渐开线分离式倒置光固化三维打印方法及打印机技术

渐开线分离式倒置光固化三维打印方法及打印机，在树脂液槽的底面之间采取的是渐开线运行模式的构造；在打印开始时由于不断控制柱面升降台面与树脂液槽的内部底面的相切线的位置不断周期性改变,就使得升降台的柱面在树脂液槽内部的底面上方作无滑动的往复纯滚动,每滚动一个周期都是一个渐开线展开的运行周期，光固化的材料就选择性的粘附在柱面升降台的柱面表面,但增大的柱面表面的轮廓仍然是原有的柱面形状,带打底的首层渐开线运行周期结束后,如此循环往复,配合打印过程的投影光分三种扫描情况直至整个打印完毕，可以广泛用于倒置光固化三维打印方法及打印机中。倒置光固化三维打印方法及打印机中。倒置光固化三维打印方法及打印机中。

【技术实现步骤摘要】
渐开线分离式倒置光固化三维打印方法及打印机
[0001][所属领域][0002]本专利技术属机械—光电
确切的讲，是借助于摆动的液槽底面或打印物件载台，来完成打印物件的固化表面与液槽底面分离的打印法及装置。
[
技术介绍
][0003]光固化成型是最早的3D打印成型技术，也是目前较为成熟的3D打印技术之一。该技术的基本原理也是利用液体材料的累加光固化成型，就是将一个立体的目标零件的形状分为若干个平面层，以一定波长的光束扫描液态光敏树脂液槽，使得液槽的液态光敏树脂表面层被固化，而未被光束照射的地方仍为液态，接着打印物件载台上升或下降一层的高度，再扫描固化下一层，逐层累加后最终累积成所需的目标零件，材料利用率可接近100％。
[0004]倒置光固化3d打印机是在SLA技术基础上发展起来的，共有3种形式，主要包括DLP光固化3D打印机、LCD光固化3D打印机及激光扫描光固化3D打印机。
[0005]DLP光固化3D打印机：
[0006]数字光处理(Digital Light Processing，缩写：DLP)是在SLA技术出现的十余年后才出现的，该技术也是业界公认的第二代光固化成型技术，距今也有20多年的发展历史了。DLP技术最早是由德州仪器开发出来的，主要是通过投影仪来逐层固化光敏聚合物液体，从而创建出3D打印对象的一种快速成型技术。这种成型技术首先利用切片软件把模型切薄片，投影机播放幻灯片，每一层图像在树脂层很薄的区域产生光聚合反应固化，形成零件的一个薄层，然后成型台移动一层，投影机继续播放下一张幻灯片，继续加工下一层，如此循环，直达打印结束，所以不但成型精度高，而且打印速度也非常快。
[0007]LCD光固化3D打印机：
[0008]LCD光固化成型技术其实是2013年才刚刚出现的。这种技术是开源的，而且核心零部件也非常便宜。成型原理：与DLP成型技术相比，最简单的理解，就是DLP技术的光源用LCD来代替，其他基本差不多。LCD液晶板成像原理，利用光学投射穿过红绿蓝三原色滤镜过滤掉红外线和紫外线(红外线和紫外线对LCD片有一定的损害作用)后，再将三原色投射穿过三片液晶板上，合成投影成像。不过，由于该成型技术需要使用大功率紫外光照射，并利用透过的极少量紫外光进行固化成型。而LCD液晶屏本身就是怕紫外线的，被照射后会快速老化，同时该核心部件除了要经受耐热和高温散热的考验外，还要承受几十瓦405LED灯珠的数小时高强度烘烤，因此使用寿命非常短。若经常使用的话，其核心部件LCD屏往往在一到两个月就会被损坏。
[0009]底部激光扫描光固化3D打印机：
[0010]多数是以振镜对聚焦激光束进行扫描，与DLP及LCD光固化成型技术及其类似，也与SLA技术类似；但成本及复杂性要比DLP及LCD光固化成型技术高上许多，不过在实际使用中，DLP 3D打印机显然更有优势。
[0011]光固化3D打印技术对比：
[0012]成型速度：DLP>LCD>SLA
[0013]打印精度：DLP>SLA>LCD>FDM
[0014]打印尺寸范围：SLA>DLP>LCD
[0015]材料范围：(DLP≈LCD)>SLA
[0016]主要部件使用寿命：DLP≈SLA>LCD
[0017]机器价格：SLA>DLP>LCD
[0018]耗材价格：SLA≈DLP≈LCD
[0019]适用范围：
[0020]DLP:小型精密零部件、牙模假牙龈导板等齿科、珠宝首饰、研发试验、手办模型、医疗器械
[0021]LCD:个人创客、娱乐。较小尺寸模型
[0022]SLA:手机、收音机、对讲机、鼠标等较精细的零件、玩具、电子工业机壳、家电外壳或模型、摩托车、汽车配件或模型、医疗器材等；
[0023]但无论是那种3D打印技术，打印速度的改善都是不懈的目标，关于光固化3D打印的速度提升近年来有如下手段：
[0024]CLIP：连续液界制造技术(ContinuousLiquid Interface Production)
[0025]厂商：美国Carbon
[0026]Z轴打印速度：500mm/h,型号为M2的树脂打印速度为11600cc/h
[0027]打印幅面：M2(189毫米x118毫米x326毫米)，M1(141毫米x79毫米x326毫米)
[0028]机型：M1和M2
[0029]连续液界制造技术CLIP技术(ContinuousLiquid Interface Production)，由北卡罗来纳大学教堂山分校化学教授、Carbon3D的CEO约瑟夫
·
德西蒙尼(JosephM.DeSimone)与他的同事兼Carbon3D的首席技术官亚历克斯
·
叶尔莫什金(Alex Ermoshkin)以及北卡罗来纳大学的化学教授爱德华
·
萨穆尔斯基(Edward T.Samulski)合作专利技术，这项革命性的CLIP技术比现有的3D打印快25
‑
100倍，而且取消了层的概念。
[0030]容积3D打印技术：
[0031]开发者：《Science》发布：
[0032]打印速度：瞬间成型
[0033]打印幅面：1立方厘米
[0034]机型：原型技术验证机
[0035]顶级学术期刊《Science》上刊登了一篇革命性“容积3D打印技术”文章(Volumetric additive manufacturing via tomographic reconstruction)，先在一个杯子里装上光敏树脂液态材料，使用DLP光源进行体曝光，转盘带动杯子进行旋转，在指定的位置把树脂固化。光照几十秒即可打印出一个完整的人像。
[0036]HARP：高速大尺寸3D打印技术(high
‑
area rapid printing)：与LSPc：润滑油子层光固化技术类似：
[0037]厂家：Azul 3D,Inc
[0038]Z轴打印速度：432mm/h
[0039]打印幅面：打印床尺寸0.2平方米、Z轴高度为约4米
[0040]机型：原型机，(将在未来18个月内进行商业化应用)
[0041]2019年10月17日，美国西北大学的研究人员宣布开发出一种大尺寸的高速3D打印机，可以在短短几个小时内打印出一个成年人大小的物体。这项新技术被称为HARP(high
‑
area rapid printing高速大尺寸3D打印)，发表在2019年10月18日的《科学》杂志上。西北大学的团队就是通过类似于液体特氟龙不粘液体的行为来绕过了这个问题。HARP通过窗口投射光线固化垂直移动的成型台板上的树脂。而且另一个优点就本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.渐开线分离式倒置光固化三维打印方法，其特征就在于：本发明方法的核心组件包括：柱面形状的升降台面(打印物件的生根面)与树脂液槽的底面之间采取的是渐开线运行模式的构造；还有必要的升降臂、投影机或激光扫描装置；其核心方法就在于：柱面升降台面与树脂液槽的内部底面是线接触方式是相对小曲率的升降台面柱面与相对大的曲率的液槽底面柱面或平面的接触线区域要保持一定的距离作为容纳待固化树脂原料的夹层空间，这一夹层的间隙主要是柱面与平面之间的距离关系，在中心相切线附近地带距离最短，越远离中心则距离有所增大；光固化执行操作时包括选择中心的相切线地带先行固化；在打印开始时由于不断控制柱面升降台面与树脂液槽的内部底面的相切线的位置不断周期性改变,就使得升降台的柱面在树脂液槽内部的底面上方作无滑动的往复纯滚动,每滚动一个周期都是一个渐开线展开的运行周期，而这个渐开线运行模式指的是:隔着树脂薄层接触的液槽底面与柱面升降台的柱面形状之间,进行纯滚动的相对运动,就使得两个相对的运动表面以渐开线方式的分离运动,这样两个表面之间就没有相互平移错动,而就不能使得刚刚固化的成型树脂物料产生横向错动变形；光固化的材料就选择性的粘附在柱面升降台的柱面表面,但增大的柱面表面的轮廓仍然是原有的柱面形状,带打底的首层渐开线运行周期结束后,将柱面升降台面上移一层的高度继续进行下一层的光固化,柱面表面的轮廓仍然是原有的柱面形状,如此循环往复,直至整个打印完毕；配合上述打印过程的投影光...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小平，罗天珍，
申请(专利权)人：罗天珍，
类型：发明
国别省市：