一种光固化三维打印方法技术

本发明专利技术属于三维打印技术领域，为解决现有技术中难以实现连续光照固化打印的问题，本发明专利技术公开了一种光固化三维打印方法，包括以下步骤：将待打印的固化模型分割为n层；将每层的层图案分拆成m个图组；每个图组分别由离散的图元构成；在打印过程中，利用光束逐个照射m个图组，在对第i个图组进行照射时，在未被照射的一个或几个图组上形成光敏料的通道，通道与正在照射的第i个图组的各图元的边缘接触，使得光敏料经过通道就近回流到第i个图组的各图元区域；被光束照射的光敏料形成固化层；依次打印n层的层图案形成n层固化层并累积形成所述固化模型。本发明专利技术提升打印速度和固化模型的强度，还可以能够实现连续光照固化打印。

【技术实现步骤摘要】
一种光固化三维打印方法
本专利技术涉及光固化三维打印
，特别是涉及一种光固化三维打印方法。
技术介绍
光固化三维（3D）打印技术以数字三维模型文件为基础，通过逐层打印的方式来构造打印物体（固化模型）。大都包括光源（如紫外光源）和结合固化模型的成型平台，成型平台通过驱动机构（如丝杆驱动机构）在打印过程中可以移动，光源发出光束选择性照射光敏树脂形成固化层，层层堆叠形成三维的固化模型。对于自由液面的光固化打印过程中，选择性光照固化完成一层后，往往需要模型下沉光敏料中层厚深度，然后将光敏树脂液面刮平，再进行下一层光照固化。即使光敏树脂具有很强的自流平能力，也还是需要较长的时间进行光敏树脂能回流，且难以实现连续的光固化过程，打印速度有待提升。约束液面的光固化三维打印过程中，光束是穿过离型膜选择性照射光敏树脂进行层层固化，打印过程中固化层会黏连到离型膜上，往往需要离型膜与固化层进行离型过程来实现光敏树脂的回流，回流速度慢，影响打印速度，对于采用氧气等抑制剂在靠近离型膜的区域的光敏树脂中形成固化死区的方式避免固化层与离型膜黏连，则往往需要特殊的离型膜和相应的材料和打印机结构限制，影响应用范围，且对于较厚模型光敏树脂的回流速度依然较慢，且难以实现连续光照固化打印，打印速度有待提升。而且这些方式中固化层与层之间为平面结合，结合强度往往层内材料之间的结合强度，固化模型的整体强度也有待提高。
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三维打印方法，能够提升打印速度和固化模型的强度，还可以实现连续光照固化打印。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种光固化三维打印方法，包括以下步骤：（1）将待打印的固化模型分割为n层，其中n为正整数；将每层的层图案分拆成m个图组，m≥2；每个图组分别由离散的图元构成，且不同图组的图元相互交错排列；（2）在对所述每层的层图案进行打印的过程中，利用光束逐个照射所述的m个图组，在对第i个图组进行照射时，在未被照射的一个或几个图组上形成光敏料的通道，所述通道与正在照射的第i个图组的各图元的边缘接触，使得所述光敏料经过所述通道就近回流到第i个图组的各图元区域；被所述光束照射的光敏料形成固化层，在打印过程中所述固化层与成型面相互远离移动，完成所述层图案的打印，其中，i∈{1,2,3,...,m}；（3）依次打印n层的层图案形成n层固化层并累积形成所述固化模型。所述层图案中的不同图组分别固化形成的固化层在所述固化层与所述成型面的相互远离移动的方向上相互之间具有高度差，各相邻层的固化层相互交错累积结合。当m=2时，在对不同图组的照射进行切换过程中先暂停光束照射，在所述固化层与所述成型面相互远离预设间距后所述光束再开始对另一图组进行照射；当m=3时，所述图组的图元沿设定方向相互交错，所述光束对各图组按顺序循环照射打印，同时所述成型面与固化层连续的相互远离移动；当m≥4时，所述图组的图元图案在层中沿两个方向排列，同一图组中的图元相互隔离，所述光束对各图组按顺序循环照射打印，同时所述成型面与固化层连续的相互远离移动。当正在打印的所述层图案中包括表层区域时，所述表层区域则被所述光束整体照射成型。在所述层图案的打印过程中，所述光束照射的光敏料形成固化层结合到成型平台上，所述成型平台与所述成型面的间距增加，完成层图案的打印；所述成型面与所述成型平台的间距采用连续式增加或间断式增加的方式实现增加，当采用连续式增加方式时，对每个图组照射时，所述成型平台与所述成型面的间距同步连续增加，且当该图组完成照射打印时，所述成型平台与所述成型面的间距增加距离为1/m倍的该图组所在层的层厚；当采用断续式增加方式时，对每个图组照射时，所述成型平台与所述成型面的间距保持固定不变，完成一个图组的照射打印后，所述成型平台与所述成型面的间距增加距离为1/m倍的该图组所在层的层厚。在所述层图案的打印过程中通过增加所述光敏料的压强使得所述光敏料加快回流到所述第i个图组的区域。将透光件和成型平台分别与缸套密封设置，所述透光件或所述成型平台能够沿所述缸套的内壁滑动，使得所述透光件、所述缸套和所述成型平台形成封闭的打印腔，所述打印腔与料源连通，通过所述料源向所述打印腔内填充设定压强的所述光敏料，实现对所述光敏料的加压；其中，朝向所述透光件一侧的光敏料的表面或所述透光件与所述光敏料接触的表面为所述成型面；打印过程中所述光束透过所述透光件选择性照射所述打印腔内的所述光敏料，随着所述成型面和所述成型平台相互远离移动，打印形成的固化模型结合在所述成型平台上。所述成型面为透光件对光敏料形成的约束液面，在所述层图案的打印过程中，所述光束透过所述透光件选择性照射光敏料形成固化层结合到成型平台上，所述成型平台与所述成型面的间距增加，完成层图案的打印；所述成型面与所述成型平台的间距连续式增加，当所述成型面朝向所述光敏料的方向发生变形时，增加所述光敏料的压强，或者减小所述成型面与所述成型平台的间距连续式增加的速度；当所述成型面朝向远离所述光敏料的方向发生变形时，减小所述光敏料的压强，或者增加所述成型面与所述成型平台的间距连续式增加的速度。所述成型面与所述成型平台的间距连续式增加的速度和所述光敏料的压强的控制方式如下：方式一，打印过程中让所述成型面与所述成型平台的间距增加的速度设定为允许范围的最大值，然后通过调整所述光敏料的压强，使得所述透光件的变形在预设范围内；当调整所述光敏料的压强不能实现将所述透光件的变形控制在所述预设范围内时，降低所述成型面与所述成型平台的间距增加的速度，直到通过调整所述光敏料的压强能够实现对所述透光件变形控制在所述预设范围内为止；或者，方式二，保持所述成型面与所述成型平台的间距增加的速度恒定，通过调整所述光敏料的压强来控制所述透光件的变形处于所述预设范围内。采用约束液面的方式进行打印，在所述层图案的打印过程中还包括通过形变传感器检测透光件形变状况的步骤。所述形变传感器为多个应力感测单元，所述多个应力感测单元环周设置在所述透光件底面的周边区域与缸套的端部法兰之间，利用所述应力感测单元检测所述透光件周边的受力分布，结合光敏料的压强和所述固化层与成型面的相互远离移动速度来估算所述透光件的变形情况；或者所述形变传感器包括检测光线发生器和检测光线接收器，所述检测光线发生器和检测光线接收器设置在所述透光件相对光敏料的另一侧，所述检测光线发生器发出的检测光线经过所述透光件反射后被检测光线接收器接收，通过检测光线接收器接收到的光线照射点的位置判断所述透光件的变形情况，或者通过设置在光源与透光件之间微透镜阵列对所述光束进行调整，使得所述光束在所述成型面射出时形成离散且扩散的状态，在所述透光件中离散光束之间的没有光束照射的区域设置所述形变传感器检测所述透光件的变形情况。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术通过将各层图案分拆成多个相互尽量交错间隔的图组，对每个图组分别分时进行打印的方式实现打印过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光固化三维打印方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将待打印的固化模型分割为n层，其中n为正整数；将每层的层图案分拆成m个图组，m≥2；每个图组分别由离散的图元构成，且不同图组的图元相互交错排列；/n在对所述每层的层图案进行打印的过程中，利用光束逐个照射所述的m个图组，在对第i个图组进行照射时，在未被照射的一个或几个图组上形成光敏料的通道，所述通道与正在照射的第i个图组的各图元的边缘接触，使得所述光敏料经过所述通道就近回流到第i个图组的各图元区域；被所述光束照射的光敏料形成固化层，在打印过程中所述固化层与成型面相互远离移动，完成所述层图案的打印，其中，i∈{1,2,3,...,m}；/n依次打印n层的层图案形成n层固化层并累积形成所述固化模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种光固化三维打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待打印的固化模型分割为n层，其中n为正整数；将每层的层图案分拆成m个图组，m≥2；每个图组分别由离散的图元构成，且不同图组的图元相互交错排列；
在对所述每层的层图案进行打印的过程中，利用光束逐个照射所述的m个图组，在对第i个图组进行照射时，在未被照射的一个或几个图组上形成光敏料的通道，所述通道与正在照射的第i个图组的各图元的边缘接触，使得所述光敏料经过所述通道就近回流到第i个图组的各图元区域；被所述光束照射的光敏料形成固化层，在打印过程中所述固化层与成型面相互远离移动，完成所述层图案的打印，其中，i∈{1,2,3,...,m}；
依次打印n层的层图案形成n层固化层并累积形成所述固化模型。


2.根据权利要求1所述的光固化三维打印方法，其特征在于，所述层图案中的不同图组分别固化形成的固化层在所述固化层与所述成型面的相互远离移动的方向上相互之间具有高度差，各相邻层的固化层相互交错累积结合。


3.根据权利要求1所述的光固化三维打印方法，其特征在于，当m=2时，在对不同图组的照射进行切换过程中先暂停光束照射，在所述固化层与所述成型面相互远离预设间距后所述光束再开始对另一图组进行照射；当m=3时，所述图组的图元沿设定方向相互交错，所述光束对各图组按顺序循环照射打印，同时所述成型面与固化层连续的相互远离移动；当m≥4时，所述图组的图元图案在层中沿两个方向排列，同一图组中的图元相互隔离，所述光束对各图组按顺序循环照射打印，同时所述成型面与固化层连续的相互远离移动。


4.根据权利要求1所述的光固化三维打印方法，其特征在于，当正在打印的所述层图案中包括表层区域时，所述表层区域则被所述光束整体照射成型。


5.根据权利要求1所述的光固化三维打印方法，其特征在于，在所述层图案的打印过程中，所述光束照射的光敏料形成固化层结合到成型平台上，所述成型平台与所述成型面的间距增加，完成层图案的打印；所述成型面与所述成型平台的间距采用连续式增加或间断式增加的方式实现增加，当采用连续式增加方式时，对每个图组照射时，所述成型平台与所述成型面的间距同步连续增加，且当该图组完成照射打印时，所述成型平台与所述成型面的间距增加距离为1/m倍的该图组所在层的层厚；当采用断续式增加方式时，对每个图组照射时，所述成型平台与所述成型面的间距保持固定不变，完成一个图组的照射打印后，所述成型平台与所述成型面的间距增加距离为1/m倍的该图组所在层的层厚。


6.根据权利要求1所述的光固化三维打印方法，其特征在于，在所述层图案的打印过程中通过增加所述光敏料的压强使得所述光敏料加快回流到所述第i个图组的区域。


7.根据权利要求6所述的光固化三维打印方法，其特征在于，将透光件和成型平台分别与缸套密封设置，所述透光件或所述成型平台能够沿所述缸套的内壁滑动，使得所述透光...

【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