【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于增材制造，具体涉及一种微气泡辅助投影式光固化3d打印系统和方法。
技术介绍
1、3d打印，又称为增材制造，其通过层层堆叠的形式构建三维实体。目前较为常见的3d打印工艺有：熔融沉积成型、选择性激光烧结成型、立体光固化3d打印、投影式光固化技术、直接金属激光烧结成型技术、分层实体制造技术、聚合物喷射技术、粘结剂喷射3d打印、电子束熔融制造等。
2、其中，投影式光固化3d打印技术由于其良好的精度与较高的成型效率近年来得到了广泛的应用，其一如常见的3d打印技术，其同样是通过层层堆叠的形式实现三维实体的制造，其层的构造使用投影光机完成，在每层打印时，投影光机一次性将三维模型的当前打印截面投影到光敏材料上，由于投影光机发出的光可激发光敏材料进行固化，因此光敏材料被投影到的区域就会固化一定的深度，由此单层的构造完成。当单层构造完成后，通过相关机械结构驱动，使沉积平台连带已固化结构分离发生固化区域一个层的距离，为下一层的打印留出空间，以此步骤循环往复后就可以完成整个实体的构造。
3、然而，由于包括光散射、自由基扩散等等因素的限制，常见的投影式光固化3d打印系统一般难以实现百微米以下高精度的微孔道类结构的打印，然而构建百微米以下高精度的微孔道类结构具有相当大的意义，其在生物医学、微机械、微电子等领域都有着良好的应用前景。因此，为进一步扩展投影式光固化3d打印技术的打印能力，扩展其运用前景，需要对其难以构建微孔道类微小结构这一问题进行解决。
技术实现思路
1、为解
2、一种微气泡辅助投影式光固化3d打印系统，包括投影光机、沉积平台及控制其升降的升降机构、料槽及控制其倾斜并与已固化产品剥离的剥离机构，以及用于安装聚焦模块并控制各项机构工作的计算机控制组件；
3、所述料槽的底板为具有光热转化功能的透光镀膜玻璃；
4、所述打印系统还包括激光器、用于将激光器发出的光聚焦到镀膜玻璃底部的聚焦模块，以及控制激光焦点位置的激光控制机构。
5、其中，投影光机、沉积平台、升降机构、料槽、剥离机构和计算机控制组件均为传统投影式光固化3d打印机的重要组成；投影光机用于在料槽底部投影出需要打印的当前切片层的图案，并使料槽内沉积平台和料槽底部之间的打印材料固化成型；投影光机可以是使用数字光处理技术的光机，也可以是lcd屏幕，亦或是采用其他原理的光机。沉积平台用于承载打印完成的结构(已固化产品)；升降机构用于控制沉积平台的上升和下降，以实现逐层打印；料槽用于承载打印材料，传统的料槽底板通常采用透明玻璃，本专利技术中则选择具有光热转化功能的透光镀膜玻璃。剥离机构用于在固化完成后控制料槽倾斜，使料槽底板与已固化产品(打印完成结构)剥离，为下一层打印做准备。
6、作为优选，微气泡辅助投影式光固化3d打印系统还包括作为设备支撑的机架，投影光机、沉积平台、升降机构、剥离机构、料槽、聚焦模块和激光控制机构均安装于机架上。
7、可选择地，料槽和沉积平台可以分别增加加热设备，以适应对温度敏感的打印材料的打印需求。
8、作为优选，沉积平台可以进行表面处理以提高与打印完成结构(已固化产品)的粘接强度；其表面处理可以是喷砂阳极，也可以是其他处理方式。
9、所述升降机构和剥离机构共同构成打印运动装置，沉积平台滑动安装于升降机构的一侧，并位于料槽的上方；升降机构用于控制沉积平台的位置(高度)，从而控制打印完成的结构位置，可以将已打印完成的结构抬升，当其抬升后可为下一层的打印留出空间，实现打印完成结构的层层堆叠以最终完成打印。剥离机构的输出端竖直向上设置并连接料槽，料槽的另一端通过料槽支架支撑，且料槽与料槽支架转动连接，以满足剥离机构驱动料槽与之连接的一侧下降使料槽倾斜，从而将打印完成结构与料槽剥离，满足层层堆叠打印的需求。
10、投影光机可以位于料槽的下方，也可以选择使用反光镜设于料槽下方将投影光机透出的光图案反射到料槽底部，以减小整个打印系统的设备高度。
11、打印材料为光固化树脂，也可以为光固化水凝胶，也可以为陶瓷材料或是其他可光固化的材料。
12、激光器、聚焦模块、激光控制机构共同构成微气泡发生单元；
13、其中，激光器用于为微气泡的发生提供能量，其发出的光波经过选择不会引发打印材料的固化。
14、可选择地，激光器可以采用光纤出光，即激光器通过光纤与聚焦模块实现连接，以便打印系统结构的布置。
15、聚焦模块通过激光控制机构安装于机架上并位于料槽的下方，用于将激光器发出的光进行聚焦，以提高激光能量密度并减小激光光斑尺寸，便于实现高精度高效率的微气泡发生。
16、聚焦模块可以采用专用的聚焦透镜，也可以采用显微镜物镜。作为优选，聚焦模块包括依次与激光器连接的激光准直器和物镜。
17、镀膜玻璃是微气泡发生的核心器件，其用于吸收经过聚焦模块聚焦后的光能，并将其转化为热能；由于镀膜玻璃同时用于承接打印材料，因此其会与打印材料直接接触，当其吸收光能并转化为热能时就会使得与其接触的打印材料受热，由于激光功率密度很大，因此镀膜玻璃的发热功率密度也很大，导致极小体积的打印材料会出现瞬间的升温并气化，从而实现微气泡的发生。由于发生的微气泡尺寸很小，依靠表面张力等的作用，微气泡不会发生突然破裂，而是会稳定存在较长时间，缓慢溶解，这使得微气泡能够在光固化过程中始终占据了一定的空间位置，导致微气泡所占用空间无法发生光固化，从而实现在打印的每一层结构中构造出一个微孔，当多层结构层层叠加后，微孔与微孔相互连接就可以实现微孔道结构的制造。
18、所述镀膜玻璃之所以能够吸收光能并转化为热能，主要依靠其表面的特殊镀膜，该镀膜可以对激光器发出的光进行吸收，同时可以让投影光机发出的光穿透以实现光固化打印。
19、作为优选，所述镀膜为钛金属膜或金金属膜，或其他具备上述性质的镀膜。镀膜可以采用蒸镀加工，也可以采用离子溅射加工，或是其他镀膜工艺加工。
20、作为优选，所述镀膜玻璃表面经过疏水处理。所述镀膜玻璃的表面疏水处理除可以实现气泡粘附外也可以帮助实现打印完成的结构的剥离。由于所述镀膜玻璃表面进行了疏水处理，能够使发生的微气泡能够粘附于镀膜玻璃表面。所述镀膜玻璃的表面疏水处理可以是增加如氟硅烷等的镀层，也可以是使用pdms等的涂层，也可以采用其他疏水处理工艺。
21、激光控制机构用于安装聚焦模块并驱动其移动以控制激光焦点的位置，从而实现对微气泡发生位置的控制。所述激光控制机构可以是xy位移平台，也本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微气泡辅助投影式光固化3D打印系统，包括投影光机、沉积平台及控制其升降的升降机构、料槽及控制其倾斜并与已固化产品剥离的剥离机构，以及控制各项机构工作的计算机控制组件；
2.根据权利要求1所述的微气泡辅助投影式光固化3D打印系统，其特征在于，所述镀膜为钛金属膜或金金属膜。
3.根据权利要求1所述的微气泡辅助投影式光固化3D打印系统，其特征在于，所述镀膜玻璃表面经过疏水处理。
4.一种微气泡辅助投影式光固化3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种微气泡辅助投影式光固化3d打印系统，包括投影光机、沉积平台及控制其升降的升降机构、料槽及控制其倾斜并与已固化产品剥离的剥离机构，以及控制各项机构工作的计算机控制组件；
2.根据权利要求1所述的微气泡辅助投影式光固化3d打印系统...
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