基于脉冲式曝光的光固化3D打印方法与流程

文档序号:17194418发布日期:2019-03-22 23:20阅读:548来源:国知局
基于脉冲式曝光的光固化3D打印方法与流程

本发明涉及快速成型技术领域,尤其涉及一种基于脉冲式曝光的光固化3d打印方法。



背景技术:

光固化3d打印,可将零部件的三维模型数据按照一定的层厚分层得到零部件在不同高度的切面图像数据。此后,通过图像发生器将不同层高的图像数据投影倒液态光敏树脂,使液态光敏树脂在界面,如树脂与空气或者树脂承载平台上固化为薄层,然后使固化的树脂薄层脱离原界面并移动一定的距离,而后新的液体光敏树脂填补原来的位置,图像发生器投射下一层的图像数据并继续固化下一层薄层,这一过程反复进行,树脂固化后的薄层层层累积最终完成零部件的打印。

图像发生器一般采用dlp或者lcd屏将零部件的切片数据显示投射。为了提高光敏树脂的固化速度,图像发生器常常会采用大功率的蓝光或者紫外光源。随着图像投影的光功率增加,光敏树脂的固化反应速度加快,迅速增加的树脂反应速度带来了严重的副反应,不但增加了与承载介质之间的粘附力,还会引起树脂的严重收缩,带来打印精度的下降,甚至会导致模型从打印平台上脱落,引起打印失败。而且剧烈的反应速度会释放大量的热量,会极大的降低图像发生器如lcd屏的寿命。此外,从成本考虑,光固化打印机所采用的光源一般都不是良好的平行光源,常包含大量非平行的杂散光成分,随着光功率的增加这些非平行光成分将更容易将零部件图像数据边缘非有效投影面积的液态光敏树脂半固化或固化,在已成型固化树脂表面叠加固化:从而引起打印精度的下降及外形尺寸超差。



技术实现要素:

本发明的目的是针对现有技术的缺陷,提供一种实现方便、速度快精度高、离型力低的基于脉冲式曝光的光固化3d打印方法。

本发明是通过如下技术方案实现的:

一种基于脉冲式曝光的光固化3d打印方法,包括如下步骤:

1)三维模型分层步骤:先由切片软件将零件3d模型进行切片分层处理,将零件模型的离散为具有相同厚度的各截面数据;

2)图像生成步骤:由图像发生器根据零件模型的各截面数据,生成零件各截面的图像;

3)图像投射步骤:将图像投射于树脂与透明介质的界面上;

4)脉冲式曝光步骤:通过一定的频率交替播放零件截面图像与黑色背景图像的方法固化光敏树脂;

5)脉冲式曝光步骤:或通过一定的频率开关图像发生器的方法使有效平行光图像投影区域光敏树脂固化,通过一定的频率开关图像发生器阻断杂乱散光溅射非图像投射区域树脂固化;

6)离型步骤:移动打印平台,使固化的模型从树脂承载台上脱离,然后回到距离原高度为切片层厚的地方,使新鲜的液态光敏树脂填充到树脂承载台和当前已完成模型之间的空间;

7)重复执行步骤2)至步骤6),直到所以的模型片层均已完成打印,或打印过程被终止。

在本发明的较佳实施例中,步骤2)中,所述图像发生器包括可以显示图像并容许光线透过图像的器件lcd、可以显示图像并通过反射将图像投影出来的器件dlp或lcds、可以通过自发光的方式显示图像的器件oled。

在本发明的较佳实施例中,步骤4)中,在一个循环周期内交替播放零件截面图像的时间范围为10~100000ms;在一个循环周期内黑色背景图像显示的时间范围为10~100000ms;在一个循环周期内图像发生器光源的打开时间范围为10~100000ms;在一个循环周期内图像发生器光源的关闭时间范围为10~100000ms。

在本发明的较佳实施例中,步骤4)中,所述图像发生器光源的打开和关闭通过图像发生器本身的显示行为或通过光源本身的发光行为或通过机械遮挡光源来实现。

另外,需要说明的是,本发明所述的脉冲发生方式不限于pmw或继电器等方式实现。

本发明的有益效果是:该基于脉冲式曝光的光固化3d打印方法明显优于普通方法的打印效果,可以良好的表现模型的细节,细节不堆料,可清晰看清打印像素点,而普通的方法则出现了严重的过曝光现象。

附图说明:

图1为本发明基于脉冲式曝光的光固化3d打印方法的流程示意图;

图2为本发明具体实施例中所采用的打印物体的三维模型示意图;

图3为本发明具体实施例中按本发明方法打印的物体与普通方法打印物体的对比图。

具体实施方式:

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例:

如图1所示,本发明的基于脉冲式曝光的光固化3d打印方法包括三维模型分层步骤、截面图像生成步骤、图像投射步骤、脉冲式曝光步骤及离型步骤,其具体操作流程如下:

(1)将图2所示模型的stl格式文件导入到切片软件中,以0.05mm的层厚对模型进行分层操作;

(2)设定每层图像曝光总时间为xxxms,并通过开关光源的方式将总曝光时间分割为开灯时间和关灯时间,均设置为100ms,不断循环直到总时间达到所设定的曝光总时间;

(3)设定离型高度为xxxmm,在曝光后使固化的模型脱离承载平台;

(4)使打印机的打印平台下降回离型前高度加上层厚的地方,并准备下一层图像的曝光;

(5)重复步骤2-4,直到打印完成所有的片层;

(6)使用普通方法打印时,步骤2中总的曝光时间设置为xxxms,持续曝光该时间后关闭光源。

利用普通方法和本发明所述方法打印图2所示模型的结果如图3所示,由图可见,本发明使用脉冲式曝光方法的打印效果明显优于普通方法的打印效果,可以良好的表现模型的细节,细节不堆料,可清晰看清打印像素点,而普通的方法则出现了严重的过曝光现象,大面积底层脱离位移,沟壑底部细节堆料。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。



技术特征:

技术总结
本发明公开了一种基于脉冲式曝光的光固化3D打印方法,包括三维模型分层步骤、截面图像生成步骤、图像投射步骤、脉冲式曝光步骤及离型步骤。该基于脉冲式曝光的光固化3D打印方法明显优于普通方法的打印效果,可以良好的表现模型的细节,细节不堆料,可清晰看清打印像素点,而普通的方法则出现了严重的过曝光现象。

技术研发人员:杨氏峰;夏兵;王华蓉
受保护的技术使用者:上海光琢科技有限公司
技术研发日:2018.10.19
技术公布日:2019.03.22
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