3D打印设备的制作方法

本申请涉及3d打印技术领域，尤其涉及一种3d打印设备。

背景技术：

3d打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料和树脂等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3d打印设备通过执行该种打印技术制造3d物体。3d打印设备由于成型精度高在模具、定制商品、医疗治具、假体等领域具有广泛应用。其中，基于底面曝光的3d打印设备由于只需要在容槽底部设置一层高的光固化材料，与上曝光相比，更节省材料，因此受到很多个性产品制造者的追宠。

所述底面曝光的3d打印设备包括盛放光固化材料的容槽、位于容槽底下方的光学系统、位于容槽上方的构件板以及带动构件板上下升降的z轴驱动机构。其中，在利用所述3d打印设备打印3d构件时，所述光学系统将所述容槽内的光固化材料进行照射以在所述容槽底部和所述构件板之间形成第一层固化层，所述第一层固化层附着于所述构件板上，随后，所述构件板在所述z轴驱动机构的带动下上升移动，使得所述第一层固化层从所述容槽底部分离，接着，再下降所述构件板使得所述容槽底部与所述第一层固化层之间填充待固化的固化材料，再次利用所述光学系统照射以得到附着于第一层固化层上的第二层固化层，以此类推，经过多次分离和照射，将各层固化层累积在所述构件板上，以得到3d构件。

不过，如前所述，在打印时，光学系统透过容槽的底部将光照射到光固化材料，因此，在针对不同类型的3d构件和/或不同打印精度的3d构件时，需要调整容槽和光学系统之间的间距。而在现有技术中，无论是调整光学系统的位置还是调整盛放有光固化材料的容槽的位置，操作都十分繁琐且费时，且需要重新进行光学校准等步骤。

技术实现要素：

鉴于以上所述相关技术的缺点，本申请的目的在于提供一种3d打印设备，用于解决相关技术中针对制作不同3d构件时需要额外调整光学系统或容槽位置等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请公开一种3d打印设备，包括：上容槽安装结构，用于安装第一容槽；下容槽安装结构，用于安装第二容槽，所述第二容槽的底面平行于及所述第一容槽的底面；光学系统，用于照射所述第一容槽或第二容槽中的光固化材料以得到图案化的固化层；构件平台，设置于所述第一容槽或第二容槽的开口上方，且平行于所述第一容槽或第二容槽的底面，用于在工作状态下附着所述第一容槽或第二容槽中形成的固化层；升降驱动机构，与所述构件平台连接，用于驱动所述构件平台在所述第一容槽或第二容槽中作升降移动以使持续附着于所述构件平台上的固化层积累形成3d构件。

本申请公开的3d打印设备，采用的是双容槽设计，包括上容槽安装结构和下容槽安装结构，其中，上容槽安装结构用于安装第一容槽，下容槽安装结构用于安装第二容槽，这样，可以根据3d打印的要求(例如需要打印的3d构件的结构要求)而可选择性地采用第一容槽或第二容槽进行3d打印以获得相应的3d构件，使得得到的3d构件精度高且表面成型质量好，更可避免现有技术中需调整光学系统或容槽位置所造成的操作繁琐且效率低下等问题。

在本申请的某些实施方式中，所述上容槽安装结构或下容槽安装结构为容槽支架。

在本申请的某些实施方式中，所述容槽支架上的两侧设置有配合装设所述第一容槽或第二容槽的平行导轨或平行卡槽，所述第一容槽或第二容槽的相对两侧设有供置入所述平行导轨或平行卡槽的卡条或突起。

在本申请的某些实施方式中，所述容槽支架上还设有用于安装或拆卸所述第一容槽或第二容槽的紧固机构。

在本申请的某些实施方式中，所述容槽支架上还设有用于调节所述第一容槽或第二容槽保持槽内工作面水平度的调平机构。

在本申请的某些实施方式中，所述3d打印设备在第一工作状态下，所述上容槽安装结构安装有第一容槽，所述光学系统的视锥体穿过下容槽安装结构投射第一焦平面及第一幅面上于所述第一容槽的底面上；所述构件平台位于所述第一容槽中。

在本申请的某些实施方式中，所述3d打印设备在第一工作状态中，所述光学系统被配置为以第一曝光功率和第一曝光时间执行能量辐射。

在本申请的某些实施方式中，所述3d打印设备在第二工作状态下，所述下容槽安装结构安装有第二容槽，所述光学系统的视锥体投射第二焦平面及第二幅面于所述第二容槽的底面上；所述构件平台在工作状态下附着所述第二容槽中形成的固化层。

在本申请的某些实施方式中，所述3d打印设备在第二工作状态中，所述光学系统被配置为以第二曝光功率和第二曝光时间执行能量辐射。

在本申请的某些实施方式中，所述第一焦平面或第二焦平面的调节是通过手动调节或电动调节所述光学系统的光学组件来实现的。

在本申请的某些实施方式中，所述光学系统包括dlp设备或lcd设备。

在本申请的某些实施方式中，所述光学系统位于所述下容槽安装结构正下方，所述光学系统投射的视锥体的光轴垂直于所述第二容槽的底面或第一容槽的底面。

在本申请的某些实施方式中，所述光学系统为位于所述下容槽安装结构下方一侧，所述光学系统所投射的光路上设置有反射镜，通过所述反射镜将所述光学系统所投射的视锥体的光轴反射成垂直于所述第二容槽的底面或第一容槽的底面。

综上所述，本申请公开的3d打印设备，采用的是双容槽设计，可根据3d打印的要求而选择性地采用第一容槽或第二容槽进行3d打印以获得相应的3d构件，避免现有技术中打印不同类型的3d构件和/或不同打印精度的3d构件时，需调整光学系统或容槽位置所造成的操作繁琐且效率低下等问题。

附图说明

图1显示为本申请3d打印设备在一实施例中的立体示意图。

图2显示为本申请3d打印设备在一实施例中的正视图。

图3显示为本申请的3d打印设备在第一工作状态下的构造示意图。

图4显示为本申请的3d打印设备在第二工作状态下的构造示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件或参数，但是这些元件或参数不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个或参数件与另一个或参数进行区分。例如，第一焦平面可以被称作第二焦平面，并且类似地，第二焦平面可以被称作第一焦平面，而不脱离各种所描述的实施例的范围。第一焦平面和第二焦平面均是在描述一个焦平面，但是除非上下文以其他方式明确指出，否则它们不是同一个焦平面。相似的情况还包括第一曝光功率与第二曝光功率，或者第一幅面与第二幅面。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

3d打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料和树脂等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。其中以打印材料为光固化材料例如光敏树脂为例的3d打印设备为例，基于底面曝光的3d打印设备由于只需要在容槽(所述容槽在其他的一些应用场景或实施例中亦被称之为容器、树脂槽、液体槽等)底部设置一层高的光固化材料，与上曝光(例如利用激光扫描的sla技术的3d打印设备)设备相比，更节省材料，因此受到很多个性产品制造者的追宠。然而，当需要打印不同类型的3d构件和/或不同打印精度的3d构件时，基于底面曝光的3d打印设备，通常需要调整光学系统的位置或调整盛放有光固化材料的容槽的位置等操作，现实的情况是，由于3d打印对精度的高要求，使得包括光学系统或容槽等任何组件的位置调整和安装拆卸都可能伴随着繁琐的安装、调平等操作方面的困难、风险和耗时，进而使得可打印的3d构件的类型或3d构件的精度上或者效率上受到较多限制。

有鉴于此，本申请公开一种能解决前述技术问题的3d打印设备，其采用多容槽设计，这多个容槽可上下依序设置，它们分别与其下的光学系统之间形成多个不同数值的照射间距，这样，可针对不同类型的3d构件和/或不同打印精度的3d构件打印要求，可选择地采用相应的一个容槽进行3d打印以获得相应的3d构件，进而确保得到的3d构件精度高且表面成型质量好，更可避免现有技术中需调整光学系统或容槽位置所造成的操作风险高、繁琐且效率低下等问题。

请参见图1和图2，显示为本申请3d打印设备在一实施例中的结构示意图，其中，图1为该实施例中本申请3d打印设备的立体示意图，图2为该实施例中本申请3d打印设备的正视图。如图1和图2所示，本实施例中3d打印设备包括：用于安装第一容槽11的上容槽安装结构、用于安装第二容槽12的下容槽安装结构、光学系统13、构件平台15、以及升降驱动机构17。

所述上容槽安装结构用于安装第一容槽11，第一容槽11用于盛放呈液态的光固化材料。在某些实施例中，所述第一容槽11亦可称之为第一树脂槽、第一容器或第一液体槽，用于盛放呈液态的光固化材料。

一般地，3d打印设备通过对光固化材料的材料层进行逐层曝光固化并累积各固化层的方式打印3d构件。所述光固化材料通常指经光(例如为紫外光、激光等)照射后会形成固化层的材料，其包括但不限于：光敏树脂、或光敏树脂与其他材料的混合液等。所述其他材料例如为陶瓷粉、色料等。

为使得光学系统的光能穿过第一容槽11而照射到其内盛放的光固化材料，第一容槽11的底部至少采用高透光材料，其包括但不限于：聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，pdms)、亚克力、特氟龙(teflon)、普通玻璃、钢化玻璃等材料。例如，在某些实施例中，例如，第一容槽11为玻璃容槽，且所述玻璃容槽的各个侧壁更可贴设吸光纸(如黑色薄膜、或黑色纸等)，以便减少在光学系统13投影期间由于光散射对光固化材料的固化干扰。另外，在第一容槽的内部底面还可铺设有便于剥离的透明柔性膜等。

在某些实施例中，所述上容槽安装结构可例如为第一容槽支架，所述第一容槽支架的两侧分别设置有配合装设第一容槽11的平行导轨或平行卡槽，相应地，所述第一容槽11的相对两侧则设置有供置入平行导轨或平行卡槽的卡条或突起。这样，在安装第一容槽11时，将第一容槽11的卡条或突起对应插置于所述第一容槽支架的平行导轨或平行卡槽内。

为使得第一容槽11能稳固地安装于第一容槽支架上，所述第一容槽支架上还用于安装或拆卸第一容槽11的第一紧固机构。在某些实施例中，所述第一紧固机构可包括旋紧部件和与所述旋紧部件连接的连杆或螺栓，所述连杆或螺栓贯穿所述第一容槽支架的平行导轨或平行卡槽，所述连杆或螺栓在所述旋紧部件的带动下拉紧或压紧所述平行导轨或平行卡槽的间距，从而紧固第一容槽11的卡条或突起。在一个示例性的实施例中，所述第一紧固机构可包括旋紧部件和与所述旋紧部件连接的顶杆，所述顶杆在所述旋紧部件的带动下相对所述平行导轨或平行卡槽凸出并顶撑于置于所述平行导轨或平行卡槽内的第一容槽11的卡条或突起。

为了保证所述第一容槽11中形成的固化层的层厚均匀性，在进行打印前或3d打印设备组装后，需要对3d打印设备中进行第一容槽11调平处理，在某些实施例中，所述第一容槽支架上还设有用于调节所述第一容槽11保持槽内工作面水平度的调平机构。

所述下容槽安装结构位于所述上容槽安装结构的下方，用于安装第二容槽12，在某些实施例中，所述第二容槽12亦可称之为第二树脂槽、第二容器或第二液体槽，用于盛放呈液态的光固化材料。

与第一容槽11相似，第二容槽12也用于盛放呈液态的光固化材料。所述光固化材料通常指经光(例如为紫外光、激光等)照射后会形成固化层的材料，其包括但不限于：光敏树脂、或光敏树脂与其他材料的混合液等。所述其他材料例如为陶瓷粉、色料等。当然，在实际应用中，应因不同的打印需求，第二容槽12内盛放的光固化材料与第一容槽11内盛放的光固化材料并不要求得是一样的，可根据要打印的3d构件而选用对应的光固化材料。另外，为使得光学系统的光能穿过第二容槽12而照射到其内盛放的光固化材料，第二容槽12的底部至少采用高透光材料，其包括但不限于：聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，pdms)、亚克力、特氟龙(teflon)、普通玻璃、钢化玻璃等材料。例如，在某些实施例中，例如，第一容槽11为玻璃容槽，且所述玻璃容槽的各个侧壁更可贴设吸光纸(如黑色薄膜、或黑色纸等)，以便减少在光学系统13投影期间由于光散射对光固化材料的固化干扰。另外，在第一容槽的内部底面还可铺设有便于剥离的透明柔性膜等。

在实施例中，安装在所述下容槽安装结构上的第二容槽12的底面平行于安装在所述上容槽安装结构上的第一容槽11的底面，在这里，所述的底面指的是容槽的内部底面，即，第二容槽12的内部底面与第一容槽11的内部底面相平行，在实施例中，通过对所述上容槽安装结构及下容槽安装结构中的平行导轨或平行卡槽的设计来实现所述第一容槽11的内部底面与第二容槽12的内部底面之间的平行。

在某些实施例中，所述下容槽安装结构可例如为第二容槽支架，所述第二容槽支架的两侧分别设置有配合装设第二容槽12的平行导轨或平行卡槽，而第二容槽12的相对两侧则设置有供置入平行导轨或平行卡槽的卡条或突起。这样，在安装第二容槽12时，将第二容槽12的卡条或突起对应插置于所述第二容槽支架的平行导轨或平行卡槽内。

为使得第二容槽12能稳固地安装于第二容槽支架上，所述第二容槽支架上还用于安装或拆卸第二容槽12的第二紧固机构。在某些实施例中，所述第二紧固机构可包括旋紧部件和与所述旋紧部件连接的连杆或螺栓，所述连杆或螺栓贯穿所述第二容槽支架的平行导轨或平行卡槽，所述连杆或螺栓在所述旋紧部件的带动下拉紧或压紧所述平行导轨或平行卡槽的间距，从而紧固第二容槽12的卡条或突起。在一个示例性的实施例中，所述第二紧固机构可包括旋紧部件和与所述旋紧部件连接的顶杆，所述顶杆在所述旋紧部件的带动下相对所述平行导轨或平行卡槽凸出并顶撑于置于所述平行导轨或平行卡槽内的第二容槽12的卡条或突起。

为了保证所述第二容槽12中形成的固化层的层厚均匀性，在进行打印前或3d打印设备组装后，需要对3d打印设备中进行第二容槽12调平处理，在某些实施例中，第二容槽支架上还设有用于调节所述第二容槽12保持槽内工作面水平度的调平机构。

当然，上述第一容槽支架、第一紧固机构、第二容槽支架、第二紧固机构的结构仅为示例性说明，但并不一次为限，在其他实施例中，仍可作其他的变化，例如，在图1和图2所示的实施例中，所述上容槽安装结构和所述下容槽安装结构可共用一容槽支架14，所述容槽支架14上可上下设置有两个平行导轨或平行卡槽141、143，具体地，可以将所述容槽支架分为从上到下的三个区段，其中，第一区段和第二区段之间可形成供配合装设第二容槽12的平行导轨或平行卡槽141，第二区段和第三区段之间可形成供配合装设第一容槽11的平行导轨或平行卡槽143。所述容槽支架14上设有用于安装或拆卸第一容槽11和第二容槽12的紧固机构，所述紧固机构可包括旋紧部件145和与旋紧部件145连接的连杆(未在图式中显示)，旋紧部件145位于容槽支架14的顶部，所述连杆与三个区段相连，所述连杆在旋紧部件145的带动下拉紧两个所述平行导轨或平行卡槽141、143的间距，从而加紧第一容槽11的卡条或突起和第二容槽12的卡条或突起。在某些实施例中，所述容槽支架14上还设有用于调节第一容槽11和第二容槽12保持槽内工作面水平度的调平机构。

在实施例中，所述调平机构例如包括调平螺丝(未图示)，通过调节所述调平螺丝从上或从下抵靠位于所述平行导轨或平行卡槽141、143内的第一容槽11和第二容槽12的卡条或突起的高度来实现来实现所述第一容槽11或第二容槽12的水平度，所述水平度为第一容槽11或第二容槽12的内部底面相对于所述光学系统投射的视锥体的光轴的垂直度。

构件平台15设置于第一容槽11或第二容槽12的开口上方，且平行于第一容槽11或第二容槽12的底面(在这里，所述的底面指的是容槽的内部底面)，用于在工作状态下附着第一容槽11或第二容槽12中形成的固化层。其中，在某些实施例中，构件平台15可例如为构件板。通常，构件平台15的材料与光固化材料不同。

升降驱动机构17与构件平台15连接，用于驱动构件平台15在第一容槽11或第二容槽12中作升降移动。在本实施例中，升降驱动机构17为z轴驱动机构，构件平台15在z轴驱动机构17的带动下，沿着z轴(竖直)方向移动以便于光固化材料填充到构件平台15和第一容槽11或第二容槽12的底面之间，使得3d打印设备中的光学系统可通过光辐射照射光固化材料，使得经照射的光固化材料固化并累积地附着于构件平台15上。为了精准地对每层固化层的照射能量进行控制，构件平台及所附着的已固化的3d构件部分需移动至与第一容槽11或第二容槽12的底面之间间距最小值为待固化的固化层的层厚。例如，在打印期间，当升降驱动机构17带动构件平台15下降时，通常是为了将构件平台15或附着于构件平台15上的固化层下降到相距第一容槽11或第二容槽12的内部底面44一固化层层高的间距，以便照射填充在所述间距内的光固化材料。当升降驱动机构17带动构件平台15上升时，通常是为了将图案固化层自第一容槽11或第二容槽12的内部底面分离。

具体地，升降驱动机构17包括驱动单元和竖直移动单元，所述驱动单元用于驱动所述竖直移动单元，以便所述竖直移动单元带动构件平台15作升降移动。例如，所述驱动单元为驱动电机。所述驱动单元受控制指令控制。其中，所述控制指令包括：用于表示构件平台15上升、下降或停止的方向性指令，甚至还可以包含转速/转速加速度、或扭矩/扭力等参数。如此有利于精确控制竖直移动单元的上升的距离，以实现z轴的精准调节。在此，所述竖直移动单元可包括一端固定在所述构件平台上的固定杆、与固定杆的另一端固定的咬合式移动组件，其中，所述咬合式移动组件受驱动单元驱动以带动固定杆竖直移动，所述咬合式移动组件可例如为由齿状结构咬合的限位移动组件，如齿条等。又如，所述竖直移动单元包括：丝杆和旋接所述丝杆的定位移动结构，其中，所述丝杆的两端旋接于驱动单元，所述定位移动结构的外延端固定连接到构件平台上，该定位移动结构可包含滚珠和夹持件的螺母形结构。

所述升降驱动机构17的z轴藉由一控制装置发出控制指令控制其执行上升、下降或停止的作业，在实施例中，所述控制装置包含可执行计算机程序的电子设备，其包括但不限于：计算机设备、嵌入式智能终端等。所述控制装置包含处理器、存储器、接口等部件，其中，处理器与存储器和接口相连。所述接口用于连接z轴移动单元。存储器可包括高速随机存取存储器，并且还可包括非易失性存储器，例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。所述存储器还包括存储器控制器，其可控制装置的诸如cpu和外设接口之类的其他组件对存储器的访问。处理器可操作地与存储器耦接。更具体地，处理器可执行在存储器中存储的程序指令以在计算设备中执行操作，诸如按照归零程序指令将构件平台进行归零操作。如此，处理器可包括一个或多个通用微处理器、一个或多个专用处理器(asic)、一个或多个现场可编程逻辑阵列(fpga)、或它们的任何组合。

其中，为了避免构件平台在光固化材料中的升降移动对光固化材料的过分扰动，所述构件平台可设置成至少以下一种结构，以尽快让构件平台所接触的光固化材料流走。一种结构在于所述构件平台上设置导流通孔。例如，所述导流通孔垂直于构件平台本体并贯通该本体。又如，所述导流通孔倾斜于构件平台本体并贯通该本体。构件平台上可遍布类似的上述导流通孔以减少升降阶段对光固化材料的扰动。另一种结构在于所述构件平台的上表面呈倾斜坡面。例如，对于底面曝光的3d打印设备来说，其所使用的构件平台本体的上表面呈中间厚四周薄的倾斜面、且下表面与第一容槽或第二容槽的内部底面平行的结构，在构件平台上升期间，构件平台上侧的光固化材料将沿倾斜面流下。上述各种结构还可结合在一块构件平台上，例如在倾斜坡面上设置导流槽等，在此不予赘述。

其中，在某些实施例中，所述3d打印设备还可设有用于调节所述构件平台15工作面水平度的调平组件(未在图式中显示)。如前所述，对于底面曝光的3d打印设备来说，构件平台15的下表面与第一容槽11或第二容槽12的内部底面相平行，若利用与第一容槽11或第二容槽12对应的调平机构来调节第一容槽11或第二容槽12的水平度，对于盛放有光固化材料的第一容槽11或第二容槽12来说，要调整第一容槽11或第二容槽12是比较费力的。因此，利用调平组件来调整构件平台15的下表面的水平度相对而言就比较简便些。

在具体应用中，所述调平组件可设置于构件平台15和升降驱动机构17之间，可包括：调平检测部件、调平部件以及锁固部件，其中，所述调平检测部件用于检测构件平台15的水平度并输出当前构件平台15的水平度与调整目标之间的调平检测参数，以供控制装置根据所述调平检测参数控制所述调平部件对构件平台15实施调平操作，在完成构件平台15的调平操作后，由锁固部件锁固构件平台15。所述控制装置可例如为工控机、可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller，plc)或单片机等。

在一些情形下，当用户启动3d打印设备打印新的3d物体时，所述控制装置先执行归零操作再按照3d物体的分层模型进行逐层打印。其中，归零操作包括初始化检测单元的检测信息，控制z轴移动单元带动构件平台15向第一容槽11或第二容槽12的底面移动，当构件平台15施压到第一容槽11或第二容槽12的底面时，控制装置自所述调平检测部件获取到变化的检测信息，当实时获取的检测信息达到预设的检测阈值时，所述控制装置控制z轴移动停止，以此构件平台15位于起始位置。在确定构件平台15位于起始位置时，所述控制装置还可以按照3d模型的第一层高控制z轴移动单元带动构件平台15向远离第一容槽11或第二容槽12的底面的方向移动，以便固化位于第一容槽11或第二容槽12的底面和构件平台15之间的光固化材料。

光学系统13用于照射第一容槽11或第二容槽12中的光固化材料以使得所述光固化材料被照射后固化成图案化的固化层。

本申请所公开的3d打印设备采用的底面曝光技术。在一种实施例中，光学系统13位于下容槽安装结构正下方，光学系统13投射的视锥体的光轴垂直于第二容槽12的底面或第一容槽11的底面。

在另一种实施例中，光学系统13为位于下容槽安装结构下方一侧，光学系统13所投射的光路上设置有反射镜，通过所述反射镜将所述光学系统所投射的视锥体的光轴反射成垂直于第二容槽12的底面或第一容槽11的底面。在本实施例中，由于3d打印设备的结构设计及组件布局的要求，所述光学系统13设置在下容槽安装结构投影范围的一侧，所述的一侧例如所述下容槽安装结构投影范围的前侧、后侧、左侧或右侧中的一种情况，相应的，所述光学系统13的所投射视锥体的光轴平行于所述第二容槽12的底面或第一容槽11的底面，因此，在光路上，设置一个呈45°折射的反射镜，以将所述光学系统13的所投射视锥体的光路折射使得与所述第二容槽12的底面或第一容槽11的底面相垂直。

基于底面曝光的3d打印设备可例如为底面曝光的dlp(digitallightprocessing，数字光处理成型)设备或者底面曝光的lcd(liquidcrystaldisplay，液晶显示屏)设备。

在基于底面曝光的dlp设备中，光学系统13为投影装置。例如，所述投影装置包括dmd芯片、控制器和存储模块，其中，所述存储模块中存储有将3d构件模型分层的分层图像。所述dmd芯片在接收到控制装置的控制信号后将对应分层图像上各像素的光源照射到第一容槽或第二容槽12的底面。其中，dmd芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的，每一个微镜代表一个像素，所投影的图像就由这些像素所构成。dmd芯片可被简单描述成为对应像素点的半导体光开关和微镜片，所述控制装置通过控制dmd芯片中各光开关来允许/禁止各微晶片反射光，由此将相应分层图像经过第一容槽11或第二容槽12的透光性底部照射到光固化材料上，使得对应图像形状的光固化材料被固化，以得到图案化的固化层。

对于底面曝光的lcd设备来说，光学系统13为包括有lcd屏(lcd板)、背光光源、聚焦透镜、菲涅尔透镜、偏振膜等组件的3d打印设备，在一个示例性的说明中，所述底面曝光的lcd设备工作原理位背光光源透过聚光镜，使光源分布均匀，菲涅尔镜使光线垂直照射到lcd屏。lcd屏两面分别由偏振膜(所述偏振膜是液晶显示的成像基础)，lcd屏的成像显示就是透明显示的，图像会透过lcd屏经过第一容槽11或第二容槽12的透光性底部照射到光固化树脂上。构件平台与底膜之间很薄的树脂液体在lcd屏透光照射下发生固化，构件平台将固化部分提起，让液体树脂补充进来，构件平台再次下降，构件平台与底膜之间的薄层再次曝光。在一示例性的实施例中，所述lcd屏的分辨率例如为1280×768像素，比如12英寸显示屏点阵精度达到0.16×0.16mm。也就是说透过lcd屏成像的产品成型的尺寸精度可以达到0.16mm。在不同是实施例中，具体lcd屏的选择可以依据实际的需求具有不同个规格。

如前所述，本申请公开的3d打印设备，采用的是双容槽设计，包括上容槽安装结构和下容槽安装结构，其中，上容槽安装结构用于安装第一容槽，下容槽安装结构用于安装第二容槽，在实际应用中，可以根据3d打印的要求而可选择性地采用第一容槽或第二容槽进行23d打印以获得相应的3d构件。值得注意的是，在本申请公开的3d打印设备中，采用的是双容槽设计，但并不以此为限，本申请所揭示的精神与技术思想下，所述3d打印设备亦可作其他的扩展，例如，3d打印设备的容槽安装结构更可安装有三层或更多层的容槽。

请参阅图3，显示为本申请的3d打印设备在第一工作状态下的构造示意图，如图所示，在本实施方式中，所述3d打印设备在第一工作状态下，上容槽安装结构安装有第一容槽11，光学系统13的视锥体穿过下容槽安装结构投射第一焦平面a及第一幅面上于第一容槽11的底面上，所述构件平台15在工作状态下附着所述第一容槽11中形成的固化层，即，构件平台15位于第一容槽11中在升降驱动机构17的驱动下在第一容槽11内作升降运动。

在本实施方式中，所述3d打印设备在第一工作状态中，所述光学系统被配置为以第一曝光功率和第一曝光时间执行能量辐射。

所述的第一工作状态为所述3d打印设备在执行第一种类型的3d构件和/或第一种打印精度的3d构件的工作状态，在所述3d打印设备进行第一工作状态时，所述的下容槽安装结构并不安装第二容槽12，换言之，所述光学系统投射的视锥体穿过所述的下容槽安装结构的空置空间，直接投射在所述第一容槽11的透明底面上，以照射所述第一容中的光固化材料以得到图案化的固化层。在本实施例中，所述3d打印设备在第一工作状态中，所述光学系统被配置为以第一曝光功率和第一曝光时间执行能量辐射，所述第一曝光功率和第一曝光时间依据打印第一种类型的3d构件和/或第一种打印精度的3d构件的工艺要求设置，在此不予繁举。

请参阅图4，显示为本申请的3d打印设备在第二工作状态下的构造示意图，如图所示，所述3d打印设备在第二工作状态下，下容槽安装结构安装有第二容槽12，光学系统13的视锥体投射第二焦平面b及第二幅面于第二容槽12的底面上，所述构件平台15在工作状态下附着所述第二容槽12中形成的固化层，即，构件平台15位于第二容槽12中在升降驱动机构17的驱动下在第二容槽12内作升降。

在本实施方式中，所述3d打印设备在第二工作状态中，所述光学系统被配置为以第二曝光功率和第二曝光时间执行能量辐射。

所述的第二工作状态为所述3d打印设备在执行第二种类型的3d构件和/或第二种打印精度的3d构件的工作状态，在所述3d打印设备进行第二工作状态时，所述的上容槽安装结构并不安装第一容槽11，换言之，所述升降驱动机构驱动的构件平台穿过所述的上容槽安装结构的空置空间，能够探入所述第二容槽12中。在本实施例中，所述3d打印设备在第二工作状态中，所述光学系统被配置为以第二曝光功率和第二曝光时间执行能量辐射，所述第二曝光功率和第二曝光时间依据打印第二种类型的3d构件和/或第二种打印精度的3d构件的工艺要求设置，在此不予繁举。

所述3d打印设备在第一工作状态中，光学系统13投射至第一容槽11而形成第一焦平面，所述3d打印设备在第二工作状态中，光学系统13投射至第二容槽12而形成第二焦平面，其中，所述第一焦平面的第一幅面大于所述第二焦平面的第二幅面，且，所述第一焦平面的像素尺寸大于所述第二焦平面的像素尺寸，如此，当需打印尺寸较大且结构较为简单的3d构件时，即可选用上容槽安装结构安装的第一容槽11，当需打印尺寸较小且结构较为复杂、精细的3d构件时，即可选用下容槽安装结构安装的第二容槽12。

在实施例中，所述第一焦平面a或第二焦平面b的调节是通过手动调节或电动调节所述光学系统的光学组件来实现的。具体地，所述第一焦平面a或第二焦平面b的调节是通过手动调节或电动调节所述光学系统的镜头组件来实现的。

以下针对本申请3d打印设备在不同工作状态下实施3d打印进行说明。

在本申请3d打印设备中，当需打印尺寸较大且结构较为简单的3d构件时，可选择第一容槽进行3d打印。在以下描述中，将3d打印设备的上容槽安装结构安装第一容槽并利用所述第一容槽进行3d打印的工作状态称为第一工作状态。

本申请3d打印设备在第一工作状态下的3d打印方法可包括如下步骤：

将第一容槽安装于上容槽安装结构上，在所述第一容槽内注入光固化材料。

导入待打印的3d构件模型。在此，所述3d构件模型包括但不限于基于cad构件的3d构件模型，其举例为stl文件，控制装置对导入的stl文件进行布局及切层处理。所述3d构件模型可通过数据接口或网络接口导入到控制装置中。所导入的3d构件模型中的实体部分可以为任意形状，例如，所述实体部分包括牙齿状、球状、房屋状、齿状、或带有预设结构的任意形状等。其中，所述预设结构包括但不限于以下至少一种：腔体结构、包含形状突变的结构、和对于实体部分中轮廓精度有预设要求的结构等。

控制装置控制升降驱动机构带动构件平台下降进入第一容槽的光固化材料内直至与第一容槽的底面之间的间距为待固化的第一层固化层的层厚。

控制装置根据导入的3d构件模型控制光学系统输出照射光，所述光穿透第一容槽的底部而照射到构件平台与第一容槽的底面之间的光固化材料，使其固化并附着于构件平台的底部，完成第一层固化层。

控制装置控制升降驱动机构带动构件平台上升，与第一容槽的底面分离并直至构件平台上的第一层光固化层与第一容槽的底面之间的间距为待固化的第二层固化层的层厚。

控制装置根据导入的3d构件模型控制光学系统输出照射光，所述光穿透第一容槽的底部而照射到构件平台的第一层光固化层与第一容槽的底面之间的光固化材料，使其固化并附着于第一层固化层的底部，完成第二层固化层。

重复上述升降驱动机构驱动构件平台及其上的固化层上升及光学系统照射光固化材料形成固化层的步骤，直至完成3d构件的打印。

在本申请3d打印设备中，当需打印尺寸较小且结构较为复杂、精细的3d构件时，可选用第二容槽进行3d打印。在以下描述中，将3d打印设备的下容槽安装结构安装第二容槽并利用所述第二容槽进行3d打印的工作状态称为第二工作状态。

本申请3d打印设备在第二工作状态下的3d打印方法可包括如下步骤：

将第二容槽安装于上容槽安装结构上，在所述第二容槽内注入光固化材料。

导入待打印的3d构件模型。在此，所述3d构件模型包括但不限于基于cad构件的3d构件模型，其举例为stl文件，控制装置对导入的stl文件进行布局及切层处理。所述3d构件模型可通过数据接口或网络接口导入到控制装置中。所导入的3d构件模型中的实体部分可以为任意形状，例如，所述实体部分包括牙齿状、球状、房屋状、齿状、或带有预设结构的任意形状等。其中，所述预设结构包括但不限于以下至少一种：腔体结构、包含形状突变的结构、和对于实体部分中轮廓精度有预设要求的结构等。

控制装置控制升降驱动机构带动构件平台下降进入第二容槽的光固化材料内直至与第二容槽的底面之间的间距为待固化的第一层固化层的层厚。

控制装置根据导入的3d构件模型控制光学系统输出照射光，所述光穿透第二容槽的底部而照射到构件平台与第二容槽的底面之间的光固化材料，使其固化并附着于构件平台的底部，完成第一层固化层。

控制装置控制升降驱动机构带动构件平台上升，与第二容槽的底面分离并直至构件平台上的第一层光固化层与第二容槽的底面之间的间距为待固化的第二层固化层的层厚。

控制装置根据导入的3d构件模型控制光学系统输出照射光，所述光穿透第二容槽的底部而照射到构件平台的第一层光固化层与第二容槽的底面之间的光固化材料，使其固化并附着于第一层固化层的底部，完成第二层固化层。

重复上述升降驱动机构驱动构件平台及其上的固化层上升及光学系统照射光固化材料形成固化层的步骤，直至完成3d构件的打印。

本申请公开的3d打印设备，采用的是双容槽设计，包括上容槽安装结构和下容槽安装结构，其中，上容槽安装结构用于安装第一容槽，下容槽安装结构用于安装第二容槽，这样，可以根据3d打印的要求(例如需要打印的3d构件的结构要求)而可选择性地采用第一容槽或第二容槽进行3d打印以获得相应的3d构件，使得得到的3d构件精度高且表面成型质量好，更可避免现有技术中需调整光学系统或容槽位置所造成的操作繁琐且效率低下等问题。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。