3D打印系统及3D打印方法技术方案

本发明专利技术涉及一种3D打印系统及3D打印方法，包括3D打印设备及与3D打印设备信号连接的数据处理装置，数据处理装置向3D打印设备发送图案信息，3D打印设备包括：树脂槽，用以盛放树脂液体；载物台，可伸入至在树脂槽内；移动机构，驱动载物台相对树脂槽移动；光学机构，发出光线以将载物台上方的树脂液体固化成型；其中，光学机构包括光源、DMD光调制器和微缩镜筒，光源发出光线至DMD光调制器，DMD光调制器接收图案信息并调制接收到的光线，微缩镜筒将DMD光调制器调制后的光线缩放并投影至树脂槽内以将载物台上方的树脂液体固化成型。本发明专利技术通过数据处理装置、DMD光调制器及微缩镜筒三者之间的配合，可实现高精度的小尺寸模型的快速打印，快捷方便。快捷方便。快捷方便。

【技术实现步骤摘要】
3D打印系统及3D打印方法


[0001]本专利技术涉及3D打印系统及3D打印方法，属于3D打印


技术介绍

[0002]3D打印是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、塑料或者光敏树脂等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，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。
[0003]特别是在生物医疗领域，3D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3D载体支架制作。然而，现有的基于光固化方式的3D打印机普遍采用的是放大光路系统，放大光路系统具有结构简单，成本低等优点，但是打印分辨率不高，难以满足应用需求。针对生物应用领域，3D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3D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3D打印技术打印出的生物芯片表面粗糙度较大，不利于生物检测。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种简单高效、高精度的3D打印系统及3D打印方法，可实现高精度的小尺寸模型的快速打印。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种3D打印系统，包括3D打印设备及与所述3D打印设备信号连接的数据处理装置，所述数据处理装置向所述3D打印设备发送图案信息，所述3D打印设备包括：
[0006]树脂槽，用以盛放树脂液体；
[0007]载物台，可伸入至在所述树脂槽内；
[0008]移动机构，驱动所述载物台相对所述树脂槽移动；
[0009]光学机构，发出光线以将载物台上方的树脂液体固化成型；其中，所述光学机构包括光源、DMD光调制器和微缩镜筒，所述光源发出光线至所述DMD光调制器，所述DMD光调制器接收所述图案信息并调制所述接收到的光线，所述微缩镜筒将DMD光调制器调制后的光线缩放并投影至树脂槽内以将载物台上方的树脂液体固化成型。
[0010]进一步地，所述树脂槽上设置有用以遮挡在所述树脂液体上方的透光透气膜，所述光学机构具有聚焦面，所述光学机构还包括设置在所述微缩镜筒一侧的激光传感器，所述激光传感器用以检测其与所述透光透气膜之间距离以使得所述聚焦面位于所述透光透气膜的下表面。
[0011]进一步地，所述激光传感器及所述微缩镜筒沿竖直方向运动。
[0012]进一步地，所述3D打印设备还包括用以驱动所述光学机构和/或树脂槽以改变所述光学机构与树脂槽之间距离的升降机构。
[0013]进一步地，所述升降机构包括驱动所述光学机构相较于所述树脂槽移动的第一升降机构及驱动所述树脂槽相较于所述光学机构移动的第二升降机构。
[0014]进一步地，所述树脂槽上设置有通过紧固件与所述透光透气膜连接的透明槽盖。
[0015]进一步地，所述树脂槽上设置有用以使得所述载物台伸入至所述树脂槽内的开口。
[0016]进一步地，开口设置在所述透明槽盖的一侧。
[0017]本专利技术还提供了一种3D打印方法，采用如上所述的3D打印系统，所述3D打印系统还包括设置在微缩镜筒一侧的激光传感器、用以驱动光学机构和/或树脂槽以改变所述光学机构与树脂槽之间距离的升降机构，所述方法包括：
[0018]S1：将需要打印的3D模型数据导入至数据处理装置内，按照预定厚度对所述3D模型进行分层切割以形成n层切片数据，其中所述切片数据包括每层切片所形成切片的图案信息及切片高度h1～hn，n＞1；
[0019]S2：所述激光传感器与微缩镜筒保持同步运动，调节所述微缩镜筒与透光透气膜之间的聚焦距离f以使得聚焦面位于所述透光透气膜的下方，同时获得所述激光传感器与所述透光透气膜之间的距离d；
[0020]S3：所述数据处理装置根据切片高度h1～hn，控制所述移动机构驱动载物台向下移动h1～hn，所述数据处理装置将图案信息传输至DMD光调制器，所述光源发出光线至DMD光调制器，所述DMD光调制器接收每层切片的所述图案信息并调制所述接收到的光线，所述微缩镜筒将DMD光调制器调制后的光线缩放并投影至树脂槽内以将载物台上方的树脂液体固化成型以逐层形成切片模型，直到整个3D模型打印完成。
[0021]进一步地，所述步骤S3还包括：
[0022]当所述载物台向下移动时，所述透光透气膜会向上形变，所述激光传感器测得激光传感器与透光透气膜的距离为d
’
，为了保持聚焦距离f固定，则所述移动机构驱动所述树脂槽向下移动，移动距离为d与d
’
差值。
[0023]本专利技术的有益效果在于：通过设置有与数据处理装置信号连接的DMD光调制器以接收数据处理装置发送的图案信息，光源发出光线至DMD光调制器，DMD光调制器接收光线及图案信息并调制光线，将调制后的光线通过微缩镜筒缩放并投影至树脂液体以使其固化成型，快捷方便且高效，同时DMD光调制器与微缩镜筒的相互配合达到提高打印精度的目的；
[0024]本专利技术中还包括了激光传感器，该激光传感器用以检测其与透光透气膜之间距离；当透光透气膜发生形变使得激光传感器与透光透气膜之间的距离发生变化时，升降机构驱动树脂槽进行相应的移动，以保证光学机构的聚焦面始终位于透光透气膜的下表面，提高了打印的精度。
[0025]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的3D打印设备的结构示意图。
[0027]图2为图1中的部分结构示意图。
[0028]图3为图2的俯视图。
[0029]图4为透光透气膜与树脂液体的关系结构图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0031]请参见图1至图4，本专利技术的一较佳实施例中的3D打印系统，包括3D打印设备100及与所述3D打印设备100信号连接的数据处理装置(未图示)，所述数据处理装置向所述3D打印设备100发送图案信息。将需要打印的3D模型导入至计算机内，将所述3D模型按照预定的厚度分层切割，再将每层切片的数据转换成图案信息，然后将图案信息发送至3D打印设备100。预定厚度为根据打印需求在计算机内人为设定的厚度，该厚度范围根据实际情况而定，在此不做具体限定。在本实施例中，所述数据处理装置为计算机。诚然，在其他实施例中，所述数据处理装置也可为其他，在此不做具体限定，根据实际情况而定。
[0032]所述3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印系统，包括3D打印设备及与所述3D打印设备信号连接的数据处理装置，所述数据处理装置向所述3D打印设备发送图案信息，其特征在于，所述3D打印设备包括：树脂槽，用以盛放树脂液体；载物台，可伸入至在所述树脂槽内；移动机构，驱动所述载物台相对所述树脂槽移动；光学机构，发出光线以将载物台上方的树脂液体固化成型；其中，所述光学机构包括光源、DMD光调制器和微缩镜筒，所述光源发出光线至所述DMD光调制器，所述DMD光调制器接收所述图案信息并调制所述接收到的光线，所述微缩镜筒将DMD光调制器调制后的光线缩放并投影至树脂槽内以将载物台上方的树脂液体固化成型。2.如权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，所述树脂槽上设置有用以遮挡在所述树脂液体上方的透光透气膜，所述光学机构具有聚焦面，所述光学机构还包括设置在所述微缩镜筒一侧的激光传感器，所述激光传感器用以检测其与所述透光透气膜之间距离以使得所述聚焦面位于所述透光透气膜的下表面。3.如权利要求2所述的3D打印系统，其特征在于，所述激光传感器及所述微缩镜筒沿竖直方向运动。4.如权利要求2所述的3D打印系统，其特征在于，所述3D打印设备还包括用以驱动所述光学机构和/或树脂槽以改变所述光学机构与树脂槽之间距离的升降机构。5.如权利要求4所述的3D打印系统，其特征在于，所述升降机构包括驱动所述光学机构相较于所述树脂槽移动的第一升降机构及驱动所述树脂槽相较于所述光学机构移动的第二升降机构。6.如权利要求2所述的3D打印系统，其特征在于，所述树脂槽上设置有通过紧固件与所述透光透气膜连接的透明槽盖。7.如权利要求6所述的3D打印系统，其特征在于，所述树脂槽上设置有用以...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱鸣，徐顺达，吕帅，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：