一种三维打印机的制作方法

本发明主要涉及三维打印机，尤其涉及一种三维打印机的自动取料、补液机构。

背景技术：

三维打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料、光固化树脂等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

立体光固化成型法(SL，Stereolithography)作为三维打印技术的一个重要分支，其是利用特定波长和强度的激光照射液态光敏树脂表面，使表面特定区域的一层树脂固化，当一层固化完成后，升降平台下降一定距离，并通过涂布刮刀使固化层上均匀覆盖上一层液态树脂，进行下一层的激光照射固化，如此循环，最终得到层层叠加而成的三维工件。

在现有的立体光固化成型法三维打印机，工件打印完成后均是通过人工将工件取下，并且如果需要的话，补充液态光敏树脂(后文简称为补液)后，才能开始下一次打印，这在一般的三维打印机中不存在问题，因为普通三维打印机打印物体通常需要十几甚至几十个小时，一天将工件取下和补液的次数有限。但在高速三维打印机，打印小件物品时(例如打印牙齿模型)，一个小时即可打印完毕，人工参与取下工件和补液的次数就会很频繁。这些三维打印机均无法实现连续的自动打印，且效率较低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种三维打印机，可以在无人工参与的情况下，自动连续打印，具有较高的打印效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种三维打印机，包括：药槽；平台，能够相对于该药槽上下移动，该平台上分布有多个贯孔；顶起装置，位于该平台下方，具有与该平台上的该多个贯孔相对应的多个顶杆，用于将成型于该平台上的一个或多个工件顶起，使该一个或多个工件与该平台分离；刮板，设置在该平台的上方，用于将与该平台分离的该一个或多个工件刮离该平台。

在本发明的一实施例中，还包括工件收集装置，用于收集该刮板刮离该平台的该一个或多个工件。

在本发明的一实施例中，该工件收集装置具有多层结构，且各层能够上下移动

在本发明的一实施例中，该顶起装置能够在该药槽中上下移动。

在本发明的一实施例中，该顶起装置固定设置在该药槽的底部。

在本发明的一实施例中，该顶起装置具有振动装置，用于在该多个顶杆顶起该一个或多个工件时，使该多个顶杆振动，以利于该一个或多个工件与该平台分离。

在本发明的一实施例中，该顶杆具有不同的高度。

在本发明的一实施例中，各该顶杆的高度沿着一方向增加，从而在顶端形成坡面或阶梯。

在本发明的一实施例中，该刮板为该三维打印机的涂布刮刀。

在本发明的一实施例中，还包括补液装置，用于在打印完毕后对该药槽进行自动补液。

在本发明的一实施例中，该补液装置具有补液槽和电动阀，该补液槽中液体的液面高于该药槽中液体的液面；当需要补液时，打开电动阀，补液槽中的液体流入到该药槽中。

在本发明的一实施例中，该补液装置具有密封的补液槽和打气装置，该补液槽具有打气孔和出液口；当需要补液时，该打气装置经打气孔对该补液槽注入气体，使补液槽中受压的液体经出液口流入到该药槽中。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：在工件打印完成后，平台与顶起装置相配合，将工件与平台分离，而后，由刮板将工件刮离平台，无需人工参与，实现了自动取下工件；在自动取下工件完成后，还可利用补液装置对药槽进行自动补液，同样无需人工参与；这样配合自动获取模型数据和自动排版就使本发明的三维打印机能够实现在无人工参与的情况下，自动连续打印，提高了打印效率。

附图说明

图1是本发明一实施例的工件被顶起前的三维打印机的结构示意图。

图2是本发明一实施例的工件被顶起时的三维打印机的结构示意图。

图3是本发明一实施例的工件被顶起后，平台上升后的三维打印机的结构示意图。

图4是本发明一实施例的刮板刮离工件时的三维打印机的结构示意图。

图5是本发明的一实施例的补液装置的示意图。

图6是本发明的另一实施例的补液装置的示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

参考图1至图4，本发明的三维打印机100具有药槽110、平台120、顶起装置130和刮板140。

药槽110用于容纳液态光敏树脂或其他光敏液态材料。

平台120经丝杠与三维打印机100的框架连接，平台120能够相对于药槽110上下移动。在开始打印时，平台120浸没在药槽110的液态光敏树脂中，并与液态光敏树脂的液面形成一均匀的液态树脂膜，液态树脂膜经紫外光(UV，Ultraviolet)照射固化后，平台120下降一定距离，通过涂布刮刀使固化层上均匀涂布上一层液态树脂，进行下一层的紫外光照射固化，如此循环，直到工件200打印结束。由此可见，工件200是直接固化在平台120上，而光敏树脂等三维打印机所使用的固化材料通常具有非常好的黏性，这就使打印完成的工件200与平台120紧固的连接在一起。为了将打印完成的工件200从平台120上取下，现有技术通常是通过工人利用铲刀等工具将其铲下。为了能够实现自动取下打印完成的工件200，本发明的平台120分布有多个贯孔，与顶起装置130的顶杆相配合，使打印完成的工件200能够与平台120分离，即使打印完成的工件200与平台120处于非紧固的连接。由于立体光固化成型法三维打印技术可以一次打印一个或多个工件，因此，若本发明中未对工件200的数量进行具体的限定，即意味着工件200可以是一个或多个。

顶起装置130位于平台120的下方，并具有与平台120上的多个贯孔相对应的多个顶杆131。在本实施例中，顶起装置130设置在药槽的底部。在工件200打印完成后，平台120下降至药槽110的底部，使顶杆131穿过平台120上相应的贯孔，将打印完成的工件200顶起，使打印完成的工件200与平台120分离。可以理解的，顶起装置130可以设置在药槽110的任何位置，只要在工件200打印完成时，最高的顶杆131未穿过平台120上相应的贯孔。在一实施例中，顶起装置130可在药槽110中上下移动。在工件200打印完成时，可使顶起装置130向上移动，使顶杆131穿过平台120上相应的贯孔，将打印完成的工件200顶起，使打印完成的工件200与平台120分离。可以理解的，可以同时使平台120向下移动，顶起装置130向上移动，以缩短平台120、顶起装置130移动到另一方所需要的时间。

在本实施例中，各顶杆131具有不同的高度。例如，多个顶杆131的顶端形成图1所示的一坡面，这样可以使从高到低的多个顶杆131先后接触到工件200，使工件200以从一边到另一边的方式与平台120逐渐分离。相对于将整个工件200同时顶起，使工件200与平台120分离的方式，这种逐渐分离的方式所需要的力相对较小。优选的，坡面的倾斜角为5-15度。在未图示的实施例中，多个顶杆131的顶端也可以形成阶梯，即高度的变化不像图1那样平滑，而是跳跃的。多个顶杆131的顶端还可以是具有坡面的阶梯状，即形成一阶的多个顶杆131的顶端形成一坡面。另外，多个顶杆131的顶端还可以具有类似于三角波、锯齿波、正弦波等的一种或者其中任意种类的组合的形状。可以理解的，多个顶杆131还可以具有相同的高度，其顶端形成一平面，这种方式则是将整个工件200同时顶起，使工件200与平台120分离。需要指出的是，三维打印机100可以同时打印成型多个工件200，因此平台120上可以同时有多个工件200。顶起装置130可以将这些工件全部顶起，使它们与平台120分离。

在一实施例中，顶起装置130还可以具有振动装置(图中未示出)，用于在多个顶杆131顶起工件200时，使多个顶杆131振动，以利于工件200与平台120分离。可以理解的，多个顶杆131的振动可以是沿顶杆131轴向的上下振动，也可以是沿顶杆131径向的横向振动。

刮板140设置在平台120的上方，其可在平台120的上方从一端移动到另一端，例如，从三维打印机100的后边移动到前边，或者从左边移动到右边。在本实施例中，刮板140采用三维打印机100的涂布刮刀。可以理解的，刮板140可以是与涂布刮刀不同的，另外单独设置的一个装置，这样可以在任意高度收集工件200。打印完成后，顶起装置130将工件200与平台120分离，平台120向上移动到刮板140能够刮动工件200的位置，刮板140从平台120的上方从一端移动到另一端，将工件200刮离平台120。

可选的，本发明的三维打印机100还可包括一个工件收集装置(图中未示出)，用于收集刮板140刮离平台120的工件200。工件收集装置可设置在药槽的一边，在刮板140从一端移动到另一端将工件200刮离平台120时，使工件200直接掉落到工件收集装置中。此外，工件收集装置可以具有多层的结构，且各层可以上下移动，每层可以收集一次或多次刮板140刮离平台120上的一个或多个工件200。优选的，工件收集装置的每层收集一次刮板140刮离平台120上的一个或多个工件200，这样可以为连续自动化后处理提供方便。

图1是本发明一实施例的工件被顶起前的三维打印机的结构示意图。参考图1，工件200打印完成时，工件200与平台120紧固连接。平台120处于药槽110内。在本实施例中，顶起装置130设置在药槽110的底部。在开始自动取工件时，承载着工件200的平台120向下移动，直至药槽110的底部。

图2是本发明一实施例的工件被顶起时的三维打印机的结构示意图。参考图2，平台120向下移动到药槽110的底部，顶起装置130的顶杆131穿过平台120上相应的贯孔，将与平台120紧固连接的工件200顶起，使工件200与平台120分离。

图3是本发明一实施例的工件被顶起后，平台上升后的三维打印机的结构示意图。参考图3，工件200与平台120分离后，平台120承载着工件200向上移动，直至刮板140能够刮动工件200的位置。例如，平台120向上移动到平台120的上端面近乎与刮板140的下沿平齐的位置。可以理解的，平台120可以向上移动到工件200的中部与刮板140的下沿平齐的位置。

图4是本发明一实施例的刮板刮离工件时的三维打印机的结构示意图。参考图4，平台120承载着工件200向上移动到刮板140能够刮动工件200的位置后，刮板140在平台120的上方从一端移动到另一端，将工件200刮离平台120。可选的，可以在药槽110的边上设置一个工件收集装置(图中未示出)，用于收集刮板140刮离平台120的工件200。

本发明的三维打印机100还可以包括补液装置150、160，用于在打印完毕后对药槽110进行自动补液。

图5是本发明的一实施例的补液装置的示意图。参考图5，补液装置150设置在药槽110的上方，并具有补液槽151和电动阀152。补液槽151用于容纳液态光敏树脂或其他光敏液态材料。电动阀152可设置在补液槽151的底面或补液槽151侧面的底部。当需要补液时，打开电动阀152，补液槽151中的液态光敏树脂或其他光敏液态材料在重力的作用下，自动流入到药槽110中。当药槽110的液位已经到达期望的位置时，关闭电动阀152，停止对药槽110进行补液。可以理解的，当补液槽151的液面高于药槽110的液面111时，该补液装置150即可正常工作。

图6是本发明的另一实施例的补液装置的示意图。参考图6，补液装置160具有密封的补液槽161和打气装置(图中未示出)。补液槽161同样用于容纳液态光敏树脂或其他光敏液态材料。补液槽161上具有打气孔162和出液口163，打气孔162设置于补液槽161的上部，出液口163设置于补液槽161的下部。当需要补液时，打气装置经打气孔162对密封的补液槽161注入气体，使补液槽161中的气压增大，以使补液槽161中的液态光敏树脂或其他光敏液态材料经出液口163和相关管道流入到药槽110中。当药槽110的液位已经到达期望的位置时，打气装置停止对补液槽161注入气体，并释放罐内压力，以停止对药槽110进行补液。在本实施例中，补液装置160设置在补液槽110的边上，出液口163可连接一管道(图中未示出)，以将液态光敏树脂或其他光敏液态材料输送到补液槽110。补液槽161还可以具有注液口164，用于向补液槽161中注入液态光敏树脂或其他光敏液态材料，以补充补液槽161中的材料。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。