一种高利用率的多材料树脂3D打印系统和方法技术方案

本申请涉及一种高利用率的多材料树脂3D打印系统和方法，包括以下步骤：使用第一打印头将第一树脂在样本平台上打印，并通过第一槽收集第一打印头喷出的多余的第一树脂，并将多余的第一树脂收集入第一储存容器内；将样本平台向第二打印头移动，并在样本平台移动路径上使用第一抽吸嘴抽走样本平台上具有滴落风险的第一树脂；将第一抽吸嘴抽取的第一树脂通入第一储存容器内。本发明专利技术的有益效果是：能够在多材料打印时增加对各种材料的回收利用率，并能够避免多材料打印时储存容器材料混合的风险。险。险。

【技术实现步骤摘要】
一种高利用率的多材料树脂3D打印系统和方法


[0001]本专利技术涉及增材制造，更具体地，涉及同时使用多种打印材料在较大面积上进行高分辨率3D打印的系统和方法。

技术介绍

[0002]立体光刻最初被构想为一种快速原型制作技术，用于以快速（比以前更快）的方式，直接从计算机辅助设计（CAD）中创建生产组件的真实比例模型。从其概念阶段起，并且通过其在美国专利第4,575,330号中的公开内容，立体光刻技术已经在实现复杂三维部件几何形状的可视化、检测原型示意图中的错误、测试关键组件、以及以相对较低的成本和改进的时间范围验证理论设计上，为工程师和设计人员带来了极大的便利。
[0003]在过去的几十年间，随着微机电系统（MEMS）领域的不断改进，出现了一种微立体光刻技术（μSL），该技术延续了传统立体光刻的基本原理，但具有更高的空间分辨率。例如，参见Ikuta等人，“采用立体光刻和金属成型的真实三维微细加工（Real three dimensional micro fabrication using stereo lithography and metal molding）”，《1993年第六届微机电系统研讨会MEMS论文集》（Proceedings of MEMS
’
93, 6th IEEE Workshop on Micro Electro Mechanical Systems），圣地亚哥，加里福尼亚洲，1993年1月25日
‑
28日，第42
‑
47页。
[0004]随着单光子聚合技术和双光子聚合技术的发展，μSL的分辨率得到改进，可实现小于200nm的打印功能。例如，参见maroon等人，“采用单光子吸收聚合的三维微细加工（Three
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dimensional microfabrication by use of single
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photonabsorbed polymerization）”，《应用物理学快报》（Applied Physics Letters），76(19):2656
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2658，2000年；Maruo等人，“双光子吸收近红外光致聚合用于三维微细加工（Two photon
‑
absorbed near
‑
infrared photopolymerization for three
‑
dimensional microfabrication）”，《微机电系统杂志》（Journal of Microelectromechanical Systems），7(4):411
‑
415，1998年；和Kawata等人，“功能微器件的更精细特征——可使用双光子吸收以更高分辨率创建微机械（Finer features for functional microdevices
ꢀ–ꢀ
micromachines can be created with higher resolution using twophoton absorption）”，《自然》（Nature），412(6848):697
‑
698，2001年。
[0005]随着投影微立体光刻（PμSL）的发展，μSL的速度得到了大幅提升。例如，参见Bertsch等人，“微立体光刻采用液晶显示器作为动态掩膜发生器（Microstereolithography using liquid crystal display as dynamic mask
‑ꢀ
generator”，《微系统技术》（Microsystem Technologies），3(2):42
‑
47，1997年；和Beluze等人，“微立体光刻：搭建复杂3D对象的新流程（Microstereolithography: A New Process to Build Complex 3D Objections）”，《MEM/MOEM设计、测试和微细加工专题论文集》（ Symposium on Design, Test and Microfabrication of MEMs/MOEMs），《SPIE会议记录》（Proceedings of SPIE），3680(2):808
‑
817，1999年。这项技术的核心是高分辨率空间光调
制器，其可以是液晶显示（LCD）面板，也可以是数字光处理（DLP）面板，每一种都可以从微显示行业获得。
[0006]DLP芯片的显示尺寸目前被限制为大约13
×
13mm。因此，当投影的像素尺寸与物理像素尺寸（例如，5
×
5μm至8
×
8μm）相同时，单次曝光面积被限制为13
×
13mm。要使用单次曝光打印更大的面积，必须增大投影的像素的尺寸。然而，这会降低打印分辨率，并可能因此不符合需要。
[0007]在一些情况下，需要从多种材料例如具有不同光学、机械、电学或化学特性的材料打印单个模型。PμSL打印材料包括光固化树脂和复合材料。术语“树脂”、“材料”和“打印材料”在本文中可以互换使用。
[0008]通过PμSL进行的多材料打印可能存在问题，这是因为在PμSL过程间，切换材料可能会显著增加延迟。为了克服其中一些延迟，开发了像先涂覆后喷射再清洁以及先打印后冲洗等方法。例如，分别参见Kowsari等人，“基于数字光处理的三维打印的高效高分辨率多材料制造（High
‑
efficiency high
‑
resolution multimaterial fabrication for digital light processing
‑
based three
‑
dimensional printing）”，《3D打印和增材制造》（3D Printing and Additive Manufacturing），5(3):185
‑
193，2018年；以及Han等人，“使用动态流体控制型投影微立体光刻技术的快速多材料3D打印（Rapid multi
‑
material 3D printing with projection micro
‑
stereolithography using dynamic fluidic control）”，《增材制造》（Additive Manufacturing），27(11):606
‑
615, 2019年。然而，气泡和树脂用量过多的问题阻碍了这些方法的广泛采用。
[0009]在PμSL打印期间，在树脂槽（或容器）和样本载台之间限定出树脂层。“样本”可以指逐层打印的3D模型，而“样本载台”（sample stage）可以指样本的最近打印的一层。在PμSL种树脂层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高利用率的多材料树脂3D打印系统，其特征在于，包括：图像投影系统，用于投射用于3D打印成像的图像并与打印头配合进行树脂固化；第一槽（30a），用于收集第一打印头（60a）喷出的多余的第一树脂；第一打印头（60a），设置在所述第一槽（30a）内，用于喷涂第一树脂；第一储存容器（40a），与所述第一槽（30a）连接，用于容纳从所述第一槽（30a）中流出的第一树脂；第二槽（30b），用于收集第二树脂；第二打印头（60b），设置在所述第二槽（30b）内，用于喷涂第二树脂；第二储存容器（40b），与所述第二槽（30b）连接，用于容纳从所述第二槽（30b）中流出的第二树脂；样本平台（20），能够在驱动机构的带动下在所述第一打印头（60a）和所述第二打印头（60b）的打印区域内移动，以使打印件在所述样本平台（20）上产生；所述样本平台（20）通过第一路径往返于所述第一打印头（60a）和所述第二打印头（60b）的打印区域之间；第一抽吸嘴（120a），设置在第一路径上，位于所述第一槽（30a）和第二槽（30b）之间且靠近所述第一槽（30a）一侧并与所述第一槽（30a）连通，用于抽走所述样本平台（20）上具有滴落风险的第一树脂；第二抽吸嘴（120b），设置在第一路径上，所述第一槽（30a）和第二槽（30b）之间且靠近所述第二槽（30b）一侧并与所述第二槽（30b）连通，用于抽走所述样本平台（20）上具有滴落风险的第二树脂。2.根据权利要求1所述的高利用率的多材料树脂3D打印系统，其特征在于，还包括：第一树脂泵，用于将所述第一储存容器（40a）内的第一树脂泵送到所述第一打印头（60a）；第二树脂泵，用于将所述第二储存容器（40b）内的第二树脂泵送到所述第二打印头（60b）。3.根据权利要求2所述的高利用率的多材料树脂3D打印系统，其特征在于，所述第一抽吸嘴（120a）的两侧分别设有第一高叶片（250a）、第一矮叶片（260a），所述第一高叶片（250a）的高度大于所述第一矮叶片（260a），所述第一高叶片（250a）相对靠近于所述第一槽（30a）一侧设置，所述第一矮叶片（260a）相对靠近于所述第二槽（30b）一侧设置；所述第二抽吸嘴（120b）的两侧分别设有第二高叶片（250b）、第二矮叶片（260b），所述第二高叶片（250b）的高度大于所述第二矮叶片（260b），所述第二高叶片（250b）相对靠近于所述第二槽（30b）一侧设置，所述第二矮叶片（260b）相对靠近于所述第一槽（30a）一侧设置。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的高利用率的多材料树脂3D打印系统，其特征在于，所述第一抽吸嘴（120a）和第二抽吸嘴（120b）连接至相应的抽吸容器，抽吸容器经由歧管（180）连接至真空室（170），每个抽吸容器都能够经由相应的阀门连接到相应的储存容器。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的高利用率的多材料树脂3D...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏春光，许嘉文，
申请(专利权)人：深圳摩方新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：