光固化打印装置及打印方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光固化打印装置及打印方法。光固化打印装置包括液体槽和第一光源组件；液体槽用于盛放液态光敏材料；第一光源组件与液态光敏材料的液面相对设置，第一光源组件包括第一激光器和第一旋转件，第一激光器用于产生固化液态光敏材料的光束，并照射到液态光敏材料的液面上形成第一光斑，第一旋转件与第一激光器连接，并用于带动第一激光器转动，使得第一光斑以其中心为圆心转动。该光固化打印装置使得第一光斑的边缘可以与不同形状的打印层片边线相切，保证始终都是第一光斑边缘上的同一个点对打印层片的边缘线进行照射固化，避免不同形态的第一光斑对打印边缘精度的影响，从而提高打印产品的表面精度和质量。从而提高打印产品的表面精度和质量。从而提高打印产品的表面精度和质量。

【技术实现步骤摘要】
光固化打印装置及打印方法


[0001]本专利技术涉及3D打印
，特别是涉及光固化打印装置及打印方法。

技术介绍

[0002]增材制造(即3D打印)，是一种基于离散堆积原理的先进制造技术。具体表现为先将三维产品模型沿Z向切层，通过3D打印设备将不同初始形态(如液态、粉末态、固态等)的材料固化为特定形状的层片，再将这些层片“自下而上”堆叠形成三维产品，融合了三维模型设计、材料加工成形、机械、自动控制等多学科领域。3D打印技术不受产品几何形状和结构的约束，可以实现复杂结构的快速制作，因此被广泛应用于模具制造、生活用品、航空航天和生物医疗等领域。
[0003]材料的性能决定着3D打印技术，不同的材料适用于不同的3D打印工艺方法。目前3D打印工艺方法主要包括选区激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)、激光立体成形(Laser Solid Forming，LSF)、电弧增材制造(Wire and Arc Additive Manufacture，WAAM)、电子束熔化成形技术(Electron Beam Melting，EBM)、叠层实体制造(Laminated Object Manufacturing，LOM)、熔融沉积成形(Fused Deposition Modeling，FDM)、立体光固化(Stereolithography，SLA)等。
[0004]立体光固化是最早商业化且市场占有率最高的3D打印技术。该技术以液态光敏树脂为材料，利用液态光敏树脂在一定波长和强度的紫外光照射后会迅速发生聚合反应的特征，逐层地将材料由液态变成固态，最终形成预设的三维产品。
[0005]立体光固化技术常用液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)、数字光处理(DLP，Digital Light Processing)和激光三种光源。其中LCD和DLP是光像素阵列，在打印不同曲率的弧线时，像素阵列会将弧线边缘打印为锯齿形，影响光固化打印对三维产品曲面边缘的打印精度和质量。而激光打印产品的表面精度和质量也受到光斑边缘形状的影响，因此，现有的光固化打印装置打印的产品表面精度和质量有待提高。

技术实现思路

[0006]基于此，为了提高光固化打印产品表面的打印精度和质量，提供一种光固化打印装置及打印方法。
[0007]一种光固化打印装置，包括：
[0008]液体槽，所述液体槽用于盛放液态光敏材料；
[0009]第一光源组件，所述第一光源组件与所述液态光敏材料的液面相对设置，所述第一光源组件包括第一激光器和第一旋转件，所述第一激光器用于产生固化所述液态光敏材料的光束，并照射到所述液态光敏材料的液面上形成第一光斑，所述第一旋转件与所述第一激光器连接，并用于带动所述第一激光器转动，使得所述第一光斑以其中心为圆心转动。
[0010]上述的光固化打印装置，包括液体槽和第一光源组件，其中液体槽用于盛放液态光敏材料，第一光源组件用于提供液态光敏材料固化所需的光源，第一激光器产生光束，光
束照射到照射液态光敏材料的液面形成第一光斑，第一光斑所在区域的液态光敏材料就会迅速聚合，从液态变为固态；第一旋转件用于带动第一激光器以其的轴线为轴进行转动，从而带动第一光斑以中心为圆进行转动。
[0011]在打印固化过程中，首先沿预设打印路径移动第一光源组件，使第一光斑依次照射预设打印路径上的液态光敏材料，形成一个完整的打印层片；然后“自下而上”固化打印多个打印层片，多个打印层片依次堆叠连接形成预设打印产品。但是在固化打印层片时，打印层片的边线形状各异，边线上各个点上的曲率不同。为了保证每个打印层片上的边缘精度，在固化打印层片时，先固化打印层片的边缘线时，再填充打印层片边缘线围成的内部区域。
[0012]在固化打印层片的边缘时，先获取打印层片的边缘线，选取边缘线上的Q点为初始点，选取第一光斑边缘上的P点为打印点，移动第一激光器使得打印点P点与初始点Q点重合，并利用第一旋转件转动第一激光器，使得第一光斑的边缘与打印层片的边缘线相切，即边缘线在Q点的切线与直线OP垂直，然后移动第一激光器使得打印点P点依次经过打印层片的边缘线，从而完成打印层片边缘线的固化，形成打印边缘；因此，该光固化打印装置通过第一旋转件转动第一光斑，使得第一光斑的边缘可以与不同形状的打印层片边缘线相切，保证打印过程中始终都是第一光斑边缘上的同一个点对打印层片的边缘线进行照射固化，避免不同形态的第一光斑对打印边缘精度的影响，从而提高打印产品的表面精度和质量。
[0013]在其中一个实施例中，所述光固化打印装置还包括运动组件，所述第一光源组件活动设置在所述运动组件上，使得所述第一光斑能够在所述液态光敏材料的液面上沿预设打印轨迹移动。
[0014]在其中一个实施例中，所述光固化打印装置还包括光斑检测仪，所述光斑检测仪用于检测所述第一光斑的尺寸和形状；
[0015]和/或，所述第一光源组件还包括第一扩束器和第一聚焦镜，所述第一扩束器用于调节所述第一光斑的大小，所述第一光斑依次穿过所述第一扩束器和所述第一聚焦镜照射在所述液态光敏材料的液面上。
[0016]在其中一个实施例中，所述光固化打印装置还包括第二光源组件，所述第二光源组件包括第二激光器和振镜，所述第二激光器用于产生固化所述液态光敏材料的光束，所述振镜用于将所述第二激光器产生的光束反射到所述液态光敏材料的液面上形成第二光斑，所述第二光斑的面积大于所述第一光斑的面积，所述振镜的反射角度可调节。
[0017]在其中一个实施例中，所述第二光源组件还包括第二旋转件，所述第二旋转件与所述第二激光器连接，所述第二旋转件用于带动所述第二激光器转动，使得所述第二光斑以其中心为圆心转动。
[0018]在其中一个实施例中，所述第二光源组件还包括第二扩束器和第二聚焦镜，所述第二光斑依次经过所述第二扩束器、所述第二聚焦镜和所述振镜到达所述液态光敏材料表面，所述第二扩束器用于调节所述第二光斑的大小。
[0019]在其中一个实施例中，所述液体槽内设有托板，所述托板用于盛放固化后的打印产品，所述液态光敏材料的液面与所述第一光源组件相对设置的方向为第一方向，所述托板能够在所述液体槽中沿所述第一方向移动。
[0020]在其中一个实施例中，所述光固化打印装置还包括刮刀，所述刮刀能够相对于所
述液态光敏材料的液面平行移动，所述刮刀上面向所述液态光敏材料液面的一面为刮平端面，所述刮平端面与打印层片平行。
[0021]一种光固化打印方法，使用所述的光固化打印装置，包括如下步骤：
[0022]S1：获取打印层片的边缘线；
[0023]S2：选取第一光斑边缘上的P点为打印点，所述第一光斑的中心为O点，移动第一激光器，使得所述P点沿所述边缘线移动，边缘线上所述P点所在位置为Q点；
[0024]S3：控制所述第一旋转件转动所述第一激光器，使得任一时刻直线OP垂直于边缘线在所述Q点的切线。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光固化打印装置，其特征在于，包括：液体槽，所述液体槽用于盛放液态光敏材料；第一光源组件，所述第一光源组件与所述液态光敏材料的液面相对设置，所述第一光源组件包括第一激光器和第一旋转件，所述第一激光器用于产生固化所述液态光敏材料的光束，并照射到所述液态光敏材料的液面上形成第一光斑，所述第一旋转件与所述第一激光器连接，并用于带动所述第一激光器转动，使得所述第一光斑以其中心为圆心转动。2.根据权利要求1所述的光固化打印装置，其特征在于，所述光固化打印装置还包括运动组件，所述第一光源组件活动设置在所述运动组件上，使得所述第一光斑能够在所述液态光敏材料的液面上沿预设打印轨迹移动。3.根据权利要求1所述的光固化打印装置，其特征在于，所述光固化打印装置还包括光斑检测仪，所述光斑检测仪用于检测所述第一光斑的尺寸和形状；和/或，所述第一光源组件还包括第一扩束器和第一聚焦镜，所述第一扩束器用于调节所述第一光斑的大小，所述第一光斑依次穿过所述第一扩束器和所述第一聚焦镜照射在所述液态光敏材料的液面上。4.根据权利要求1所述的光固化打印装置，其特征在于，所述光固化打印装置还包括第二光源组件，所述第二光源组件包括第二激光器和振镜，所述第二激光器用于产生固化所述液态光敏材料的光束，所述振镜用于将所述第二激光器产生的光束反射到所述液态光敏材料的液面上形成第二光斑，所述第二光斑的面积大于所述第一光斑的面积，所述振镜的反射角度可调节。5.根据权利要求4所述的光固化打印装置，其特征在于，所述第二光源组件还包括第二旋转件，所述第二旋转件与所述第二激光器连接，所述第二旋转件用于带动所述第二激光器转动，使得所述第二光斑以其中心为圆心转动。6.根据权利要求5所述的光固化打印装置，其特征在于，所述第二光源组件还包括第二扩束器和第二聚焦镜，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：竺越，庞伟，刘浪，
申请(专利权)人：杭州正向增材制造技术有限公司，
类型：发明
国别省市：