一种光固化3D打印一体成型的设备和产品的制备方法技术

本发明专利技术提供一种光固化3D打印一体成型的设备和产品的制备方法，设备包括：成型支承台、打印槽和光固化单元，浆料能被设置于打印槽上，所述光固化单元位于所述打印槽的上方，所述成型支承台位于所述打印槽的下方且能朝打印槽的方向运动而将浆料成型，在成型的过程中光固化单元能对打印槽上的浆料进行扫描，光固化单元为至少两个，不同的光固化单元作用于打印槽上的不同区域的浆料，且不同的光固化单元能够提供不同的激光功率、不同的扫描路径和不同扫描速度中的至少一种而对不同区域的浆料固化成型。根据本发明专利技术能够实现对内部多孔、表面致密等差异化性能要求的结构一体成型的制作，满足透气、轻质和表面耐磨等的一体成型部件的差异化需求。件的差异化需求。件的差异化需求。

【技术实现步骤摘要】
一种光固化3D打印一体成型的设备和产品的制备方法


[0001]本专利技术涉及精密铸造辅材生产
，具体涉及一种光固化3D打印一体成型的设备和产品的制备方法。

技术介绍

[0002]多功能一体化的高精度复杂结构陶瓷部件在微电子、生物医学工程、航空航天等领域的应用前景广阔，传统的陶瓷制备工艺难以生产。3D打印陶瓷技术是最有望对其实现生产的技术，但以往的增材制造陶瓷技术只能实现多功能陶瓷材料的层间分布，难以同一打印层多功能陶瓷材料的同步成型，无法满足当前陶瓷部件不同位置对不同性能的要求。
[0003]为了实现陶瓷部件不同区域对性能的要求，现阶段普遍采用的是利用不同工艺对陶瓷部件不同性能要求的部位进行制备，例如：一个典型的例子，陶瓷部件内部要求多孔以实现减重的目的，但表面要求光滑、耐磨。现阶段的制备工艺是，内部的基体材料采用传统多孔陶瓷制备工艺，对制备好的材料进行表面喷涂陶瓷涂层或表面制备搪瓷、烤瓷等涂层，使表面光滑、耐磨。但该制备工艺仍然存在制备复杂结构部件时，由于复杂结构的表面遮蔽效应不能全覆盖的喷涂/浸渍制备涂层/搪瓷/烤瓷，裸露区域成为磨损、腐蚀液进入的首选区域，极大的影响了产品的寿命。此外，航天复杂中空结构件的精密铸造中，部件内部的陶瓷铸型和外部的陶瓷型芯对强度和透气性有不同的要求，为了达到该要求，现阶段采用热压注制备陶瓷型芯，再利用制壳工艺制备型壳，最后把型芯和型壳进行组装。通过不同功能部件分开制备再组装的工艺导致配合误差和间隙的产生，导致部件尺寸偏差过大，甚至出现露筋、露芯而报废。多性能复杂结构一体成型陶瓷部件的需求亟需解决。
[0004]由于现有技术在陶瓷铸型过程中由于铸型中型芯和型壳的差异化要求，导致现有光固化3D打印设备和工艺完全不能满足熔模精密铸造对不同区域不同结构一体成型的需求等技术问题，因此本专利技术研究设计出一种光固化3D打印一体成型的设备和产品的制备方法。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的光固化3D打印设备和工艺不能满足熔模精密铸造对不同区域不同结构一体成型的需求的缺陷，从而提供一种光固化3D打印一体成型的设备和产品的制备方法。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种光固化3D打印一体成型的设备，其包括：成型支承台、打印槽和光固化单元，浆料能被设置于所述打印槽上，所述光固化单元位于所述打印槽的上方，所述成型支承台位于所述打印槽的下方且能朝所述打印槽的方向运动而将所述浆料成型，在成型的过程中所述光固化单元能对所述打印槽上的浆料进行扫描，所述光固化单元为至少两个，不同的光固化单元作用于所述打印槽上的不同区域的浆料，且不同的光固化单元能够提供不同的激光功率、不同的扫描路径和不同扫描速度中的至少一种而对不同区域的浆料固化成型。
[0007]在一些实施方式中，所述光固化单元包括反射振镜和激光器，所述激光器能发出光至所述反射振镜，所述反射振镜能接收所述激光器发出的光并将光反射至所述打印槽的浆料上，形成固化光路以对浆料固化成型；当所述光固化单元为至少两个时，所述反射振镜为至少两个，所述激光器也为至少两个，所述反射振镜与所述激光器一一对应设置。
[0008]在一些实施方式中，所述光固化单元为紫外光固化单元，所述激光器为紫外光激光器，所述紫外光激光器能发出紫外光至所述反射振镜，所述反射振镜能接收所述紫外光激光器发出的紫外光并将紫外光反射至所述打印槽的浆料上。
[0009]在一些实施方式中，所述打印槽包括第一区域和第二区域，所述光固化单元为两个，包括第一光固化单元和第二光固化单元，所述第一光固化单元与所述第一区域相对以对第一区域上的浆料进行扫描，所述第二光固化单元与所述第二区域相对以对所述第二区域上的浆料进行扫描，所述第一光固化单元与所述第二光固化单元之间能够提供不同的激光功率、不同的扫描路径和不同扫描速度中的至少一种。
[0010]在一些实施方式中，所述第一区域上的浆料能被所述第一光固化单元和所述成型支承台共同作用而形成第一部分，所述第二区域上的浆料能被所述第二光固化单元和所述成型支承台共同作用而形成第二部分，所述第一部分的的孔隙率大于所述第二部分。
[0011]在一些实施方式中，还包括打印支承台升降驱动机构，所述打印支承台升降驱动机构支承于所述成型支承台的下端，所述打印支承台升降驱动机构能够驱动所述成型支承台上下运动，并且能能控制所述成型支承台的上下移动距离和速度。
[0012]在一些实施方式中，所述打印槽包括框架结构，所述框架结构的中间具有通槽结构，所述通槽结构的区域能被刮涂浆料，所述通槽结构能够接收从上方的光固化单元发出的扫描光。
[0013]在一些实施方式中，还包括浆料刮涂系统，所述浆料刮涂系统设置于所述打印槽的所述通槽结构中，以能对所述通槽结构中刮涂浆料，并且还能储存浆料。
[0014]在一些实施方式中，还包括机架和控制
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显示系统，所述光固化单元、所述打印支承台升降驱动机构和所述控制
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显示系统均设置于所述机架上，所述控制
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显示系统分别与所述打印支承台升降驱动机构、所述光固化单元和所述浆料刮涂系统电连接。
[0015]本专利技术还提供一种多性能材料光固化3D打印产品的制备方法，其包括：
[0016]搅拌干燥步骤，将材料粉末混合搅拌，之后通过干燥得到混合粉体；
[0017]浆料制备步骤，将上述混合粉体加入光固化树脂，并升温至预设温度后保温搅拌预设时间，得到光固化3D打印浆料；
[0018]3D打印一体成型步骤，利用前述的光固化3D打印一体成型的设备对所述光固化3D打印浆料进行打印，得到3D打印一体素坯；
[0019]脱脂和烧结步骤，将所述3D打印一体素坯进行脱脂和烧结，得到光固化3D打印一体部件。
[0020]本专利技术提供的一种光固化3D打印一体成型的设备和产品的制备方法具有如下有益效果：
[0021]本专利技术通过设置两个以上的光固化单元，并且不同的光固化单元作用于打印槽上不同区域的浆料，并且不同的光固化单元能够提供不同的激光功率、不同的扫描路径和不同扫描速度，从而能够对打印槽上不同区域的浆料固化成型为不同的材料结构性质，例如
孔隙分布不同的层状结构等，从而实现对内部多孔、表面致密等差异化性能要求的结构一体成型的制作，满足透气、轻质和表面耐磨等的一体成型部件的差异化需求；本专利技术通过光固化3D打印双光路的同步固化成型，使得打印更高效；由于实现其差异化成型使用的是同一种材料制备的浆料，极大的减小了成本和周期；打印过程中不需要更换打印头和浆料，避免了材料中其他杂质元素的引入，产品质量稳定、工艺可靠。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的光固化3D打印一体成型的设备的结构示意图。
[0023]附图标记表示为：
[0024]1、机架；2、成型支承台；3、浆料刮涂系统；4、打印槽；5、打印支承台升降驱动机构；6、控制
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显示系统；7、激光器；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光固化3D打印一体成型的设备，其特征在于：包括：成型支承台(2)、打印槽(4)和光固化单元(100)，浆料能被设置于所述打印槽(4)上，所述光固化单元(100)位于所述打印槽(4)的上方，所述成型支承台(2)位于所述打印槽(4)的下方且能朝所述打印槽(4)的方向运动而将所述浆料成型，在成型的过程中所述光固化单元(100)能对所述打印槽(4)上的浆料进行扫描，所述光固化单元(100)为至少两个，不同的光固化单元作用于所述打印槽(4)上的不同区域的浆料，且不同的光固化单元能够提供不同的激光功率、不同的扫描路径和不同扫描速度中的至少一种而对不同区域的浆料固化成型。2.根据权利要求1所述的光固化3D打印一体成型的设备，其特征在于：所述光固化单元(100)包括反射振镜(8)和激光器(7)，所述激光器能发出光至所述反射振镜(8)，所述反射振镜(8)能接收所述激光器发出的光并将光反射至所述打印槽(4)的浆料上，形成固化光路以对浆料固化成型；当所述光固化单元(100)为至少两个时，所述反射振镜(8)为至少两个，所述激光器(7)也为至少两个，所述反射振镜(8)与所述激光器(7)一一对应设置。3.根据权利要求2所述的光固化3D打印一体成型的设备，其特征在于：所述光固化单元(100)为紫外光固化单元，所述激光器(7)为紫外光激光器，所述紫外光激光器能发出紫外光至所述反射振镜(8)，所述反射振镜(8)能接收所述紫外光激光器发出的紫外光并将紫外光反射至所述打印槽(4)的浆料上。4.根据权利要求1所述的光固化3D打印一体成型的设备，其特征在于：所述打印槽(4)包括第一区域和第二区域，所述光固化单元(100)为两个，包括第一光固化单元(101)和第二光固化单元(102)，所述第一光固化单元(101)与所述第一区域相对以对第一区域上的浆料进行扫描，所述第二光固化单元(102)与所述第二区域相对以对所述第二区域上的浆料进行扫描，所述第一光固化单元(101)与所述第二光固化单元(102)之间能够提供不同的激光功率、不同的扫描路径和不同扫描速度中的至少一种。5.根据权利要求4所述的光固化3D打印一体成型的设备，其特征在于：所述第一区域上的浆料能被所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金国，李乔磊，张光睿，梁静静，周亦胄，孙晓峰，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：