【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于3d打印，具体地说，涉及一种连续液体供给的dlp 3d打印设备及打印方法。
技术介绍
1、3d打印是一种先进的数字化技术，其通过电脑辅助逐层打印的方式来构造三维结构，相比传统的减材制造方法无需使用模具，具有设计灵活、简便快捷、绿色环保等优点，被广泛应用于仿生制造、生物医疗、微流体技术、传感器以及先进制造等众多领域。现有的3d打印技术按成型方式的不同主要分为光固化成型、选择性激光烧结、喷墨打印以及三维挤出等多种形式，不同的3d打印技术由于具有不同的成型单元和成型方式，因此具有不同的打印精度和打印速度。
2、在以上这些打印方式中，光固化成型3d打印技术在快速制备精密结构方面具有显著优势。而基于挤出式的3d打印适用于更多材料，几乎任何材料都可以通过该技术构造成复杂的3d形状，但其打印精度不及光固化成型技术。因此，关于光固化成型3d打印技术的研究是保证打印精度的重要研究方向。
3、在光固化成型技术中，立体光刻技术(sla)和双光子聚合技术(tpp)属于点成型方式，与点成型方式相比，数字光处理技术(dlp)一次将一整个面的图案投射到打印平台上，属于面成型方式，因此在打印速度上具有显著优势。
4、现有基于数字光处理技术的3d打印方法已经取了长足的进步，但仍面临一些挑战。从现有的打印装置和过程来看，打印时利用树脂槽承装大量液体，液体树脂在光固化界面处发生固化，光固化界面处的液体相比较于液体树脂的消耗过程处于准静态，内部流动性差，而光固化反应是一个放热反应，随着打印的进行，会发生热量累积并导致台
5、在不影响树脂在光固化界面处固化过程的前提下，增加液体树脂在光固化界面处的流动性和热量交换性质，是降低光固化界面处热量积累的关键方式，也是连续快速、高精度乃至多材料dlp 3d打印技术进一步发展的关键。
6、申请号为201910120618.4的中国专利公开了一种3d打印装置和制备3d打印结构的方法，利用具有去浸润性的固化平面放置墨滴，基于墨滴去浸润性，使用单个可固化的墨滴为原料，通过固化诱导打印墨滴的三相接触线去浸润，将单个墨滴完全固化形成3d打印结构。由于墨滴中的可固化成分较高，已固化结构表面残留的液体相对较少，从而改善了打印的精度。
7、然而，单墨滴的体积有限，进而上述方案中的单墨滴打印方法对目标结构的尺寸具有较大的限制，无法应用于大体量结构的打印。同时，上述方案也无法从根本上解决光固化界面处热量累积的问题，而且也不能实现多材料结构的打印。
8、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种连续液体供给的dlp 3d打印设备及打印方法，通过实时补充树脂液体可增加光固化界面处树脂液体的流动，增强该处的散热，从而提高打印稳定性和打印精度，还可以应用于大体量结构或多材料结构的打印。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：
3、一种连续液体供给的dlp 3d打印设备，包括：
4、固化平面，用于承接可固化的树脂液体；
5、承接基板，设置在所述固化平面上方；
6、移动控制系统，与所述承接基板相连，可驱动承接基板上升远离所述固化平面；
7、光固化系统，可根据目标3d打印结构的不同结构层投影打印图案，令承接基板与固化平面之间的树脂液体在光固化界面处发生固化，已固化的树脂随承接基板上升并与光固化界面发生分离；
8、树脂液体供给系统，用于向光固化界面处实时供给树脂液体，控制树脂液体的供给速率和固化消耗速率处于或接近平衡状态。
9、在上述方案中，所述的打印图案以一定的光强参数向树脂液体投影，所述的光固化界面也即所述打印图案照射至树脂液体所形成的投影所在的平面，位于该光固化界面处的树脂液体受光引发而固化，形成与打印图案相同的固体层。具体地说，所述的光固化界面与固化平面的上侧表面接近或重合。
10、所述的“树脂液体的供给速率和固化消耗速率处于或接近平衡状态”是指一定时长内经固化而消耗的树脂液体的体积与树脂液体供给系统在同一时间段内供给的树脂液体体积相等。
11、作为一种具体实施方式，所述固化平面由硅橡胶和含氟表面活性剂交联而成，用于防止固化平面上侧表面与液体或固体树脂发生粘附，从而使得未固化的树脂液体可以随着承接基板的上升发生退浸润回缩，进而能够稳定地获得具有光滑侧壁的结构，实现结构的连续打印。
12、本专利技术中，通过设置可向光固化界面处实时供给树脂液体的树脂液体供给系统，使得固化平面上实时承接的树脂液体量与单墨滴的体积处于相当水平，从而保留了现有单墨滴打印方法的优势，能够实现树脂液体的退浸润回缩，避免传统3d打印存在台阶效应而导致的精度和重复性差的问题，提高打印样品的表面光滑度。同时，通过连续提供树脂液体进行补充，克服了单墨滴打印方法对结构尺寸的限制，使打印能够持续进行，进而可实现大体量结构的打印。
13、另一方面，光固化反应为放热反应，随着打印的进行会发生热量累积。本专利技术中边供给边打印的方式，通过在打印过程中进行树脂液体供给，在不影响固化过程的前提下增强了光固化界面处树脂液体的流动性，进而增强了界面散热，不断补充的冷的树脂液体也会中和部分热量，进而有效降低了光固化界面处的温度，使打印过程能稳定进行。
14、通过控制树脂液体的供给速率和固化消耗速率处于或接近平衡状态，树脂液体在固化平面上的形态可以保持稳定，从而可以更好地保证打印样品的表面光滑度，也可以更好地保证降低光固化界面处温度的效果，提高打印过程的稳定性。同时，还避免了传统打印中树脂浪费的现象。
15、进一步地，所述树脂液体供给系统具有用于输送树脂液体的输送管道，所述输送管道的出口端设置在固化平面上侧，与固化平面上的树脂液体保持接触。
16、作为一种具体实施方式，所述输送管道的出口端固定在固化平面上，进而可保证树脂液体在打印过程中的稳定供给。
17、在上述方案中，输送管道的出口端与固化平面上树脂液体所形成的墨滴状保持接触，有利于保证树脂液体的稳定供给，不影响树脂液体在固化平面上的形态。
18、进一步地，所述输送管道设置至少两条，各个输送管道的出口端相对于目标3d打印结构在竖直方向上的中心轴线呈中心对称分布。
19、本专利技术的方案在打印过程中，随着承接基板的不断上升，目标3d打印结构，也即打印样品由承接基板的下表面向下逐渐形成。上述所述的目标3d打印结构在竖直方向上的中心轴线，与承接基板上升的轨迹重合或基本重合。
20、通过设置两条或更多条输送管道，并调整各个输送管道的出口端呈中心对称分布，可以实现由外周向中心处均匀地供给树脂液体，更有利于固化平面上树脂液体的形态保持稳定，进而进一步提高打印结构的表本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种连续液体供给的DLP 3D打印设备，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的连续液体供给的DLP 3D打印设备，其特征在于，所述树脂液体供给系统具有用于输送树脂液体的输送管道，所述输送管道的出口端设置在固化平面上侧，与固化平面上的树脂液体保持接触。
3.根据权利要求2所述的连续液体供给的DLP 3D打印设备，其特征在于，所述输送管道设置至少两条，各个输送管道的出口端相对于目标3D打印结构在竖直方向上的中心轴线呈中心对称分布。
4.根据权利要求2或3所述的连续液体供给的DLP 3D打印设备，其特征在于，所述树脂液体供给系统设置若干输送管道，通过不同的输送管道输送不同种类的树脂液体；所述树脂液体供给系统可控制不同种类的树脂液体以相同或不同的供给速率向光固化界面处进行供给。
5.一种连续液体供给的DLP 3D打印方法，采用如权利要求1-4中任意一项所述的连续液体供给的DLP 3D打印设备实现，其特征在于，所述DLP 3D打印方法包括：
6.根据权利要求5所述的连续液体供给的DLP 3D打印方法，其特征在于，所述树脂
7.根据权利要求6所述的连续液体供给的DLP 3D打印方法，其特征在于，所述控制树脂液体的供给速率与固化消耗速率处于或接近平衡状态，包括：
8.根据权利要求5所述的连续液体供给的DLP 3D打印方法，其特征在于，所述树脂液体供给系统通过不同的输送管道向光固化界面处同时供给不同种类的树脂液体，进行多材料结构的打印；
9.根据权利要求8所述的连续液体供给的DLP 3D打印方法，其特征在于，所述控制树脂液体的供给速率与固化消耗速率处于或接近平衡状态，包括：
10.根据权利要求8或9所述的连续液体供给的DLP 3D打印方法，其特征在于，所述树脂液体供给系统具有与输送管道连通的注射泵，用于将树脂液体挤出至输送管道中向光固化界面处进行供给；
...【技术特征摘要】
1.一种连续液体供给的dlp 3d打印设备，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的连续液体供给的dlp 3d打印设备，其特征在于，所述树脂液体供给系统具有用于输送树脂液体的输送管道，所述输送管道的出口端设置在固化平面上侧，与固化平面上的树脂液体保持接触。
3.根据权利要求2所述的连续液体供给的dlp 3d打印设备，其特征在于，所述输送管道设置至少两条，各个输送管道的出口端相对于目标3d打印结构在竖直方向上的中心轴线呈中心对称分布。
4.根据权利要求2或3所述的连续液体供给的dlp 3d打印设备，其特征在于，所述树脂液体供给系统设置若干输送管道，通过不同的输送管道输送不同种类的树脂液体；所述树脂液体供给系统可控制不同种类的树脂液体以相同或不同的供给速率向光固化界面处进行供给。
5.一种连续液体供给的dlp 3d打印方法，采用如权利要求1-4中任意一项所述的连续液体供给的dlp 3d打印设备实现，其特征在于，所述dlp 3d打印...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊望珺，吴磊，宋延林，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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