一种新型光固化3D打印设备的制作方法

本发明涉及技术领域为三维成型领域，特别涉及一种新型光固化3d打印设备。

背景技术：

光固化三维制造是3d打印中的一个分支，其技术原理是先将三维模型通过一个方向进行分层，从而获取每层的轮廓信息或者图像信息，然后通过光源来实现每层的数据信息，将聚合物单体与预聚体组成光引发剂(光敏剂)，经过uv(紫外)光照射后，引起聚合反应，完成每一层的固化，重复迭代，最后形成一个三维实体模型。由于三维制造的生产周期短、生产成本低，而且无需考虑产品市场的大小，即具备不同产品的三维模型使用同样的设备与耗材即可生产不同的产品，故三维制造特别受定制化、高端化市场的青睐。

uv光照能够使得打印料固化成三维模型的每个层面，一种方式是通过光束通过点移动形成一个平面，另外一种是投影型，直接将三维模型的每个层面的图案投影到打印面上使得打印料直接固化，这种面—面的固化形式明显比点—面形式的打印效率要更高。现有技术中实现面—面的固化形式主要是通过dlp技术或是lcd透光显示屏技术来实现的。dlp是“digitallightprocessing”的缩写，即为数字光处理，也就是说这种技术要先把影像信号经过数字处理，然后再把光投影出来。但是dlp技术由于投影芯片和打印精度的问题难以实现大面积的打印。而lcd透光显示屏亦是如此，需要多大的打印面积就需要多大的lcd屏幕，而且uv光对于lcd屏幕具有损害性，lcd屏幕的使用寿命一般为2-3个月，使用成本较高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种应用于大面积3d打印，且打印成本低，打印效率高的光固化3d打印设备。

为解决上述技术问题，本发明提供的新型光固化3d打印设备，包括：料槽，该料槽具有一个构造平面，该构造平面为透光面，料槽用于盛放可光固化材料；光源，该光源提供使可光固化材料发生聚合反应固化的光，该光源的光路达到所述料槽的构造平面上；成型台，该成型台连有z轴移动平台，使得成型台能够相对于料槽进行远离或是靠近的移动，所述成型台具有支撑可光固化材料固化后形成的打印件的支撑平面，成型台的支撑平面与料槽的构成平面的区域为打印件的增长区域；还包括投影片切换机构与多张投影片，所述投影片切换机构用于切换投影片，该投影片切换机构将投影片可移动的放置在光源的光路上，所述投影片由透光部与遮光部组成，所述光源的光经过投影片后将透光部的图案投影在料槽的构造平面上；通过所述投影片的切换，实现投影图案跟随所述z轴的移动而变化，从而能够固化三维模型的对应的层面。

采用以上所述的装置后，本发明与现有技术相比，具有以下的优点：投影片切换机构能够根据设定的程序将投影片依次切换，光源的光通过投影片将投影片透光部的图案投影到料槽的构造平面上，通过调节光源、投影片与构造平面的距离，以及投影片本身的大小，可以实现打印面积的大小变化，这种技术原理无需依赖于dlp和lcd技术即可实现大面积打印，避免dlp和lcd技术的固有不足，因此成本更低、寿命更长以及设备更简单。

进一步地，还包括镜头，该镜头设置在光源的光路上，光源光经过投影片后进入所述镜头内，通过镜头调节后将图案投影在料槽的构造平面上，镜头可以采用光学物理或是电子镜头来放大或是缩小投影图案，保证该投影图案的像素，以确保打印的精度。

进一步地，所述投影片的透光部为镂空结构。

进一步地，所述投影片切换机构包括投影片载体与传动部，该投影片载体用于固定和定位多张投影片，所述传动部与电机连动，该传动部带动投影片载体运动，实现多张投影片的切换。

进一步地，所述投影片载体为条形带，投影片依次排列成直线固定在投影片载体上，所述传动部包括至少两个转轴，该转轴至少一个与电机连动，投影片载体的两端分别与转轴固定且部分缠绕在转轴上，当转轴转动时，投影片载体上的多张投影片在光路上实现切换。

进一步地，所述固定部为平板，投影片依次排列固定在投影片载体上，所述传动部包括丝杆，该传动部与电机连动，该螺母与投影片载体相固定，当传动部运动时，投影片载体上的多张投影片在光路上实现切换。

进一步地，所述固定部为平板，投影片按照二维排列的方式固定在固定部上，所述传动部包括至少两个相互垂直的丝杆，即x轴丝杆以及y轴丝杆，两个丝杆均有与电机连动，其中一个丝杆的螺母与另一个丝杆固定，另一个丝杆的螺母与投影片载体相固定，当传动部运动时，投影片载体上的多张投影片在光路上实现切换。

进一步地，所述投影片载体为平板，投影片依次排列成直线固定在投影片载体上，所述传动部包括滚轴，该滚轴与电机连动，投影片载体与滚轴相抵固定，当传动部运动时，投影片载体上的多张投影片在光路上实现切换。

进一步地，所述投影片载体为圆盘，投影片依次排列为圆周固定在圆盘上，所述传动部包括连杆，该连杆固定于圆盘的圆心并与电机电动，当连杆转动时，投影片载体上的多张投影片在光路上实现切换。

附图说明

图1是现有技术中上光源式光固化3d打印设备的结构示意图；

图2是现有技术中下光源式光固化3d打印设备的结构示意图；

图3是本发明中的新型光固化3d打印设备的结构示意图；

图4是本发明中的新型光固化3d打印设备的投影机的结构示意图；

图5是本发明中的新型光固化3d打印设备的另一种实施方案投影机的结构示意图；

图6是本发明中的新型光固化3d打印设备的另一种实施方案投影机的结构示意图；

图7是本发明中的新型光固化3d打印设备的另一种实施方案投影机的结构示意图；

其中：1、成型台；2、移动平台；3、料槽；4、光源；5、投影片切换结构；5.1、投影片载体；5.2、传动部；6、投影片；7、电机；8、投影机；9、镜头。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对发明作进一步详细地说明。

要理解的是，当一个元件被提到在另一元件“上”、“附着到”另一元件上、“连接到”另一元件上、与另一元件“结合”、“接触”另一元件等时，其可以直接在另一元件上、附着到另一元件上、连接到另一元件上、与另一元件结合和/或接触另一元件或也可存在中间元件。相反，当一个元件被提到“直接在另一元件上”、“直接附着到”另一元件上、“直接连接到”另一元件上、与另一元件“直接结合”或“直接接触”另一元件时，不存在中间元件。本领域技术人员还会理解，提到与另一构件“相邻”布置的一个结构或构件可具有叠加在该相邻构件上或位于该相邻构件下的部分。

空间相关术语，如“下方”、“低于”、“下部”、“上方”、“上部”等在本文中可为易于描述而使用以描述如附图中所示的元件或构件与另外的一个或多个元件或构件的关系。要理解的是，空间相关术语除附图中描绘的取向外还意在包括器件在使用或运行中的不同取向。例如，如果倒转附图中的器件，被描述为在其它元件或构件“下方”或“下面”的元件则将取向在其它元件或构件“上方”。因此，示例性术语“下方”可包括上方和下方的取向两者。器件可以以其它方式取向(旋转90度或其它取向)并相应地解释本文所用的空间相关描述词。类似地，除非明确地另行指示，术语“向上”、“向下”、“垂直”、“水平”等在本文中仅用于解释说明。

采用光固化原理的3d打印设备主要包括两种打印方式：

一、上光源式光固化3d打印设备的结构由上至下分别是成型台1、料槽3、投影机8，如图1所示，其中投影机8设置在料槽3的下方，该料槽具有一个能够透光的构造平面，具体的，料槽3的底部透明作为构造平面，料槽3内填充有可光固化材料，在料槽3底部的可光固化材料受到光照发生固化的表面称为构造平面，打印过程为，投影机8从下往上照射料槽3底面，uv光穿透料槽3底部，在构造平面上的可光固化材料在光的诱发下发生固化，所述成型台1连有移动平台2，该移动平台2连有电机，通过电机、移动平台以及成型台连动，使得成型台将打印中间物(可光固化材料固化后形成的三维结构)向上提升，可光固化材料回流到构造平面后，再继续受到uv光照进行固化，这样逐层制造，形成完整的三维打印物；

二、下光源式光固化3d打印设备结构由上至下分别是投影机8、料槽3、成型台1，如图2所示，其中成型台1设置在料槽3的下方，料槽3具有一个能够透光的构造平面，具体的，料槽3内填充有可光固化材料，料槽3的顶面可固化材料的表面作为构造平面，即料槽3内可光固化材料的液面，打印过程为，投影机8从上往下照射料槽3，uv光照射到可光固化材料，在成型面的可光固化材料在光的诱发下发生固化，所述成型台1连有移动平台2，该移动平台2连有电机，通过电机、移动平台2以及成型台1连动，使得成型台1将打印中间物(可光固化材料固化后形成的三维结构)向下移动，可光固化材料回流到成型面9后，再继续受到uv光照进行固化，这样逐层制造，形成完整的三维物，打印过程中，成型台1与移动平台2是浸没在可光固化材料中的。

那么可光固化材料受到光照后即可固化，只要改变每一层光投影到可光固化材料上的图案，即可确保每层的可光固化材料固化后所呈现的图案。

而本发明所述的技术方案是在上述基础上，将投影机8替换成光源4(如led灯)、投影片切换机构5与多张投影片6，同样可以实现类似于投影机8的效果，如图2-7所示，所述投影片切换机构5用于切换投影片6，该投影片切换机构5将投影片6可移动的放置在光源4的光路上，即投影切换机构与投影片6设置在光源4与构造平面之间，所述投影片6由透光部与遮光部组成，所述光源4的光经过投影片6后将透光部的图案投影在料槽3的构造平面上，投影片6上的透光部即为每层所要固化的图案。

具体的，所述投影片切换机构5包括投影片载体5.1与传动部5.2，该投影片载体5.1用于固定和定位多张投影片6，所述传动部5.2连有电机7，该传动部5.2与投影片载体5.1通过机械连动，可以是常见的带传动、齿轮传动、链传动、蜗杆传动或螺杆传动，即电机7提供动力，使得传动部5.2连动投影片载体5.1运动，实现投影片6的移动，即多张投影片6可以在光路上进行依次的切换，其中电机7的运动方式由核心控制器的编程操控，每张投影片6切换的时间点与停留时间时长均是核心控制器编程的输出指令，由于每个不同的三维模型的3d打印编程均不相同，所以在本具体实施方案中不对此进行限定。

优选的，在光源4的光路上还可以设置上镜头9，该镜头9可以是物理光学镜头或是电子镜头来放大或是缩小投影图案，保证该投影图案的像素，使得光源4光经过投影片6后的透镜图案先进入镜头9内，通过镜头9调节后将图案投影在料槽3的构造平面上，以确保打印的精度。

另外，在实际操作中，所述投影片6可以是不透光的材料制成，通过激光切割等方式，将每层所要投影的图案进行镂空处理，即投影片6的透光部分是镂空结构；或者投影片6可以是透光材料，通过填黑将每层投影的图案利用“阴雕”的形式所表现，即非所需部分进行填黑处理，所需部分保持透明。

实施例1

优选的，如图4所示，所述投影片载体5.1为条形带，投影片6依次排列固定在投影片载体5.1上，形成条状的投影片带，该投影片带的材质是柔性的，所述传动部5.2包括至少两个转轴，该转轴至少一个与电机7连动，投影片带的两端分别与转轴固定且部分缠绕在转轴上，当转轴转动时，投影带在两个转轴之间进行传送，即投影带上的每片投影片6在光路上实现切换。

实施例2

优选的，如图5所示，所述投影片载体5.1为平板，投影片6依次排列成直线固定在固定部上，形成直条状的投影片板，该投影片板的材质是有一定的刚性，所述传动部5.2包括至少一个滚轴，该滚轴与电机7连动，滚轴与投影片板的表面相抵，当滚轴转动时，由于摩擦力的作用投影片板实现平面位移，使得投影板上的多张投影片6在光路上实现切换。

实施例3

优选的，如图6所示，所述投影片载体5.1为平板，投影片6按照二维排列的方式固定在投影片载体5.1上，所述传动部5.2包括至少两个相互垂直的丝杆，即x轴丝杆以及y轴丝杆，两个丝杆均有与电机7连动，其中一个丝杆的螺母与投影片载体5.1，当传动部5.2运动时，投影片载体5.1上的多张投影片6在光路上实现切换。

实施例4

优选的，如图7所述，所述的投影片载体5.1为圆盘，投影片6依次排列为圆周固定在圆盘的边缘，所述传动部5.2为连杆，该连杆固定于圆盘的圆心并与电机7连动，当电机7带动连杆转动时，圆盘上的多张投影片6在光路上实现切换。

以上所述，仅是本发明较佳可行的实施示例，不能因此即局限本发明的权利范围，对熟悉本领域的技术人员来说，凡运用本发明的技术方案和技术构思做出的其他各种相应的改变都应属于在本发明权利要求的保护范围之内。