一种光固化快速成型装置的制作方法

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一种光固化快速成型装置的制造方法

本实用新型属于光固化技术领域,涉及一种光固化快速成型装置。



背景技术:

光固化快速成型(SLA)技术,作为一项快速成型技术的重要分支,以其速度快精度高等特点越来越受到更多的关注。近期以Carbon3D的CLIP技术为代表的高速连续光固化快速成型更将成型速度推向了新的高度。

中国专利申请CN 201480008364“连续液体中间相打印”公开了一种形成三维物体的方法,其包含提供承载体和具有构建表面的光学透明元件,承载体和构建表面限定它们之间的构建区域;用可聚合液体填充构建区域;通过所述光学透明元件照射构建区域以由可聚合液体形成固体聚合物,而同时将承载体提升远离构建表面。这种照射和提升同时进行的方式,虽然有助于提高打印速度,却会因为聚合液体及其半固化体的流动而对精度产生不利影响。

中国专利申请CN 201480008529“通过承载体利用进料的三维制造的方法”和设备形成三维物体的方法,通过半渗透性构建板与聚合抑制剂来形成或保持液膜脱离层,从而实现连续的光固化过程。其中的半渗透性构建板对材料的要求比较特殊,同时还要通过该构建板提供聚合抑制剂,进一步增加系统的复杂度。



技术实现要素:

本实用新型的目的是针对现有技术的不足,提供一种光固化快速成型装置。包括底板,在所述底板上安装有立柱,在所述立柱的另一端固定安装间隔安装板,在所述间隔安装板的上表面设有装有固化液的固化液容器,所述固化液容器的底部为透光板,在所述底板上还设有固化光投影装置和垂直支架,通过所述垂直支架安装直线电机和导轨,所述导轨上安装有运动滑块,所述直线电机能够带动所述运动滑块在所述导轨上做直线运动,通过所述运动滑块将成型底座滑动地设置于所述导轨上,使得所述成型底座在所述透光板上方能够上下运动,其中,在所述透光板和所述固化液之间设有透明阻聚剂缓释层,所述阻聚剂缓释层含有长效阻聚释放剂和缓释层载体。

进一步的,所述阻聚剂缓释层含有稳定剂。

进一步的,所述稳定剂为磷酸盐。

进一步的,所述长效阻聚释放剂为过氧化尿素。

进一步的,所述缓释层载体采用胶体或者固态薄膜中的至少一种形式。

进一步的,所述透光板的与所述阻聚剂缓释层接触的一侧的表面为磨砂表面。

进一步的,所述透光板设置透光加热层。

本实用新型的有益效果为:本实用新型在透光板上设置化学阻聚剂缓释层,所述阻聚剂缓释层在其表面缓慢释放阻聚剂,使得与之直接接触的所述固化液即便在被固化光线照射时不会固化,从而有利于已固化部分和透光板脱离,以便进行下一层的固化过程;另外,在成型底座移动到下一层的高度位置时增加了过冲提升过程,使得所述固化液更容易填充已固化层和阻聚剂缓释层之间的空间,有利于提高成型的精度。

附图说明

图1是本实用新型的光固化快速成型装置的整体结构示意图。

图2是本实用新型的光固化快速成型装置的固化液容器结构示意图。

图中:1-底板,2-立柱,3-固化光投影装置,4-垂直支架,5-间隔安装板,6-固化液容器,7-透光板,8-成型底座,9-滑块,10-导轨,11-电机,12-阻聚剂缓释层,13-固化模型,14-固化液。

具体实施方式

所述固化液14的主要成分通常是含有单体或者预聚物的树脂或凝胶,同时所述固化液14还含有光引发剂(也称作光敏剂),光引发剂吸收固化光的辐射能量,产生活性自由基或离子基,从而引发所述固化液14的聚合、交联和接枝反应,使其在数秒内由液态转化为固态。固化光通常为紫外光,也可以是其他的光线,如可见光,或者更高能量的射线,如X光。

所述固化液14在含有阻聚剂(例如氧)时,即便受到固化光的照射,所述固化液也不会固化或者需要更大剂量的照射才会固化。氧的阻聚机理已经有若干公开的论述,这里不再重复。

下面结合附图和具体实施方式,对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型的光固化快速成型装置的整体结构如图1所示,包括底板1,在所述底板1上安装有立柱2,在所述立柱2的另一端固定安装间隔安装板5,在所述间隔安装板5的上表面设有装有固化液的固化液容器6,所属固化液容器6的底部为透光板7,在所述底板1上还设有固化光投影装置3和垂直支架4,通过所述垂直支架4安装直线电机11和导轨10,所述导轨10上安装有运动滑块9,所述直线电机11能够带动所述运动滑块9在所述导轨10上做直线运动,通过所述运动滑块9将成型底座8滑动地设置于所述导轨10上,使得所述成型底座8在所述透光板7上方能够上下运动,其中,在所述透光板7和所述固化液之间设有透明的阻聚剂缓释层12,所述阻聚剂缓释层12含有长效阻聚释放剂和缓释层载体。

长效阻聚释放剂是指在整个成型过程中,从几分钟到几个小时甚至几十个小时,都能释放有效浓度的阻聚剂。例如,双氧水或者过氧化尿素,过氧化尿素在溶解于水中时可以缓慢释放活性氧。有时,为了进一步控制长效阻聚释放剂的氧释放过程,可以加入稳定剂或者控制阻聚剂缓释层的温度。在采用过氧化尿素做长效阻聚释放剂时,磷酸盐,优选为磷酸二氢钠、磷酸二氢铵或者焦磷酸钠,能够减缓其氧释放过程。

固化光投影装置3可以是由激光发生器和振镜构成的扫描投影系统,也可以是,例如,由DLP器件构成的面投影装置;其投影的固化光一般为紫外线,波长在365nm至405nm之间。

如图2所示,从所述固化光投影装置3发射的固化光线通过所述透光板7照射所述固化液14,使其产生光固化,形成固化模型13。

进一步的,所述缓释层载体采用胶体或者固态薄膜中的至少一种形式。

在将所述固化液14填充至所述固化液容器6前,先在所述透光板7上涂敷一层所述阻聚剂缓释层12。具体实现方式有若干种。例如,所述光固化液为水性凝胶时所述阻聚剂缓释层12可以制成像油脂样的胶体,将该胶体均匀涂敷在所述透光板7上,其厚度不超过几百微米,不会影响固化光的透过;所述油脂阻聚剂缓释层可以是以0号至3号的硅脂为载体,将作为阻聚剂的过氧化尿素和作为稳定剂的磷酸盐溶解于甘油中,然后与硅脂混合。虽然稳定剂减缓阻聚剂的释放过程,长期存放阻聚剂的效果会下降。另外一种方式是将过氧化尿素和稳定剂混合,将硅脂和甘油混合,并将他们分别置于一个密封袋子内的两侧,并且中间用夹子隔开;使用时去掉夹子,将两部分在袋子内充分混合,然后将袋子剪开,将所述阻聚剂缓释层涂敷在透光板上。

还有一种所述阻聚剂缓释层12的做法是将长效阻聚释放剂,例如过氧化尿素,和稳定剂,例如磷酸二氢钠,与透明水溶性胶体混合,例如,羧甲基纤维素、淀粉糊、明胶等的水溶液,然后均匀涂在透光板上,并晾干,形成阻聚剂缓释层活性干膜。所谓活性干膜是指含有有效成分,在一定条件下能够发挥活性的干膜。干燥时的过氧化尿素可以稳定存在,特别是存在稳定剂的情况下,能够保持几个月没有显著分解变化。使用时,在将所述固化液填充至固化液容器前,在阻聚剂缓释层干膜上涂敷少量水浸润,过氧化尿素遇到水分逐渐释放氧,即缓慢释放阻聚剂,形成有效的阻聚剂缓释层。

有时为了使干膜的有效期更长久,可以只用稳定剂与透明水溶性胶体混合,甚至只使用透明水溶性胶体,并按上述操作制成惰性干膜。所谓惰性干膜是指不含有效成分,本身不能发挥活性的干膜,不过惰性干膜的主要成分是水溶性胶体,所以具有吸收水分保持水分的能力。使用时,在将所述固化液填充至固化液容器前,在干膜上涂敷少量长效阻聚释放剂水溶液或者长效阻聚释放剂与稳定剂混合的水溶液,含有长效阻聚释放剂水溶液被惰性干膜吸收,能够在光固化成型过程中缓慢稳定地释放阻聚剂,从而形成有效的阻聚剂缓释层。为便于操作,可以将长效阻聚释放剂如过氧化尿素和稳定剂混合,并将他们和水分别置于一个密封袋子内的两侧,并且中间用夹子隔开;使用时去掉夹子,将两部分在袋子内充分混合,形成含有长效阻聚释放剂水溶液。一种长效阻聚释放剂水溶液的配方是,重量比,1%到40%的过氧化尿素,0.1%到4%的磷酸二氢钠,其余为水;具体配比可以根据有效持续期长短的需要,以及光固化成型速度等因素调整,需要有效期长的可以适当增加过氧化尿素或者磷酸二氢钠的含量,更高的成型速度需要更多的过氧化尿素含量。

所述涂敷过程可以将水或含有长效阻聚释放剂水溶液倒入光固化液容器内,摇匀,静置几秒或者几十秒,然后将多余的液体倒掉,并凉置几分钟直至干膜表面湿润但是没有流动的液体。

为提高所述阻聚剂缓释层12在所述透光板7上的附着性,可以将所述透光板7与所述阻聚剂缓释层12的接触面加工成磨砂结构,其粗糙粒度以不显著影响固化光的投影精度为限。

所述阻聚剂缓释层12释放阻聚剂的活化过程还可以通过温度来控制,例如,所述透光板7设置透光加热层,所述透光加热层可以通过ITO或者ZnO工艺制作。

本实用新型并不限于上述实施方式,在不背离本实用新型实质内容的情况下,本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本实用新型的保护范围。

再多了解一些
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