3D打印机制造技术

本发明专利技术公开了一种3D打印机(1)，包括平坦的安装板(4)和与安装板(4)相对置的与其平行的曝光元件(10)，其中，能够借助于驱动单元(6)调节安装板(4)与曝光元件(10)之间的间距，并且其中，安装板(4)和/或曝光元件(10)在填充有树脂(2)的容器(3)中布置为，安装板(4)与曝光元件(10)之间的邻接安装板(4)的区域由容器(3)中的树脂(2)占据。根据本发明专利技术，曝光元件(10)构造为由密集并排的能单独驱控的量子点发光二极管(11)组成的二维的矩阵。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】3D打印机
本专利技术涉及一种3D打印机。
技术介绍
在现有技术中已知了几种样式和用于不同打印方法的3D打印机。在此，已知的打印技术是立体光固化方法，其中，合适的液态的树脂配方或单体配方通过瞄准的曝光逐点地硬化，以便逐步产生所期望的三维的物体。对此，在传统的立体光固化中，聚焦的激光射线经由能绕着两个相互垂直的轴枢转的镜偏转，以便树脂依次进入到在层中待硬化的点中并且因此曝光。特别地，当需要硬化较大的面的时候，该方法是费时的，因为待硬化的面逐点地进行，这些面必须通过激光实际地划线。当激光仅以平坦的角度入射到待硬化的树脂中的时候，也能够在更大的物品中造成边缘区域中的变形。作为替代方案，开发了所谓的“数字光处理”(DLP)打印方法。在该方法中，光源的光经由数字的微镜单元转到待硬化的树脂上。在此，微镜单元由能翻转的微镜构成的矩形布置，微镜能被单独控制。典型的微镜单元包括1920x1080个能单独控制的镜，这些镜能够在一个位置与第二位置之间枢转，在该一个位置上使得射在其上的光偏移到树脂中分别预先给定的点上，在第二位置上则不会发生这些。树脂的层中的能分别硬化的点的数量通过微镜单元的镜数量预先给定。树脂中的各个点的最终大小能够受到微镜单元与待曝光的层之间的间距影响。利用较大的间距虽然能够打印较大的结构元件，然而分辨率下降。类似于立体光固化地，其在边缘区域也能够通过仅平坦地射在树脂上的光造成变形。不仅在传统的立体光固化中，还在“数字光处理”中，3D打印机由于在此要求的通过能枢转的镜的射线偏转通常有大的空间需求。在现有技术中还已知了实施方式，在其中，替代通过光源照明的微镜单元而应用从后面照明的LCD显示器的面光源，以便硬化所期望的点处的树脂。在此，可选地能够在各个点处使得在其后面的照明的光穿透的LCD显示器必须直接布置在还是液态的树脂中的具有待硬化的点的层处。相应的LCD显示器的缺点在于，由于从后面的持续的大面积照明以及LCD显示器的光在层中的非待硬化的点处的吸收导致LCD显示器变热。特别地，热排放由于直接抵靠在LCD显示器处的树脂而受到限制，所以能够由于温度升高而造成LCD显示器中的暂时的功能故障，从而使得打印失败或者至少必须中断。此外，树脂的硬化过程能够由于过高的温度被负面地影响。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提出一种相对于现有技术改进的3D打印机。该目的通过根据独立权利要求所述的3D打印机实现。有利的改进方案是从属权利要求的内容。相应地，本专利技术涉及一种3D打印机，其包括平坦的安装板和与安装板相对置的与其平行的曝光元件，其中，借助于驱动单元能够调节安装板与曝光元件之间的间距，其中，安装板和/或曝光元件在储存有树脂的容器中布置为，安装板与曝光元件之间的邻接安装板的区域由容器中的树脂占据，并且其中，曝光元件构造为由密集并排的能单独驱控的量子点发光二极管组成的二维的矩阵。本专利技术已知的是，从开头所述的现有技术出发，应用具有自发光的曝光点的曝光元件是有利的。相对于传统并且缓慢的立体光固化以及“数字光处理”，因为不要求射线偏转而能够在与DLP方法类似的打印速度中实现3D打印机的更小的结构大小。相对于具有LCD显示器的3D打印机，由于量子点发光二极管的根据本专利技术的应用而能够将曝光元件的区域中的热增长减少到这样小的程度，即由此不妨碍曝光元件和3D打印机本身的功能性。本专利技术还已知的是，对于结合3D打印所要求的使树脂硬化的曝光通常要求较小的波长、例如在可见光的蓝紫范围中或在UV范围中。正好在这些波长范围中，在第一印象中同样能够适用于形成曝光元件的有机发光二极管(OLEDs)具有显著的老化效应，其能够已经在装备其的3D打印机的短暂运行之后导致打印质量的下降。本专利技术的功劳已经已知的是，对于3D打印的特殊的应用情况来说量子点发光二极管是特别有利的，因为其明显比OLEDs老化地更慢。此外，作为本专利技术的原理已知的是，量子点发光二极管原则上能够无问题地布置在为根据本专利技术设置的曝光元件中，并且也能制造在对于树脂的硬化来说所要求的范围中(见例如J.Kwaketal.：基于胶状纳米晶体量子点的高能量纯蓝紫光发光二极管(J.Kwaketal.:High-PowerGenuineUltravioletLight-EmittingDiodesBasedOnColloidalNanocrystalQuantumDots)-在《NanoLetters》中，2015年，15(6)，3793-3799页)。此外所指明的是，根据本专利技术设置量子点发光二极管、即在电激励时自发光的二极管，这使得其与量子点的与LCD显示器类似的改变光源的光的布置明显区分。此外，根据本专利技术的3D打印机基本上与已知的3D打印机一样。平面的安装板与曝光元件之间的间距能够借助于驱动单元逐步地变大，其中，在每个步骤中位于安装板与曝光元件之间的树脂逐步地从安装板出发被硬化，从而逐步或逐层地得到附着在安装板处的3D模型。优选的是，如果曝光元件是单色的。换句话说，曝光元件的全部量子点发光二极管应当发射相同波长的辐射。通过依赖于对于3D打印来说原则上足够的单色的曝光，对于曝光元件的每个曝光点来说仅要求一个单独的量子点发光二极管，这原则上能够实现比在多色的设计方案中更高的分辨率，在多色的设计方案中，通常必须将不同的发射波长的多个发光二极管组合为一个曝光点。优选的是，由曝光元件发射的辐射的波长小于等于450nm、优选小于等于410nm、例如405nm、更优选小于等于390nm、例如385nm。特别地，在后面提到的UV范围中，能够制造具有对于3D打印来说非常好的硬化属性的树脂。优选的是，在根据本专利技术的3D打印机的容器中储存的树脂与曝光元件的波长相匹配，特别地即在由曝光元件发出的波长的情况下硬化。如果曝光元件是单色的，树脂或者其有关硬化性能的属性能够非常好地匹配曝光元件，这能够提高打印质量。优选的是，安装板布置在容器中，并且曝光元件从外部抵靠在容器的透明的区域上。通过这样的布置保障的是，不管曝光元件还是其电驱控系统都不直接与树脂接触并且不能由此受到损坏。优选的是，如果曝光元件由多个曝光元件瓦片(Kacheln)组成。通过曝光元件由曝光元件瓦片组成，则曝光元件的曝光区域能够通过添加另外的瓦片扩展，而不必由此改变曝光点的大小。更确切地说，曝光点的数量能够通过一个或多个附加的瓦片几乎任意地提高，以便能够也以好的分辨率打印更大的物体。显而易见地，也能够几乎任意选择曝光元件的大小。优选的是，曝光元件的曝光点具有最大70μm、优选最大35μm的大小。在此，给定的长度是对于曝光点的相应的形状来说传统的标称尺寸，即在圆形的曝光点中为直径，在正方形的曝光点中为边长，在矩形的曝光点中为对角线长等。附图说明现在根据有利的实施方式参考附图示例性地描述本专利技术。在此示出：图1是根据本专利技术的3D打印机的第一实施例。具体实施方式图1示出了根据本专利技术的3D打印机1。3D打印机1包括利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印机(1)，包括平坦的安装板(4)和与所述安装板(4)相对置的与所述安装板平行布置的曝光元件(10)，其中，能借助于驱动单元(6)调节所述安装板(4)与所述曝光元件(10)之间的间距，并且其中，所述安装板(4)和/或所述曝光元件(10)在填充有树脂(2)的容器(3)中布置为，所述安装板(4)与所述曝光元件(10)之间的邻接所述安装板(4)的区域由所述容器(3)中的所述树脂(2)占据，其特征在于，/n所述曝光元件(10)构造为由密集并排的、能单独驱控的量子点发光二极管(11)构成的二维矩阵，其中，所述量子点发光二极管(11)是在电激励时自发光的二极管。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180921 DE 102018123254.31.一种3D打印机(1)，包括平坦的安装板(4)和与所述安装板(4)相对置的与所述安装板平行布置的曝光元件(10)，其中，能借助于驱动单元(6)调节所述安装板(4)与所述曝光元件(10)之间的间距，并且其中，所述安装板(4)和/或所述曝光元件(10)在填充有树脂(2)的容器(3)中布置为，所述安装板(4)与所述曝光元件(10)之间的邻接所述安装板(4)的区域由所述容器(3)中的所述树脂(2)占据，其特征在于，
所述曝光元件(10)构造为由密集并排的、能单独驱控的量子点发光二极管(11)构成的二维矩阵，其中，所述量子点发光二极管(11)是在电激励时自发光的二极管。


2.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述曝光元件(10)是单色的。


3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：延斯·特雷格，
申请(专利权)人：穆尔鲍尔科技公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE