一种正置式光固化3D打印设备制造技术

本申请属于增材制造领域，尤其涉及一种正置式光固化3D打印设备，其包括包括投影仪、供料组件、构建组件和刮刀组件、动力组件、台架；供料组件和构建组件设置于台架上，刮刀组件在动力组件的驱动下将供料组件处的原料刮至构建组件工位，原料经投影仪照射成型，重复供料与构建的过程得到完整的工件。本申请具有在同一个工步完成供料、刮平和压实的效果。一个工步完成供料、刮平和压实的效果。一个工步完成供料、刮平和压实的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种正置式光固化3D打印设备


[0001]本申请涉及增材制造领域，尤其是涉及一种正置式光固化3D打印设备。

技术介绍

[0002]数字光处理3D打印技术（Digital Light Processing，简称DLP）是上世纪末问世的第二代光固化成型技术。
[0003]相比于立体光刻造型技术（Stereo Lithography Appearance，简称SLA）使用激光头逐层扫描成型，DLP技术主要是通过投影仪来逐层整层固化光敏聚合物液体，投影仪每次工作即成型一个作业切面，无需等待扫描的过程，从而更高效地创建出3D打印对象。
[0004]然而，正置式的DLP 3D打印的铺料过程，需要先灌注金属浆料，然后刮平，繁琐的铺料工序影响了生产效率，亟需一种能实现快速铺料的正置式光固化3D打印设备。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，提高正置式光固化3D打印的铺料效率，本申请提供一种正置式光固化3D打印设备。
[0006]本申请提供的一种正置式光固化3D打印设备采用如下的技术方案。
[0007]一种正置式光固化3D打印设备，包括投影仪、供料组件、构建组件和刮刀组件、动力组件、台架；所述供料组件包括供料平台、供料池和供料丝杆，所述供料池的侧壁与其底面垂直，所述供料平台设置于所述供料池内且其边缘与所述供料池的侧壁密封，所述供料平台与所述供料丝杆可旋转连接，所述供料丝杆旋转使所述供料平台远离或靠近所述供料池的底面；所述构建组件包括构建平台、构建池和构建丝杆，所述构建池的侧壁与其底面垂直，所述构建平台设置于所述构建池内且其边缘与所述构建池的侧壁密封，所述构建平台与所述构建丝杆可旋转连接，所述构建丝杆旋转使所述构建平台远离或靠近所述构建池的底面；所述台架包括水平的成型台面，以及开设于所述成型台面的两个设备孔，所述构建池和所述供料池分别固定连接于所述设备孔内，所述供料池的上沿、所述构建池的上沿与所述成型台面平齐；所述投影仪设置于所述构建组件远离所述构建丝杆的一侧，出光方向朝向所述构建池；所述刮刀组件包括刀架和连接于所述刀架上的刀片，所述刀片的刃口与所述成型台面抵接；所述动力组件用于驱动所述供料丝杆和所述构建丝杆旋转，以及驱动所述刀架沿平行于所述成型台面的方向移动。
[0008]通过采用上述技术方案，供料平台上升，顶出预定体积的打印原料，构建平台下降，带着已成型生坯和未成形原料下降，留出一个工作切片厚度的空间，在刮刀组件移动的过程中，刀片的刃口从成型台面刮过，将供料组件溢出于成型台面的金属浆料推流，转移至构建组件留出的空间内，同时完成刮平，使构建池内的金属浆料具有符合生产打印需求的
平整度，铺料和刮平在同一工序完成，提高了生产效率。
[0009]可选的，所述刮刀组件还包括加热器，所述加热器用于加热所述刀片；所述构建组件还包括制冷片，用于对所述构建池中的金属浆料进行冷却或固化。
[0010]通过采用上述技术方案，构建池内的金属浆料处于较低的温度，其黏度较大，不易受到扰动，可以维持表面的平整度；而当刀片刮过时，金属浆料被短暂加热，流动性增强，有利于刮平的进行，刮平后，又被冷却，以维持平整；而对于金属浆料被冷却到固化的情况，构建池已打印完成的切面，光固化区域和低温固化区域构成了一个整体，对接下来的工作平面提供稳固的支撑，而且在这种情况下进行的打印，即使不对构件进行支撑骨架的同步打印，也不会出现构件坍陷的情况。
[0011]可选的，所述正置式光固化3D打印设备还包括辊压组件，所述辊压组件包括辊轴、辊套和辊压丝杆，所述辊压丝杆和所述辊轴相互垂直，且所述辊压丝杆的轴线与所述辊轴的轴线所构成的平面为水平面，所述辊压丝杆的轴向平行于两个所述设备孔的几何中心的连线，所述辊套套设于所述辊轴上，与所述成型台面抵接，所述辊压丝杆用于驱动所述辊轴沿所述辊压丝杆平移，使所述辊套辊轧所述供料池和所述构建池中的物料。
[0012]通过采用上述技术方案，对于本身含气量较大的金属浆料，或蓬松的金属粉料，在刮刀组件进行铺料后，辊压组件可将原料压实，使之与已成型的生坯紧密贴合，确保相邻两个作业切片之间的结合紧密程度，避免因此产生退火后处理。
[0013]可选的，所述辊套内嵌有电阻丝，用于对所述辊套进行加热。
[0014]通过采用上述技术方案，辊套对金属浆料进行辊压时，金属浆料被短暂加热，流动性增强，一方面有利于辊平，另一方面有利于气泡的逸出，降低气孔的发生概率。
[0015]可选的，所述动力组件包括主齿轮，所述供料组件还包括供料齿轮，所述供料齿轮设于所述供料丝杆远离所述成型平台的一端，所述构建组件还包括构建齿轮，所述构建齿轮设于所述构建丝杆远离所述成型平台的一端，所述主齿轮与所述供料齿轮、所述构建齿轮分别啮合，所述主齿轮旋转的同时，所述供料丝杆和所述构建丝杆同步旋转。
[0016]通过采用上述技术方案，供料丝杆和构建丝杆由同一主齿轮进行驱动，一方面减少了元件数量，缩减了装置尺寸，另一方面，对于供料池与构建池截面积之比固定，原料压缩比固定的情况，两池的进给量由齿轮传动比所控制，具有较高稳定性，也降低了编程负担。
[0017]可选的，所述刀架包括主刀架和副刀架，所述主刀架的一侧与所述动力组件连接，另一侧开设有与所述成型台面垂直的刀架滑槽，所述副刀架滑动连接于所述刀架滑槽中，且与所述刀片连接。
[0018]通过采用上述技术方案，当副刀架远离成型台面，刀片的刃口与成型台面之间出现间隙，使构建池的铺料高于成型台面，额外的铺料确保了辊压步骤的压实效果。
[0019]可选的，所述副刀架与所述刀片之间为旋转连接，且旋转轴垂直于所述成型台面。
[0020]通过采用上述技术方案，刮刀组件运行至其两端极限位置后，刀片相对副刀架旋转180
°
，使往程与复位过程中都是刀片的同一面进行推流，一方面，避免了背面粘附的金属浆料或粉料掉落影响已刮平区域的平整度，另一方面，也保证了异形刀片的利用率。
[0021]可选的，所述刀片用于刮液的一面与所述成型台面成锐角，且所述锐角小于60
°
。
[0022]通过采用上述技术方案，刀片在行进过程中，除了给原料施加平行于成型台面的
推力，还存在朝向成型台面的分力矢量，起到预压实的效果。
[0023]可选的，所述刀片靠近所述成型台面的一侧弯折至水平，使得所述刀片用于刮液的一面与所述成型台面部分贴合。
[0024]通过采用上述技术方案，刀片在行进过程中，除了给原料施加平行于成型台面的推力，还存在朝向成型台面的分力矢量，起到预压实的效果。
[0025]可选的，所述投影仪发出的光的波长为355nm或405nm。
[0026]通过采用上述技术方案，投影仪发出的光线具有更高的能量，打印的成型效率更高。
[0027]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.刮刀组件的一个行进流程同时完成铺料和刮平的效果，降低了DLP打印在铺料工序的时间消耗，提高了生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正置式光固化3D打印设备，其特征在于，包括投影仪（1）、供料组件（2）、构建组件（3）和刮刀组件（4）、动力组件（6）、台架；所述供料组件（2）包括供料平台（21）、供料池（22）和供料丝杆（23），所述供料池（22）的侧壁与其底面垂直，所述供料平台（21）设置于所述供料池（22）内且其边缘与所述供料池（22）的侧壁密封，所述供料平台（21）与所述供料丝杆（23）可旋转连接，所述供料丝杆（23）旋转使所述供料平台（21）远离或靠近所述供料池（22）的底面；所述构建组件（3）包括构建平台（31）、构建池（32）和构建丝杆（33），所述构建池（32）的侧壁与其底面垂直，所述构建平台（31）设置于所述构建池（32）内且其边缘与所述构建池（32）的侧壁密封，所述构建平台（31）与所述构建丝杆（33）可旋转连接，所述构建丝杆（33）旋转使所述构建平台（31）远离或靠近所述构建池（32）的底面；所述台架包括水平的成型台面，以及开设于所述成型台面的两个设备孔，所述构建池（32）和所述供料池（22）分别固定连接于所述设备孔内，所述供料池（22）的上沿、所述构建池（32）的上沿与所述成型台面平齐；所述投影仪（1）设置于所述构建组件（3）远离所述构建丝杆（33）的一侧，出光方向朝向所述构建池（32）；所述刮刀组件（4）包括刀架和连接于所述刀架上的刀片（41），所述刀片（41）的刃口与所述成型台面抵接；所述动力组件（6）用于驱动所述供料丝杆（23）和所述构建丝杆（33）旋转，以及驱动所述刀架沿平行于所述成型台面的方向移动。2.根据权利要求1所述的正置式光固化3D打印设备，其特征在于，所述刮刀组件（4）还包括加热器，所述加热器用于加热所述刀片（41）；所述构建组件（3）还包括制冷片，用于对所述构建池（32）中的金属浆料进行冷却或固化。3.根据权利要求1所述的正置式光固化3D打印设备，其特征在于，所述正置式光固化3D打印设备还包括辊压组件（5），所述辊压组件（5）包括辊轴（51）、辊套（52）和辊压丝杆（53），所述辊压丝杆（53）和所述辊轴（51）相互垂直，且所述辊压丝杆（53）的轴线与所述辊轴（51）的轴线所构成...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟伟，万力，段满堂，
申请(专利权)人：上海佳昱朗科技服务合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：