光固化三维成形装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种光固化三维成形装置，包括刚性框架，刚性框架顶部设有顶板，刚性框架内设有液槽，液槽的开口与顶板嵌合；Z向直线模组竖直固定于顶板上，Z向直线模组的工作台上设有成形基板，且成形基板可在Z向直线模组驱动下在液槽中垂直运动；X向直线模组水平固定于顶板上，X向直线模组的工作台通过支架与旋转成像元件连接，X向直线模组可通过支架驱动旋转成像元件在液槽中沿成形基板底部做平移扫描。本实用新型专利技术结构简单、机械布局灵活，固化物的生成和剥离均发生在线状区域内，光固化收缩应力小、剥离力小，固化与剥离过程同步完成，易于在各种类型的高精度、高效率光固化三维成形设备中推广应用。

【技术实现步骤摘要】
光固化三维成形装置
本技术涉及三维打印领域，尤其是一种光固化三维成形装置。
技术介绍
光固化三维成形技术采用特定波长光线，按区域选择性激发光敏树脂发生固化反应，得到单层图案化固化物，并通过连续逐层固化以及固化时的层间粘合作用，实现从单层图案化固化物向复杂三维形体的累积，该方法具有成形速度快、表面质量好、成形装置结构简单的优势，已发展为三维增材制造领域主流成形方法之一。现有光固化三维成形设备根据固化液面位置不同，分为上液面固化和下液面固化两大类别；前者将图案投射到光敏树脂上液面，上液面固化后下沉没入液槽，液体流动形成的新液面以继续下一层固化；后者将图案投射到液槽透明底部的下液面，下液面固化物同时附着在已固化物与液槽透明底之间，将固化物从液槽透明底上剥离后，光敏树脂重新流动并充满液槽透明底部以继续下一层光固化。在上液面光固化设备中，单层图案化固化物是光学图案激发光敏树脂液槽上表面固化反应所生成的，因此光敏树脂液槽上表面的液面平整度决定了所生成固化物的平整度，液位高度偏差直接诱发固化尺寸偏差、轮廓清晰度降低，进而影响光固化三维成形效果。而实践中光敏树脂液槽上表面极易受机械振动、气流、工作台搅动等因素影响，产生波动且难以平复，同时由于透明度关系，光敏树脂液槽液位的精确控制尚存在较大工程难度。这些因素导致了上液面光固化设备普遍具有成形平整度差、成像质量低的局限。对下液面光固化设备而言，成像元件发出的光学图案必须穿透刚性和柔性成像界面，才能作用到光敏树脂中，曝光效率底；而且每一层下液面固化后，固化物必须从液槽透明底剥离，且不能损伤固化物及其与上一层固化物间的粘结强度。这两个矛盾是所有下液面光固化设备所面临的公共难题。目前，针对下液面固化物从液槽透明底上剥离的需求，虽然已形成了竖直强迫剥离、液槽倾斜剥离、柔性底重力垂挂剥离等解决方案，但还无法完全满足高效率光固化三维成形设备对曝光效率、剥离速度以及剥离可靠性等需求。在光固化三维成形领域，尚缺少一种不依赖液面平整度与液位精度，可在液槽内直接曝光生成高精度固化物，并可将固化物快速、可靠剥离的光固化三维成形方法。
技术实现思路
本技术要解决上述现有技术的缺点，提供一种结构合理、可在液槽内直接曝光生成高精度固化物，并可将固化物快速、可靠剥离的光固化三维成形装置。本技术解决其技术问题采用的技术方案：一种光固化三维成形装置，包括刚性框架，刚性框架顶部设有顶板，刚性框架内设有液槽，液槽的开口与顶板嵌合；Z向直线模组竖直固定于顶板上，Z向直线模组的工作台上设有成形基板，且成形基板可在Z向直线模组驱动下在液槽中垂直运动；X向直线模组水平固定于顶板上，X向直线模组的工作台通过支架与旋转成像元件连接，X向直线模组可通过支架驱动旋转成像元件在液槽中沿成形基板底部做平移扫描，平移扫描过程中旋转成像元件可沿自身轴线自转。作为优选，所述旋转成像元件包括内定子和外转子，其中内定子与支架刚性连接，外转子与内定子采用旋转支撑连接；外转子表面设有均匀分布的行列像素点阵，行列像素点阵的行方向与旋转成像元件的轴向一致，行列像素点阵的列方向与外转子的圆周方向一致。作为优选，支架上连有铲刮组件，铲刮组件紧密贴合在外转子表面。作为优选，光固化控制器分别与Z向直线模组、X向直线模组、旋转成像元件连接。一种光固化三维成形方法，包括以下步骤：液槽中注入光敏液态高分子物料，Z向直线模组驱动成形基板，以调整已固化物与旋转成像元件顶部的间隙为单层固化厚度，X向直线模组通过支架驱动旋转成像元件，沿成形基板平面方向进行平移扫描；旋转成像元件已扫描区域生成的本层固化物，在旋转成像元件平移及自转作用下，从旋转成像元件表面区域剥离，并附着在已固化物下表面；当前扫描位置所生成的线状固化物与已扫描区域的本层固化物紧密排列，并将在当前显示表面转出顶部区域时与显示表面剥离，同时显示表面的图案显示关闭，新的显示表面转入顶部区域并开启图案显示，以生成新的线状固化物；上述步骤在旋转成像元件的平移扫描及自转过程中持续进行，直至完成当前层全部区域的光固化。开始光固化前，先向液槽中注入光敏液态高分子物料，光固化控制器发出位移信号至X向直线模组，控制X向直线模组驱动旋转成像元件平移至成形基板成形区域边缘一侧；光固化控制器发出位移信号至Z向直线模组，控制Z向直线模组驱动成形基板垂直定位至旋转成像元件上方，并保持成形基板与旋转成像元件顶部的间隙为单层固化厚度；光固化控制器发出图案显示信号、旋转信号至旋转成像元件，使得旋转成像元件处于图案显示关闭、旋转停止的状态。进行第一层光固化时，光固化控制器发出位移信号至X向直线模组，控制X向直线模组驱动旋转成像元件从成形区域边缘一侧向另一侧匀速移动；光固化控制器发出旋转信号至旋转成像元件，控制旋转成像元件匀速转动，并保持旋转线速度大小与X向直线模组移动速度相同、方向与X向直线模组移动方向相反；光固化控制器发出第一层光固化图案数据至旋转成像元件，控制旋转成像元件将第一层光固化图案滚动显示在旋转成像元件顶部，亦即与成形基板相切的线形区域；旋转成像元件到达成形区域另一侧后，光固化控制器关闭X向直线模组、关闭旋转成像元件转动及图案显示，第一层光固化过程结束，所生成第一层固化物附着在成形基板下表面。第一层光固化过程中的任意瞬间，旋转成像元件与成形基板相切的顶部区域，根据X向直线模组实时位置显示该扫描部位对应的局部光固化图案，所显示局部光固化图案作用到与成形基板间隙处的光敏液态高分子物料上，激发光固化反应进而生成线状固化物，所生成线状固化物附着在成形基板下表面与旋转成像元件上表面之间；在旋转成像元件平移及自转作用下，所生成线状固化物从旋转成像元件表面机械性剥离，进而只附着在成形基板下表面；旋转成像元件连续转动时，转入顶部区域的成像表面，不断根据X向直线模组实时位置刷新显示相应扫描区域的局部光固化图案，并生成与光固化图案形状一致的线状固化物；转出顶部区域的成像表面，不断与刚生成的线状固化物剥离并关闭图案显示；X向直线模组驱动旋转成像元件匀速通过成形区域后，旋转成像元件顶部区域生成的线状固化物在成形基板下表面连续密集排列，形成单层固化厚度的平面状固化物，整个固化与剥离过程通过旋转成像元件的图案滚动显示与平移、自转运动同步完成。进行后续层光固化前，光固化控制器发出位移信号至Z向直线模组，控制Z向直线模组驱动成形基板向上移动单层固化厚度，使得上一层固化物与旋转成像元件顶部的缝隙距离为单层固化厚度；光固化控制器发出位移信号至X向直线模组，控制X向直线模组驱动旋转成像元件从当前位置返回至上一层固化起始位置；光固化控制器发出旋转信号至旋转成像元件，控制旋转成像元件的旋转线速度大小与X向直线模组移动速度相同、方向与X向直线模组移动方向相反；光固化控制器发出当前层光固化图案数据至旋转成像元件，控制旋转成像元件将当前层光固化图案滚动显示在与上一层固化物相切的顶部区域；旋转成像元件到达上一层固化起始位置后，光固化控制器关闭X向直线模组、关闭旋转成像元件的图案显示及自转，当前层光固化过程结束本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光固化三维成形装置，包括刚性框架(1)，其特征是：刚性框架(1)顶部设有顶板(2)，刚性框架(1)内设有液槽(3)，液槽(3)的开口与顶板(2)嵌合；Z向直线模组(4)竖直固定于顶板(2)上，Z向直线模组(4)的工作台上设有成形基板(5)，且成形基板(5)可在Z向直线模组(4)驱动下在液槽(3)中垂直运动；X向直线模组(6)水平固定于顶板(2)上，X向直线模组(6)的工作台通过支架(8)与旋转成像元件(7)连接，X向直线模组(6)可通过支架(8)驱动旋转成像元件(7)在液槽(3)中沿成形基板(5)底部做平移扫描，平移扫描过程中旋转成像元件(7)可沿自身轴线自转。/n

【技术特征摘要】
1.一种光固化三维成形装置，包括刚性框架(1)，其特征是：刚性框架(1)顶部设有顶板(2)，刚性框架(1)内设有液槽(3)，液槽(3)的开口与顶板(2)嵌合；Z向直线模组(4)竖直固定于顶板(2)上，Z向直线模组(4)的工作台上设有成形基板(5)，且成形基板(5)可在Z向直线模组(4)驱动下在液槽(3)中垂直运动；X向直线模组(6)水平固定于顶板(2)上，X向直线模组(6)的工作台通过支架(8)与旋转成像元件(7)连接，X向直线模组(6)可通过支架(8)驱动旋转成像元件(7)在液槽(3)中沿成形基板(5)底部做平移扫描，平移扫描过程中旋转成像元件(7)可沿自身轴线自转。


2.根据权利要求1所述的光固化三维成形装置，其特征是：...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞红祥，应华，王康恒，
申请(专利权)人：杭州德迪智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33