一种快速成型的sla 3d打印机及其打印方法
【专利摘要】本发明涉及3D打印机及打印方法【技术领域】，尤其涉及一种快速成型的SLA 3D打印机，包括SLA 3D打印机本体，SLA 3D打印机本体包括中空的柜体及沿着柜体一侧面向上延伸的支架，柜体的底面前端设有激光扫描装置，所述柜体的底面中央设有反射镜，反射镜的正上方设有树脂槽，树脂槽的底面固设有高透石英玻璃，高透石英玻璃固设于铁板上，铁板与设于柜体底面上的电机固定连接，树脂槽的正上方设有吊台，支架上设有竖直滑轨，吊台沿着所述竖直滑轨上下滑动，还公开了其打印方法。与现有技术相比，成型速度快；包含消除真空力的下拉机械结构，大大提高成品率，精度高，特别适合制作精度要求高结构复杂的原型；结构简单，操作方便，大大降低了生产成本，可以大规模推广应用。
【专利说明】一种快速成型的SLA 3D打印机及其打印方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及物3D打印机及打印方法【技术领域】，尤其涉及一种快速成型的SLA3D打印机及其打印方法。
【背景技术】
[0002]使用打印机就像打印一封信:轻点电脑屏幕上的“打印”按钮，一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上，它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而在3D打印时，软件通过电脑辅助设计技术(CAD)完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，后者会将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。
[0003]堆叠薄层的形式有多种多样。有些3D打印机使用“喷墨”的方式。例如，一家名为Objet的以色列3D打印机公司使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质喷涂在铸模托盘上，此涂层然后被置于紫外线下进行处理。之后铸模托盘下降极小的距离，以供下一层堆叠上来。另外一家总部位于美国明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是在喷头内熔化塑料，然后通过沉积塑料纤维的方式才形成薄层。
[0004]还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质。粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷出的液态粘合剂进行固化。它也可以使用一种叫做“激光烧结”的技术熔铸成指定形状。这也正是德国EOS公司在其叠加工艺制造机上使用的技术。而瑞士的Arcam公司则是利用真空中的电子流熔化粉末微粒。以上提到的这些仅仅是许多成型方式中的一部分。当遇到包含孔洞及悬臂这样的复杂结构时，介质中就需要加入凝胶剂或其他物质以提供支撑或用来占据空间。这部分粉末不会被熔铸，最后只需用水或气流冲洗掉支撑物便可形成孔隙。如今可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同介质，令打印出来的物体一头坚硬而另一头柔软。
[0005]SLA(Stereo Lithography Apparatus)技术就是激光立体雕刻技术，是机械、激光、光化学、软件、控制技术的结晶。基于光敏树脂受紫外光照射凝固的原理，计算机控制激光逐层扫描固化液态的光敏树脂，每一层固化的截面是由零件的三维CAD模型软件分层得至IJ，直至最后得到光敏树脂实物原型。光固化快速成型应该是3D打印技术中精度最高，表面也最光滑的，目前该技术最低材料层厚可以达到25微米(0.025毫米)。但是光固化快速成型技术也有两个不足，首先光敏树脂原料有一定毒性，操作人员使用时需要注意防护，其次光固化成型的原型在外观方面非常好，但是强度方面尚不能与真正的制成品相比，一般主要用于原型设计验证方面，然后通过一系列后续处理工序将快速原型转化为工业级产品。此外,SLA技术的设备成本、维护成本和材料成本都比较高，因此，基于光固化技术的3D打印机主要应用在专业领域，国内桌面领域并没有应用。
[0006]因此，急需提供一种快速成型的SLA3D打印机及其打印方法，以解决现有技术的不足。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是为了提供了一种快速成型的SLA3D打印机，成型速度快、原型精度高，非常适合制作精度要求高，结构复杂的原型，而且成本低，适合大规模工业化生产应用。
[0008]本发明的另一目的是为了提供一种快速成型的SLA3D打印机的打印方法，精度高、速度快，成本低。
[0009]为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案:
[0010]一种快速成型的SLA3D打印机，包括SLA3D打印机本体，所述SLA3D打印机本体包括中空的柜体及沿着所述柜体一侧面向上延伸的支架，所述柜体的底面前端设有激光扫描装置，所述柜体的底面中央设有反射镜，所述反射镜的正上方设有树脂槽，所述树脂槽的底面固设有高透石英玻璃，所述高透石英玻璃固设于铁板上，所述铁板与设于所述柜体底面上的电机固定连接，所述树脂槽的正上方设有吊台，所述支架上设有竖直滑轨，所述吊台沿着所述竖直滑轨上下滑动。
[0011 ] 进一步地，所述激光扫描装置包括蓝紫光激光器及激光扫描振镜。
[0012]较优地，所述激光扫描振镜呈L型或者U型，可以提高扫描定位精度。
[0013]较优地，所述反射镜呈45°设置。
[0014]较优地，所述树脂槽的底面设有防粘层。
[0015]较优地，所述防粘层为聚二甲基硅氧烷防粘层、离型膜防粘层或者特氟龙防粘层中的任意一种或者几种的组合，防粘层可以防止固化的树脂粘结于树脂槽的底部。
[0016]较优地，所述电机为贯穿式步进电机。
[0017]较优地，还包括壳体，所述壳体盖设于所述SLA3D打印机本体外。
[0018]较优地，还包括装载有三维CAD模型的计算机，所述计算机与所述SLA3D打印机本体通过USB数据线连接。
[0019]根据上述快速成型的SLA3D打印机的打印方法，步骤如下:
[0020]步骤I)将计算机与SLA3D打印机本体连接,将设计好的三维CAD模型装载入计算机,往树脂槽内加入液态的光敏树脂,计算机内安装有上位机软件,上位机软件发出开始打印指令，控制SLA3D打印机本体内的下位机软件开始工作；
[0021]步骤2)下位机软件控制蓝紫光激光器发出305nm或者455nm的激光束，激光束经过反射镜子反射到镜子正上方的树脂槽底部，激光扫描振镜能在下位机软件的控制下，使激光束按照截面轮廓的要求沿树脂槽底部进行扫描，激光束透过树脂槽底部的高透石英玻璃与照射到的树脂槽里的光敏树脂反应，使被扫描区域的光敏树脂固化，从而得到该截面轮廓的树脂薄片；
[0022]步骤3)第一层树脂片会粘贴在从上往下贴平树脂槽底部的吊台上，然后树脂槽会在电机的拉动下开合运动一次且吊台在垂直的滑动导轨上上升一层薄片的高度，以固化的树脂薄片就被一层新的液态树脂所覆盖，以便进行第二层激光扫描固化，新固化的一层牢粘结在前一层上，如此重复不已，直到整个产品成型完毕。
[0023]本发明公开了一种快速成型的SLA3D打印机及其打印方法，与现有技术相比，具有以下有益效果:
[0024]1、本发明的快速成型的SLA3D打印机采用激光固化，成型速度快；
[0025]2、本发明的快速成型的SLA3D打印机包含消除真空力的下拉机械结构，大大提高成品率；
[0026]3、本发明的SLA3D打印机本体与装置有三维CAD模型的计算机连接，通过计算机内来控制打印的进度及精度，可以大大地提高打印的效率和精度，特别适合制作精度要求高，结构复杂的原型；
[0027]4、本发明的SLA3D打印机结构简单，操作方便，大大降低了生产和使用成本，可以大规模工业化推广应用。
[0028]5、本发明的SLA3D打印机的打印方法，精度高、速度快，成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
[0030]图1是本发明的一种快速成型的SLA3D打印机的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，这是本发明的较佳实施例。
[0032]实施例1
[0033]如图1所示，一种快速成型的SLA3D打印机，包括SLA3D打印机本体1，所述SLA3D打印机本体I包括中空的柜体11及沿着所述柜体一侧面向上延伸的支架12,所述柜体11的底面前端设有激光扫描装置2，所述柜体11的底面中央设有反射镜3，所述反射镜3的正上方设有树脂槽4，所述树脂槽4的底面固设有高透石英玻璃5，所述高透石英玻璃5固设于铁板6上，所述铁板6与设于所述柜体11底面上的电机7固定连接，所述树脂槽4的正上方设有吊台8，所述支架12上设有竖直滑轨9，所述吊台8沿着所述竖直滑轨9上下滑动。其中，所述电机6优选为贯穿式步进电机，所述吊台8优选为铝块吊台，所述反射镜3为高反射率反射镜，最大限度地反射激光束，提高固化成型速度。
[0034]进一步地，所述激光扫描装置2包括蓝紫光激光器21及激光扫描振镜22。
[0035]较优地，所述激光扫描振镜22呈L型，可以提高扫描定位精度。
[0036]较优地，所述反射镜3呈45°设置，可以最大限度地将激光束反射到树脂槽4的底部。
[0037]蓝紫光激光器21发出305nm或者455nm的激光束，激光束经过反射镜3反射到镜子正上方的树脂槽4底部，激光扫描振镜22在计算机的控制下，使激光束按照截面轮廓的要求沿树脂槽4底部进行扫描，激光束透过树脂槽4底部的高透石英玻璃5与照射到的树脂槽4里的光敏树脂反应，使被扫描区域的光敏树脂固化，从而得到该截面轮廓的树脂薄片，第一层树脂片会粘贴在从上往下贴平树脂槽底部的铝块吊台上，完成一个打印动作后，吊台8沿着所述竖直滑轨9上移，同时，电机7带动铁板6下拉，进而带动树脂槽4向下移动，通过此下拉动作消除树脂槽4内的真空力，然后电机7带动铁板6上拉，进而带动树脂槽4向上移动，进行下一个打印动作。
[0038]较优地，所述树脂槽4的底面设有防粘层，所述防粘层为聚二甲基硅氧烷防粘层，其中聚二甲基硅氧烷又简称PDMS，聚二甲基硅氧烷防粘层可以防止固化的树脂粘结于树脂槽4的底部。
[0039]较优地，还包括壳体，所述壳体盖设于所述SLA3D打印机本体I外，所述壳体可以防水、防尘，同时使所述SLA3D打印机本体I更美观，壳体未在附图中显示。
[0040]较优地，还包括装载有三维CAD模型的计算机，所述计算机与所述SLA3D打印机本体通过USB数据线连接，用于控制打印的进程及精度。
[0041]所述的快速成型的SLA3D打印机的打印方法，步骤如下:
[0042]步骤I)将计算机与SLA3D打印机本体I连接，将设计好的三维CAD模型装载入计算机，往树脂槽4内加入液态的光敏树脂；
[0043]步骤2计算机控制蓝紫光激光器21发出305nm或者455nm的激光束，激光束经过反射镜3反射到镜子正上方的树脂槽4底部，激光扫描振计算机件的控制下，使激光束按照截面轮廓的要求沿树脂槽4底部进行扫描，激光束透过树脂槽4底部的高透石英玻璃5与照射到的树脂槽4里的光敏树脂反应，使被扫描区域的光敏树脂固化，从而得到该截面轮廓的树脂薄片；
[0044]步骤3)第一层树脂片会粘贴在从上往下贴平树脂槽4底部的吊台8上，然后树脂槽4会在电机7的拉动下开合运动一次且吊台8在竖直滑轨9上升一层薄片的高度，以固化的树脂薄片就被一层新的液态树脂所覆盖，以便进行第二层激光扫描固化，新固化的一层牢粘结在前一层上，如此重复不已，直到整个产品成型完毕。
[0045]实施例2
[0046]与实施例1相比，差别仅在于，所述激光扫描振镜22呈U型，可以提高扫描定位精度。所述树脂槽4的底面设有防粘层，所述防粘层为离型膜防粘层或者特氟龙防粘层，还可以是聚二甲基硅氧烷防粘层、离型膜防粘层或者特氟龙防粘层的任意组合；使用时，可以单独使用，也可以几种组合使用。
[0047]与现有技术相比，本发明的快速成型的SLA3D打印机及其打印方法具有以下有益效果:
[0048]1、本发明的快速成型的SLA3D打印机采用激光固化，成型速度快；
[0049]2、本发明的快速成型的SLA3D打印机包含消除真空力的下拉机械结构，大大提闻成品率；
[0050]3、本发明的SLA3D打印机本体与装置有三维CAD模型的计算机连接，通过计算机内来控制打印的进度及精度，可以大大地提高打印的效率和精度，特别适合制作精度要求高，结构复杂的原型；
[0051]4、本发明的SLA3D打印机结构简单，操作方便，大大降低了生产和使用成本，可以大规模工业化推广应用；
[0052]5、本发明的SLA3D打印机的打印方法，精度高、速度快，成本低。
[0053]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
【权利要求】
1.一种快速成型的SLA 3D打印机，包括SLA 3D打印机本体，所述SLA 3D打印机本体包括中空的柜体及沿着所述柜体一侧面向上延伸的支架，其特征在于:所述柜体的底面前端设有激光扫描装置，所述柜体的底面中央设有反射镜，所述反射镜的正上方设有树脂槽，所述树脂槽的底面固设有高透石英玻璃，所述高透石英玻璃固设于铁板上，所述铁板与设于所述柜体底面上的电机固定连接，所述树脂槽的正上方设有吊台，所述支架上设有竖直滑轨，所述吊台沿着所述竖直滑轨上下滑动。
2.根据权利要求1所述的快速成型的SLA3D打印机，其特征在于:所述激光扫描装置包括蓝紫光激光器及激光扫描振镜。
3.根据权利要求2所述的快速成型的SLA3D打印机，其特征在于:所述激光扫描振镜呈L型或者U型。
4.根据权利要求1所述的快速成型的SLA3D打印机，其特征在于:所述反射镜呈45°设置。
5.根据权利要求1所述的快速成型的SLA3D打印机，其特征在于:所述树脂槽的底面设有防粘层。
6.根据权利要求5所述的快速成型的SLA3D打印机，其特征在于:所述防粘层为聚二甲基硅氧烷防粘层、离型膜防粘层或者特氟龙防粘层中的任意一种或者几种的组合。
7.根据权利要求1所述的快速成型的SLA3D打印机，其特征在于:所述电机为贯穿式步进电机。
8.根据权利要求1所述的快速成型的SLA3D打印机，其特征在于:还包括壳体，所述壳体盖设于所述SLA 3D打印机本体外。
9.根据权利要求1所述的快速成型的SLA3D打印机，其特征在于:还包括装载有三维CAD模型的计算机，所述计算机与所述SLA 3D打印机本体通过USB数据线连接。
10.根据权利要求1-9任一项所述的快速成型的SLA3D打印机的打印方法，其特征在于，步骤如下: 步骤I)将计算机与SLA 3D打印机本体连接,将设计好的三维CAD模型装载入计算机，往树脂槽内加入液态的光敏树脂，计算机内安装有上位机软件,上位机软件发出开始打印指令，控制SLA 3D打印机本体内的下位机软件开始工作； 步骤2)下位机软件控制蓝紫光激光器发出305nm或者455nm的激光束，激光束经过反射镜子反射到镜子正上方的树脂槽底部，激光扫描振镜能在下位机软件的控制下，使激光束按照截面轮廓的要求沿树脂槽底部进行扫描，激光束透过树脂槽底部的高透石英玻璃与照射到的树脂槽里的光敏树脂反应，使被扫描区域的光敏树脂固化，从而得到该截面轮廓的树脂薄片； 步骤3)第一层树脂片会粘贴在从上往下贴平树脂槽底部的吊台上，然后树脂槽会在电机的拉动下开合运动一次且吊台在垂直的滑动导轨上上升一层薄片的高度，以固化的树脂薄片就被一层新的液态树脂所覆盖，以便进行第二层激光扫描固化，新固化的一层牢粘结在前一层上，如此重复不已，直到整个产品成型完毕。
【文档编号】B29C67/00GK104228068SQ201410461645
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】郑继雄, 蒲青良 申请人:东莞市竞技者数码科技有限公司