三维打印系统及其使用的方法技术方案

本发明专利技术提供一种三维打印系统、利用其制作金属微納结构和在薄膜衬底上制作微納结构的方法。所述三维打印系统包括：输送透明薄膜传送带输送的传送机构，上料机构，设置于机台的投影窗口上方的透明支撑板、载物机构和成像机构。所述上料机构包括设置于所述透明薄膜传送带的上方的至少一个上料装置，所述载物机构包括载物板和载物驱动部件，所述载物驱动部件驱动所述载物板靠近或远离所述透明薄膜传送带；所述成像机构位于所述机台的投影窗口下方，用于产生预定投影图案。本发明专利技术中的三维打印系统不仅可以实现正常的三维打印，还可以在薄膜衬底上制作微納结构，并且还可以制作金属微納结构。

【技术实现步骤摘要】
三维打印系统及其使用的方法
本专利技术涉及三维打印
，尤其涉及一种三维打印系统及其使用方法。
技术介绍
三维打印技术作为前瞻性、战略性技术，在航空航天、生物医疗、武器装备、汽车以及模具等高端领域都有重要应用。在生物医疗领域，三维打印技术为生物芯片、生化器件提供了灵活制备的新方法，亦为生物材料、人工器官领域提供了新的研究手段和平台，实现了复杂三维载体支架制作。然而，现有的三维打印技术在打印精度和打印幅面上仍难以满足应用需求。针对生物应用领域，三维打印技术仍未有效解决打印精度和打印尺寸不能兼顾的问题。一方面，基于双光子或激光直写的光固化立体造型技术可实现小到0.1微米的复杂结构打印，然而受限于打印尺寸(小于几百微米)不适合生物芯片制作。另一方面，基于投影式的光固化立体造型技术受限于打印精度(大于30微米)难以满足生物芯片中微小结构的制作要求。目前商用三维打印机横向分辨率大多只有50微米，深度分辨率约为50-100微米。同时，现有的三维打印技术打印出的生物芯片表面粗糙度较大(～±2.5微米)，给生物检测带来不便。因此，有必要提出一种改进的方案来克服上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种三维打印系统，其可以实现三维打印，可满足生物医药领域对打印精度的要求。本专利技术的目的之二在于提出一种利用三维打印系统制作金属微納结构的方法，从而扩展了三维打印系统的应用范围。本专利技术的目的之三在于提出一种利用三维打印系统在薄膜衬底上制作微納结构的方法，从而扩展了三维打印系统的应用范围。为解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，根据本专利技术提供了一种三维打印系统，其包括：传送机构，用于将第一位置处的透明薄膜传送带输送至第二位置处；上料机构，包括设置于所述透明薄膜传送带的上方的至少一个上料装置，所述上料装置包括容料腔、出料口、出料驱动部件，容料腔放置打印材料，出料口与容料腔连通，出料驱动部件将打印材料从出料口排放至所述透明薄膜传送带上；透明支撑板，设置于机台的投影窗口上方，且位于所述透明薄膜传送带的下方；载物机构，包括载物板和载物驱动部件，所述载物板位于所述透明薄膜传送带的上方且与所述透明支撑板相对设置，所述载物驱动部件驱动所述载物板靠近或远离所述透明薄膜传送带；成像机构，位于所述机台的投影窗口下方，用于产生预定投影图案。在一个优选的实施例中，所述三维打印系统还包括：位于所述上料装置与所述载物机构之间的辊压机构，所述辊压机构包括辊压部，位于所述透明薄膜传送带的上方，用于将打印材料压平；支撑部，位于所述透明薄膜传送带的下方并支撑所述透明薄膜；所述辊压部和所述支撑部之间的间隙可调节，通过调节所述间隙调节打印材料薄层的厚度。在一个优选的实施例中，所述上料机构还包括平移驱动部件，用于驱动各个上料装置沿所述透明薄膜传送带的宽度方向上移动，来控制打印材料在所述透明薄膜传送带的宽度方向上的落下位置。在一个优选的实施例中，所述三维打印系统还包括：位于所述载物板两侧的压膜机构，其中在所述透明薄膜传送带将打印材料运送到所述透明支撑板上时，所述压膜机构将所述透明薄膜传送带固定在机台上，打印材料固化后，所述压膜机构释放所述透明薄膜传送带。在一个优选的实施例中，所述传送机构还包括位于第一位置处的放卷盘、主动辊和位于第二位置处的收卷盘，所述放卷盘上卷绕有透明薄膜传送带，所述收卷盘用于卷收所述透明薄膜传送带，所述主动辊驱使所述透明薄膜传送带依次经过所述上料结构和载物机构向着靠近所述收卷盘的方向移动。在一个优选的实施例中，所述成像机构包括光源、光束整形器、DMD光调制器、多块反射镜和可更换倍率的投影镜头，所述光束整形器用于整形所述光源发出的光束；所述DMD光调制器用于将整形后的光束生成面状的投影图案；所述反射镜用于将投影图案反射至所述投影镜头；所述投影镜头将投影图案按镜头的倍率缩小后投影，所述成像机构还包括计算机和控制器，所述计算机用于提供位移数据和将曝光数据分割成一系列成条的图案文件，并将位移数据和图案文件发送至所述控制器，所述控制器时序上传图案文件至所述DMD光调制器，使所述DMD光调制器生成投影图案，所述控制器通过位移数据控制所述投影镜头向靠近所述透明薄膜传送带的方向移动，该成像机构还包括计算机和控制器，该计算机用于提供位移数据和将曝光数据分割成一系列成条的图案文件，并将位移数据和图案文件发送至该控制器，该控制器时序上传图案文件至该DMD光调制器，使该DMD光调制器生成投影图案，该控制器通过位移数据控制该投影镜头向靠近该透明薄膜传送带的方向移动，该成像机构还包括CCD监控系统和光电探测器，该CCD监控系统用于监控打印情况以及当前打印层的形貌以及层厚，并将该打印数据发送至该计算机，该计算机通过该打印数据可计算出打印精度，该控制器通过位移数据控制该CCD监控系统)与该投影镜头同步移动；该光电探测器用于采集打印材料表面反射的光线，并将产生的形貌数据发送至该控制器，该控制器根据形貌数据调节该投影镜头的投影焦距，该成像机构还包括黄光光源，该黄光光源发出的光通过该反射镜反射至该投影镜头，该CCD监控系统监测透明支撑板四个角的高度，用于调整支撑板与所述载物平台平行。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供一种利用上文所述的三维打印系统在薄膜衬底上制作微納结构的方法。所述方法包括：在固定于载物板上的衬底的下表面涂一层疏水膜；所述上料装置将其内的打印材料从所述出料口排出至所述透明薄膜传送带；在所述透明薄膜传送带载着所述打印材料移动到所述载物板的下方时，所述载物板向下移动预定距离以使得固定于所述载物板上的衬底和所述透明支撑板夹持所述透明薄膜传送带和载于所述透明薄膜传送带上的打印材料薄层；成像机构产生预定投影图案，将所述预定投影图案透过所述透明支撑板和所述透明薄膜传送带照射在所述透明薄膜传送带上的打印材料薄层上，使得被照射的打印材料薄层固化形成一层预定打印结构；所述载物板被驱动的向上移动时，固化的预定打印结构固定于所述透明薄膜传送带上，随后去除所述打印材料薄层的未固化部分，从而在所述透明薄膜传送带上形成了预定打印结构。在一个优选的实施例中，所述打印材料薄层是由所述载物板前面的辊压机构辊压载于所述透明薄膜传送带上的打印材料而形成的，或是由固定于所述载物板上的衬底直接按压载于所述透明薄膜传送带上的打印材料而形成的。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供一种利用上述三维打印系统制作金属微納结构的方法，所述方法包括：在导电介质的衬底的下面进行三维打印形成三维打印结构，其中所述衬底固定于所述载物板上；祛除形成有三维打印结构的衬底上残存的打印材料；采用电铸生长工艺在所述三维打印结构以外的部分生长为金属材料；使用强祛除溶液融去所述三维打印结构。在一个优选的实施例中，在导电介质的衬底的下面进行三维打印形成三维打印结构的步骤包括：所述上料装置将其内的打印材料从所述出料口排出至所述透明薄膜传送带；在所述透明薄膜传送带载着所述打印材料移动到所述载物板的下方时，所述载物板向下移动预定距离以使得固定于所述载物板上的衬底和所述透明支本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维打印系统，其特征在于，其包括：/n传送机构，用于将第一位置处的透明薄膜传送带输送至第二位置处；/n上料机构，包括设置于所述透明薄膜传送带的上方的至少一个上料装置，所述上料装置包括容料腔、出料口、出料驱动部件，容料腔放置打印材料，出料口与容料腔连通，出料驱动部件将打印材料从出料口排放至所述透明薄膜传送带上；/n透明支撑板，设置于机台的投影窗口上方，且位于所述透明薄膜传送带的下方；/n载物机构，包括载物板和载物驱动部件，所述载物板位于所述透明薄膜传送带的上方且与所述透明支撑板相对设置，所述载物驱动部件驱动所述载物板靠近或远离所述透明薄膜传送带；/n成像机构，位于所述机台的投影窗口下方，用于产生预定投影图案。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维打印系统，其特征在于，其包括：
传送机构，用于将第一位置处的透明薄膜传送带输送至第二位置处；
上料机构，包括设置于所述透明薄膜传送带的上方的至少一个上料装置，所述上料装置包括容料腔、出料口、出料驱动部件，容料腔放置打印材料，出料口与容料腔连通，出料驱动部件将打印材料从出料口排放至所述透明薄膜传送带上；
透明支撑板，设置于机台的投影窗口上方，且位于所述透明薄膜传送带的下方；
载物机构，包括载物板和载物驱动部件，所述载物板位于所述透明薄膜传送带的上方且与所述透明支撑板相对设置，所述载物驱动部件驱动所述载物板靠近或远离所述透明薄膜传送带；
成像机构，位于所述机台的投影窗口下方，用于产生预定投影图案。


2.如权利要求1所述的三维打印系统，其特征在于，其还包括：位于所述上料装置与所述载物机构之间的辊压机构，所述辊压机构包括辊压部，位于所述透明薄膜传送带的上方，用于将打印材料压平；支撑部，位于所述透明薄膜传送带的下方并支撑所述透明薄膜；
所述辊压部和所述支撑部之间的间隙可调节，通过调节所述间隙调节打印材料薄层的厚度。


3.如权利要求1所述的三维打印系统，其特征在于，所述上料机构还包括平移驱动部件，用于驱动各个上料装置沿所述透明薄膜传送带的宽度方向上移动，来控制打印材料在所述透明薄膜传送带的宽度方向上的落下位置。


4.如权利要求1所述的三维打印系统，其特征在于，
各个上料装置中的打印材料的材质是相同的或不同的。


5.如权利要求1所述的三维打印系统，其特征在于，其还包括：
位于所述载物板两侧的压膜机构，其中在所述透明薄膜传送带将打印材料运送到所述透明支撑板上时，所述压膜机构将所述透明薄膜传送带固定在机台上，打印材料固化后，所述压膜机构释放所述透明薄膜传送带。


6.如权利要求1所述的三维打印系统，其特征在于，
所述传送机构还包括位于第一位置处的放卷盘、主动辊和位于第二位置处的收卷盘，所述放卷盘上卷绕有透明薄膜传送带，所述收卷盘用于卷收所述透明薄膜传送带，所述主动辊驱使所述透明薄膜传送带依次经过所述上料结构和载物机构向着靠近所述收卷盘的方向移动。


7.如权利要求1所述的三维打印系统，其特征在于，所述成像机构包括光源、光束整形器、DMD光调制器、多块反射镜和可更换倍率的投影镜头，
所述光束整形器用于整形所述光源发出的光束；
所述DMD光调制器用于将整形后的光束生成面状的投影图案；
所述反射镜用于将投影图案反射至所述投影镜头；
所述投影镜头将投影图案按镜头的倍率缩小后投影，
所述成像机构还包括计算机和控制器，所述计算机用于提供位移数据和将曝光数据分割成一系列成条的图案文件，并将位移数据和图案文件发送至所述控制器，所述控制器时序上传图案文件至所述DMD光调制器，使所述DMD光调制器生成投影图案，所述控制器通过位移数据控制所述投影镜头向靠近所述透明薄膜传送带的方向移动，
该成像机构还包括计算机和控制器，该计算机用于提供位移数据和将曝光数据分割成一系列成条的图案文件，并将位移数据和图案文件发送至该控制器，该控制器时序上传图案文件至该DMD光调制器，使该DMD光调制器生成投影图案，该控制器通过位移数据控制该投影镜头向靠近该透明薄膜传送带的方向移动，
该成像机构还包括CCD监控系统和光电探测器，该CCD监控系统用于监控打印情况以及当前打印层...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩春芳，杨颖，张瑾，温源，
申请(专利权)人：苏州苏大维格科技集团股份有限公司，苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32