓将复合显影料层传送至铺料器与铺料器表面的预打印料层吸附结合。还包括给料器，所述给料器设置于所述铺料器相对料载体的另一侧或者与所述料载体相对平移运动方向的前方。还包括用于将固化层表面多余光敏打印料吸除的打印料回收器。至少两个铺料器同时工作，各铺料器分别铺设异质或异色的光敏打印料，各铺料器同时对同一铺料层进行匹配铺料和分别选择性光照固化得到一层异质或异色的固化层。至少两个铺料器同时工作，相邻铺料器铺料的高度方向的位置相差一层铺料层的厚度，各铺料器分别同时对不同的铺料层进行铺料和选择性光照固化。至少两个铺料器同时工作，各铺料器铺料侧到料载体的间距等高设置，各铺料器绕中轴线环周等分设置，所述铺料器与载料体绕中轴线发生连续的相对转动的同时，所述铺料器与料载体之间产生连续的相对竖向运动，各铺料器分别同时对不同的铺料层进行铺料和选择性光照固化。光源设置于铺料器外部，光源选择性产生的光束由旋转的多边棱镜反射到设置于铺料器内部的调向反射镜，所述调向反射镜将光束反射朝向料载体的方向选择性照射光敏打印料。所述料载体的相对两侧分别设有往复交替升降的给料活塞，当一侧给料活塞用于给料时，另一侧给料活塞用于接收多余的光敏打印料。所述铺料器还可以是周面布置有点光源阵列的转鼓式铺料器，层打印时所述点光源阵列根据要打印的三维模型信息选择性工作对光敏打印料进行选择性光照固化。所述铺料器设置在料箱内，所述料箱内设置有光敏打印料，所述铺料器部分浸没于所述光敏打印料中，通过所述铺料器转动在凸出于光敏打印料液面的外侧形成预打印料层并将光敏打印料铺设到铺料器与料载体之间。所述铺料器包括筒状的LCD掩膜层，所述LCD掩膜层根据光束的选择性照射进行选择性透光。一种光固化3D打印方法，使用了上述的光固化3D打印系统，包括以下步骤：打印过程中，所述料载体连续转动，使得铺料器与料载体发生相对平移运动，同时所述铺料器产生与所述相对平移运动相匹配的连续转动，同时所述料载体朝远离铺料器的方向连续移动，使得所述铺料器与所述料载体间距拉大，所述铺料器将光敏打印料以螺旋的形式堆叠到所述料载体上，在所述料载体上形成一个或同时形成多个螺旋形式的铺料层；在形成连续螺旋形式的铺料层过程中，光束透过所述透光区选择性照射所述透光区相对的受挤压状态的铺料层形成固化层，在所述料载体上由所述固化层层层堆叠形成固化模型。所述铺料器的数量为N，N为大于等于1的整数，当N大于1时，各铺料器到料载体的间距等高设置，且各铺料器绕中轴线环周等分设置；所述料载体每转动一周同时朝远离铺料器的方向连续移动N倍铺料层层厚的距离。有益效果第一，本专利技术中由于铺料和光照固化是同时进行，可以实现更快的打印速度；采用连续螺旋铺料和同时固化的打印的方式，在打印过程中铺料器和料载体可以不必往复运动，而是连续的相对竖向移动和连续的绕轴线相对转动实现相对水平移动，可以实现螺旋形式的打印过程，可以大幅提升打印速度和打印过程的平稳性，也利于提升打印精度；另外，还可以设置多个打印头同时沿相同或者不同的铺料层进行铺料和打印，进一步提升打印速度，同时还能够实现复合材料打印模型的成型。第二，本专利技术中铺料器与固化模型之间的间隙(与铺料层厚度相关)可以通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光固化3D打印系统，其特征在于：包括料载体(3)和铺料器(11)，所述铺料器(11)为转鼓式结构，所述铺料器(11)的铺料侧至少有部分区域为透光区(12)，所述铺料器(11)与料载体(3)发生相对平移运动，将光敏打印料(4)铺设到透光区(12)相对的所述料载体(3)上，且铺设的光敏打印料(4)还处于被挤压状态时，光束(29)透过所述透光区(12)并根据要打印的三维模型信息选择性照射所述透光区(12)相对的光敏打印料(4)形成固化层(41)，所述铺料器(11)与所述料载体(3)能够相对竖向运动，打印过程中，使得所述铺料器(11)与所述料载体(3)之间的距离拉大，在所述料载体(3)上由所述固化层(41)层层堆叠形成固化模型。/n

【技术特征摘要】
20181228 CN 20181161982941.一种光固化3D打印系统，其特征在于：包括料载体(3)和铺料器(11)，所述铺料器(11)为转鼓式结构，所述铺料器(11)的铺料侧至少有部分区域为透光区(12)，所述铺料器(11)与料载体(3)发生相对平移运动，将光敏打印料(4)铺设到透光区(12)相对的所述料载体(3)上，且铺设的光敏打印料(4)还处于被挤压状态时，光束(29)透过所述透光区(12)并根据要打印的三维模型信息选择性照射所述透光区(12)相对的光敏打印料(4)形成固化层(41)，所述铺料器(11)与所述料载体(3)能够相对竖向运动，打印过程中，使得所述铺料器(11)与所述料载体(3)之间的距离拉大，在所述料载体(3)上由所述固化层(41)层层堆叠形成固化模型。


2.一种光固化3D打印系统，其特征在于：包括料载体(3)和铺料器(11)，所述料载体(3)的成型表面为圆形或环形平面，所述铺料器(1)为圆台状转鼓式结构，所述铺料器(11)的铺料侧至少有部分区域为透光区(12)，一个或多个所述铺料器(11)绕料载体(3)的中轴线(109)环周设置在所述料载体(3)的成型表面侧，所述铺料器(11)与料载体(3)绕中轴线(109)发生相对转动使得所述铺料器(11)与料载体(3)的相对平移运动，将光敏打印料(4)铺设到透光区(12)相对的所述料载体(3)上，且铺设的光敏打印料(4)还处于被挤压状态时，光束(29)透过所述透光区(12)并根据要打印的三维模型信息选择性照射所述透光区(12)相对的光敏打印料(4)形成固化层(41)，所述铺料器(11)与所述料载体(3)能够相对竖向运动，打印过程中，使得所述铺料器(11)与所述料载体(3)之间的距离拉大，在所述料载体(3)上由所述固化层(41)层层堆叠形成固化模型。


3.根据权利要求2所述的一种光固化3D打印系统，其特征在于：所述铺料器(11)的直径较小的一端朝向料载体(3)的中轴线(109)，所述铺料器(11)在与料载体(3)产生相对平移运动的同时保持相匹配的自转。


4.根据权利要求1或2所述的一种光固化3D打印系统，其特征在于：还包括辅助刮料器(13)和成像打印头，在所述铺料器(11)外侧设置辅助刮料器(13)，使光敏打印料(4)先在所述铺料器(11)表面形成预打印料层(42)，然后再经所述铺料器(11)铺设到所述料载体(3)上，所述成像打印头相对铺料器(11)的周面设置并能够通过所述成像打印头在预打印料层(42)上形成成像层。


5.根据权利要求4所述的一种光固化3D打印系统，其特征在于：所述成像打印头为彩色喷头，所述彩色喷头相对铺料器(11)的周面设置并能够通过彩色喷头在预打印料层(42)上形成彩色颜料的成像层。


6.根据权利要求4所述的一种光固化3D打印系统，其特征在于：所述成像打印头为电磁成像打印头总成(72)，所述电磁成像打印头总成(72)包括可转动的显影鼓(62)且所述显影鼓(62)相对铺料器(11)的周面设置，通过电磁成像打印头总成(72)能够在预打印料层(42)上选择性打印形成的成像层为显影料层(88)。


7.根据权利要求4所述的一种光固化3D打印系统，其特征在于：所述成像打印头包括若干电磁成像打印头总成(72)和可转动的传送鼓(92)，所述电磁成像打印头总成(72)包括可转动的显影鼓(62)且若干显影鼓(62)相对传送鼓(92)的周面设置，所述传送鼓(92)相对铺料器(11)的周面设置，通过若干电磁成像打印头总成(72)能够在传送鼓(92)表面选择性打印形成的成像层为复合显影料层并通过传送鼓(92)将复合显影料层传送至铺料器(11)与铺料器(11)表面的预打印料层(42)吸附结合。


8.根据权利要求1或2所述的一种光固化3D打印系统，其特征在于：还包括给料器(18)，所述给料器(18)设置于所述铺料器(11)相对料载体(3)的另一侧或者与所述料载体(3)相对平移运动方向的前方。

【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