3D打印系统技术方案

一种3D打印系统，包括：发光单元，用于发出激发光；波长转换单元，用于接收激发光并输出固化光；组合透镜单元，用于将固化光折射到DMD数字微镜单元上，并将由DMD数字微镜单元反射出的固化光引导至待固化的光固化材料上；DMD数字微镜单元，用于接收由组合透镜单元折射出的固化光，并选择性的反射出固化光；以及控制单元，控制单元与发光单元、波长转换单元、组合透镜单元以及DMD数字微镜单元电性连接。本发明专利技术利用发光单元作为固化光源，并增设波长转换单元以使固化光源的激光波长可调，避免了紫外光所带来的危害，突破了单色光固化的材料限制性，具有安全、环保、发光效率高、光束质量好等优点，并且能够实现多色彩3D打印。并且能够实现多色彩3D打印。并且能够实现多色彩3D打印。

【技术实现步骤摘要】
3D打印系统


[0001]本专利技术涉及一种3D打印系统，属于3D打印


技术介绍

[0002]3D打印(3D Printing)又称增材制造(Additive Manufacturing)，是一项新兴的快速成型(Rapid Prototyping Manufacturing)技术，具有成型效率高、材料成本低、可制备复杂结构等优点，独特的制造优势使其受到了各领域极大青睐，被誉为第三次工业革命的标志。3D打印技术以计算机三维设计模型为蓝本，利用激光烧结、加热熔融或光照固化等方式将金属、陶瓷粉末或高分子树脂等材料，逐层堆积累加成型，从而制造出实体产品。3D打印技术涉及多种成型方式，其中基于光固化成型原理，以光固化树脂为原料的打印技术主要有立体光刻(SLA)，数字光处理(DLP)和三维喷墨打印(3DSP)三种。与其他成型方式相比，光固化3D打印成型具有成型精度高、打印速度快及工艺成熟等优点，目前被广泛应用于产品设计、模具制造、科学研究、文化创意、医疗等众多领域。
[0003]基于DLP的光固化3D打印是最早发展起来的快速成型技术之一，其工艺流程是：首先通过计算机软件设计出三维实体模型，然后利用离散程序将模型进行切片处理，并设计切片图案输出顺序，之后激光投影系统在计算机发出的指令下，按照预先排列好的切片顺序将图案投射到光敏树脂表面，使树脂表面被选择性固化，一层固化完毕，制件移动一个固定距离，形成一个新的树脂层，重复上述步骤，层层叠加，直至整体成型。按照成型模式的不同，DLP光固化3D打印亦可分为上投影和下投影两种。目前，DLP成型技术中所用光源均基于紫外(UV)光，波长均分布在405nm以下。众所周知，UV光具有一定的环境危害性，照射人的皮肤时，可引起皮肤红斑、老化，过量时甚至可能会引发癌变，同时UV光输出功率小，且对树脂的固化深度小，一定程度上限制了打印效率的提高。
[0004]特别是在打印一些多色彩模型时，比如人的器官模型，为了更真实还原器官形貌，制件中需要使用多种不同的材料来表达血管、骨骼、机构等组织，因为不同的3D打印材料吸光范围不同，因此单色光源3D打印机无法满足多种材料的打印。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种3D打印系统，通过利用发光单元作为固化光源，并增设波长转换单元以使固化光源的激光波长可调，相比于传统的紫外3D打印，本专利技术的3D打印系统避免了紫外光所带来的危害，突破了单色光固化的材料限制性，具有安全、环保、发光效率高、光束质量好等优点，并且能够实现多色彩3D打印。
[0006]本专利技术所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
[0007]本专利技术提供一种3D打印系统，所述3D打印系统包括：
[0008]发光单元，用于发出激发光；
[0009]波长转换单元，用于接收激发光并输出固化光；
[0010]组合透镜单元，用于将固化光折射到DMD数字微镜单元上，并将由DMD数字微镜单元反射出的固化光引导至待固化的光固化材料上；
[0011]DMD数字微镜单元，用于接收由组合透镜单元折射出的固化光，并选择性的反射出固化光；以及
[0012]控制单元，所述控制单元与发光单元、波长转换单元、组合透镜单元以及DMD数字微镜单元电性连接。
[0013]为保证3D打印的质量，所述控制单元根据光固化材料的类型及固化状态调整3D打印系统的工作参数。
[0014]优选地，所述工作参数包括发光单元的输出功率、波长转换单元所输出的固化光的波长、被引导至待固化的光固化材料表面的图案的光功率密度和固化时间。
[0015]具体地，所述发光单元的输出功率为0W-4W。所述被引导至待固化的光固化材料表面的图案的光功率密度为10mW/cm2-100mW/cm2。
[0016]优选地，所述波长转换单元通过调节接收激发光的位置以输出不同波长的固化光。
[0017]为了充分固化光固化材料，所述固化时间为0.1s-100s。
[0018]为了使所述波长转换单元能够接收激发光并输出不同波长的固化光，所述波长转换单元包括控制部，以及由控制部驱动的荧光粉色轮或者荧光粉空心色桶。
[0019]优选地，所述荧光粉色轮为反射式色轮或透射式色轮。
[0020]优选地，所述荧光粉色轮上设有多个环形的荧光粉环区，多个所述荧光粉环区的颜色不同。
[0021]优选地，所述荧光粉色轮包括由内到外依次设置的无粉环区、绿光荧光粉环区和红光荧光粉环区。
[0022]优选地，所述荧光粉空心色桶上设有多个环形的荧光粉环区，其中多个荧光粉环区的颜色不同且沿荧光粉空心色桶的轴线依次排列。
[0023]为了使3D打印系统能够打印出更多尺寸大小的产品，所述组合透镜单元与待固化的光固化材料之间还设有镜头单元，所述镜头单元用于将固化光扩展并聚焦在光固化材料上。
[0024]综上所述，本专利技术利用发光单元作为固化光源，并增设波长转换单元以使固化光源的激光波长可调，相比于传统的紫外3D打印，本专利技术的3D打印系统避免了紫外光所带来的危害，突破了单色光固化的材料限制性，具有安全、环保、发光效率高、光束质量好等优点，并且能够实现多色彩3D打印。
[0025]下面结合附图和具体实施例，对本专利技术的技术方案进行详细地说明。
附图说明
[0026]图1为本专利技术3D打印系统的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术荧光粉色轮的结构示意图；
[0028]图3为本专利技术荧光粉空心色桶的结构示意图。
具体实施方式
[0029]图1为本专利技术3D打印系统的结构示意图。如图1所示，本专利技术提供一种3D打印系统，所述3D打印系统包括发光单元10、波长转换单元20、组合透镜单元30、DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜器件)数字微镜单元31以及控制单元50，控制单元50与发光单元10、波长转换单元20、组合透镜单元30以及DMD数字微镜单元31电性连接，用于控制其工作。优选地，控制单元50根据光固化材料的类型及固化状态调整发光单元10、波长转换单元20、组合透镜单元30以及DMD数字微镜单元31的工作参数，从而进行3D打印。
[0030]所述发光单元10为现有技术中的光源，用于发出激发光，如LED光源、激光二极管光源、激光器光源等。进一步的，所述发光单元10可以为蓝色光源，发出蓝色激发光，可以理解的是，所述发光单元10不限于蓝色光源，所述发光单元也可以是紫光光源、红光光源、绿光光源或白光光源等。本实施方式中，所述发光单元10包括蓝色激光器，用于发出蓝色激光作为所述激发光，可以理解，所述发光单元10可以包括一个、两个或多个蓝色激光器，具体其激光器的数量可以依据实际需要选择，优选地，每个所述激光器包含激光管的个数在1颗-200颗之间，且单个激光管的输出光功率可调。
[0031]由于发光单元10的输出功率过小时，在3D打印过程中可能出现层内固化不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印系统，其特征在于，所述3D打印系统包括：发光单元(10)，用于发出激发光；波长转换单元(20)，用于接收激发光并输出固化光；组合透镜单元(30)，用于将固化光折射到DMD数字微镜单元(31)上，并将由DMD数字微镜单元反射出的固化光引导至待固化的光固化材料上；DMD数字微镜单元，用于接收由组合透镜单元折射出的固化光，并选择性的反射出固化光；以及控制单元(50)，所述控制单元与发光单元、波长转换单元、组合透镜单元以及DMD数字微镜单元电性连接。2.如权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，所述控制单元(50)根据光固化材料的类型及固化状态调整3D打印系统的工作参数。3.如权利要求2所述的3D打印系统，其特征在于，所述工作参数包括发光单元(10)的输出功率、波长转换单元(20)所输出的固化光的波长、被引导至待固化的光固化材料表面的图案的光功率密度和固化时间。4.如权利要求3所述的3D打印系统，其特征在于，所述发光单元(10)的输出功率为0W-4W。5.如权利要求3所述的3D打印系统，其特征在于，所述被引导至待固化的光固化材料表面的图案的光功率密度为10mW/cm
2-100mW/cm2。6.如权利要求3所述的3D打印系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔可建，
申请(专利权)人：深圳市绎立锐光科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：