一种基于dlp投影光固化三维打印的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于DLP投影光固化三维打印机，计算机系统（2）、自动控制系统、DLP投影系统（1）、成型工作池（3）、供料系统（4）以及升降系统。本实用新型的基于DLP投影光固化三维打印机，与现有技术中的三维打印机相比，具有成型速度快，打印精度高的优点，并且成型的产品表面连续无分层现象，；可以适用于对各种强度以及不同材质的光敏材料进行光固化成型。
【专利说明】一种基于DLP投影光固化三维打印机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及三维打印快速成型领域，尤其涉及一种基于DLP投影光固化三维打印机。
【背景技术】
[0002]三维打印，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品的技术。该技术是一种基于“离散/堆积”思想的增长型制造技术，利用计算机技术将三维模型沿一个方向离散成一系列二维截面图，然后根据截面图信息，逐层打印堆积成型。在每一层打印中，利用精密喷头在预先铺好的粉末平面上喷射粘结溶液，将喷射区域内的粉末粘结起来，然后将已打印的粉末平面下降一定高度并在上面铺上一层粉末，准备下一截面图的打印。如此循环，逐层粘结堆积，直到整个三维模型的所有截面图全部打印完成，经过后处理，除去未粘结的粉末，就形成了实体三维模型。
[0003]例如专利号为201220076363.X的实用新型专利公开了一种压电式三维打印成型系统，该系统包括箱体及其支撑框架、X向运动机构、承载结构、粉腔、三维图像分层离散机构、铺粉机构以及压电式喷头，其中:所述X向运动机构安装在支撑框架上，包括步进电机、沿着X轴方向设置且相互平行的两个同步带，以及横跨在所述平行同步带之间并与所述步进电机相联接的传动轴，该传动轴的两端分别安装有同步带轮，由此带动与之相连的所述平行同步带执行X轴方向的运动；所述承载结构的两侧分别联接在所述平行同步带上，用于承载所述压电式喷头和铺粉机构；所述粉腔设置在箱体内位于所述承载结构之下，包括储粉腔和成型腔，分别用于存放构成三维图像实体的粉末材料；所述三维图像分层离散机构用于将需要成型的三维图像按照一定层高而离散成一系列的连续二维片状图像；所述铺粉机构设置在所述承载结构上随其X向运动而运动，并按照所述三维图像分层离散机构所设定的层高依次将相应高度的粉末材料从所述储粉腔推动转移到成型腔；所述压电式喷头设置在所述承载结构上随其X向运动而运动，同时可沿着垂直于X轴方向的Y轴方向往复移动，用于向被所述铺粉机构依次推至成型腔的粉末材料分别喷射作为粘结剂的溶液，由此执行对粉末材料的粘结成型。
[0004]与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，三维打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。然而现有技术中的三维打印机，主要缺点是物体外表面分层感十分明显，精度低，成型速度慢。
【发明内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于DLP投影技术与光固化材料结合的三维打印机，能够保证成型产品层与层之间能达到有效的过渡，表面连续没有分层感，层厚最薄可达到0.2mm,并且成型速度非常快。
[0006]为解决上述问题，本实用新型是一种基于DLP投影光固化三维打印机，其特征在于，包括:
[0007]计算机系统，用于处理三维模型，将三维模型顺序分割成一系列具有厚度的截面图形；
[0008]自动控制系统，分别与供料系统、升降系统以及DLP投影系统相连，用于控制DLP投影系统对成型工作池内光固化胶的液面进行照射，以及控制升降系统驱动成型工作池或投影系统做升降移动，以及控制供料系统向成型工作池内供应光固化胶；
[0009]DLP投影系统，与计算机系统相连，用于将计算机系统分割出的截面图形投影至成型工作池；
[0010]成型工作池，与供料系统相连，盛放光固化胶；
[0011]升降系统，用于调整DLP投影系统与成型工作池内光固化胶液面之间的距离；
[0012]供料系统，用于向成型工作池内供应光固化胶。
[0013]所述DLP投影系统包括光源、DMD以及出光镜头，其中所述光源为波长200?400nm的紫外线光源以及波长400?450nm的蓝紫光源。
[0014]所述供料系统包括电磁阀以及加料喷头和用于反馈的液位传感器，所述成型工作池通过电磁阀与一料池相连，液位传感器将当前液位反馈于所述自动控制系统。
[0015]所述升降系统与成型工作池相连，用于调整DLP投影系统与成型工作池内光固化胶液面之间的距离；
[0016]所述升降系统与DLP投影系统相连，用于驱动DLP投影系统进行升降移动。
[0017]所述自动控制系统为PC机。
[0018]本实用新型的基于DLP投影光固化三维打印机，与现有技术中的三维打印机相t匕，具有成型速度快，打印精度高的优点，并且成型的产品表面连续，无分层现象；可以适用于对各种强度以及不同材质的光敏材料进行光固化成型。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的基于DLP投影光固化三维打印机的结构示意图。
[0020]图中:DLP投影系统I ;计算机系统2 ;成型工作池3 ;供料系统4 ;料池5 ;升降系统6 ;光源101 ；DMD102 ;光镜头103 ；电机601 ;丝杠602
【具体实施方式】
[0021]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本实用新型技术方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
[0022]本实用新型的一种基于DLP投影光固化三维打印机，包括:计算机系统、自动控制系统、DLP投影系统、成型工作池、供料系统以及升降系统。
[0023]其中，所述计算机系统用于处理三维模型，将三维模型顺序分割成一系列具有厚度的截面图形；[0024]所述自动控制系统可以为PC机，分别与供料系统、升降系统以及DLP投影系统相连，用于控制DLP投影系统对成型工作池内光固化胶的液面进行照射，以及控制升降系统驱动成型工作池做升降移动，以及控制供料系统向成型工作池内供应光固化胶。
[0025]如图1所示，所述DLP投影系统I与计算机系统2相连，用于将计算机系统2分割出的截面图形投影至成型工作池3 ;该DLP投影系统包括光源101、DMD102以及出光镜头103。
[0026]DLP投影是一项比较先进和成熟的投影技术,DLP是“Digital Light Procession”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。它是基于TI (美国德州仪器)公司开发的数字微镜元件——DMD (DigitalMicromirror Device)来完成可视数字信息显示的技术。
[0027]在本实用新型中，由计算机对3D模型进行处理，形成二维的剖面图，通过数据线传输给DLP中的核心部件DMD，此时DMD中产生与计算机同样的图案。
[0028]波长在200nm?400nm的紫外线光源或波长400?450nm的蓝紫光源对DMD进行固定角度的照射，然后反射光透过透镜对光进行整形，从而在工作面上形成了与计算机中图案完全一样的紫外线光图案。
[0029]所述成型工作池3与供料系统4相连，用于盛放光固化胶。所述供料系统4包括电磁阀以及加料喷头和用于反馈的液位传感器，所述成型工作池3通过电磁阀与一料池5相连，液位传感器设置在所述成型工作池内。
[0030]光固化胶，也叫UV胶，一种在紫外线照射下引发固化的树脂，由预聚物、活性单体和紫外线光引发剂构成，在紫外线的照射光引发剂发生作用进而使预聚物进一步聚合形成大分子(固体)而固化。
[0031]由供料系统给成型工作池中加入一层胶，当DMD反射过来的紫外线照射后，这层胶开始按照紫外线光图案的形状开始固化，最终形成一层与模型中该截面图案完全一样的一层固体，没有照射到的地方仍为液体。
[0032]所述升降系统6与成型工作池3相连，用于驱动成型工作池3的升降移动。该升降系统6为电机丝杠传送系统,该电机丝杠传送系统包括电机601,电机601的动力输出端与一竖直设置的丝杠602相连，丝杠602上设置有丝杠螺母，成型工作池3与丝杠螺母相固定。
[0033]当成型工作池内完成一层固化后，中央控制系统控制电磁阀开，自动向成型工作池内加料，并且成型工作池在升降系统的带动下向下降一定高度，所下降的高度与刚刚固化的那层胶的厚度完全一样，从而进入下一层固化的工艺步骤，直至完成整个成型工艺。
[0034]当然，在成型工作池较大的情况下，直接升降成型工作池较为困难，因此所述升降系统也可以与DLP投影系统I相连，用于驱动DLP投影系统I进行升降移动，从而调整DLP投影系统与成型工作池内光固化胶液面之间的距离。
【权利要求】
1.一种基于DLP投影光固化三维打印机，其特征在于，包括: 计算机系统(2)，用于处理三维模型； 自动控制系统，分别与供料系统、升降系统以及DLP投影系统相连，用于控制DLP投影系统对成型工作池内光固化胶的液面进行照射，以及控制升降系统驱动成型工作池或投影系统做升降移动，以及控制供料系统向成型工作池内供应光固化胶； DLP投影系统(1)，与计算机系统相连，用于将计算机系统分割出的截面图形投影至成型工作池； 成型工作池(3)，与供料系统相连，盛放光固化胶； 升降系统，用于调整DLP投影系统与成型工作池内光固化胶液面之间的距离； 供料系统(4)，用于向成型工作池内供应光固化胶。
2.如权利要求1所述的基于DLP投影光固化三维打印机，其特征在于，所述DLP投影系统(I)包括光源(101)、DMD (102)以及出光镜头(103)，其中所述光源为波长200?400nm的紫外线光源以及波长400?450nm的蓝紫光源。
3.如权利要求1所述的基于DLP投影光固化三维打印机，其特征在于，所述供料系统(4)包括电磁阀以及加料喷头和用于反馈的液位传感器，所述成型工作池(3)通过电磁阀与一料池(5)相连，液位传感器将当前液位反馈于所述自动控制系统。
4.如权利要求1所述的基于DLP投影光固化三维打印机，其特征在于，所述升降系统与成型工作池相连，用于调整DLP投影系统与成型工作池内光固化胶液面之间的距离。
5.如权利要求1所述的基于DLP投影光固化三维打印机，其特征在于，所述升降系统与DLP投影系统相连，用于驱动DLP投影系统进行升降移动。
6.如权利要求1所述的基于DLP投影光固化三维打印机，其特征在于，所述自动控制系统为PC机。
【文档编号】B29C67/00GK203665945SQ201320332935
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年6月8日 优先权日:2013年6月8日
【发明者】王健犀, 谷天博 申请人:王健犀