3D打印中光敏材料固化层成型结构的制作方法

本实用新型涉及3D打印领域。

背景技术：

目前的SLA和DLP 3D打印的基本结构是电脑三维建模软件，控制面板，光源, 光敏材料（液态），方型液体容器, 打印物体附着提升板；基本原理为逐层固化光敏材料叠加而成物体；运行方式：电脑三维建模切片，通过控制面板或电脑直接与光源器材链接，光敏材料放置于方型液体容器，液体容器底部透明，提升板与方型液体容器留微小缝隙，缝隙之间为液态光敏材料，当一层切片的图片通过光源投射并穿过方型液体容器底部，提升板和方型液体容器缝隙间的光敏材料被激发，发生聚合反应固化并附着在提升板上，当一层固化后，提升板提升，此固化层和料槽底部又会形成一个小缝隙，继续进行下一层的固化，下一层固化层会附着在上一层固化层上，持续进行，就逐层固化叠加形成需打印的物体。

在打印运行中，当一层固化后，提升板提升，此固化层附着在提升板上，也会附着在方型液体容器底部，目前的解决方法是在方型液态容器透明底部加一层透明隔离膜，隔离膜和固化层附着力会减小，另有一些解决方法是不仅加隔离膜，同时在提升板提升后（提升的高度非常小），让整个方型液体容器横向平行移动，然后复位到初始位置，接着进行下一层的打印。上述打印运行中的解决方法，透明隔离膜由于光线固定在一个位置照射，使用一段时间后，容易老化，老化后产生两种现象，一是老化的隔离层和固化层易粘连，隔离层表面容易附着固化物，影响后续的打印，二是老化的隔离层易破损，更换比较麻烦；方型液体容器水平横向平行移动的作用，主要是解决打印层和液态容器底部分离，也为了搅拌液态光敏材料，防止光敏材料过稠和固化杂质聚集在打印层周围，影响打印，通常在方型液体容器里面有一固定刮板，方型液体容器平行移动时，刮板的就刮掉隔离层表面的附着物，刮板同时起到搅拌液态光敏材料的作用。

光敏材料3D打印上述方法，打印过程中会出现下列现象：打印物体缺料、变形、掉层、无法成型、打印层错位、打印物体精度不高、方型液态容器底部隔离膜粘连杂物、隔离膜破损等。这些缺点导致使用光敏材料3D打印使用推广缓慢，因此存在改进的必要。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种改进的3D打印结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：3D打印中光敏材料固化层成型结构，所述结构包括光源组件、可升降的打印物提升板以及安装于旋转座上的圆形容器，所述圆形容器上部为开口、下部为透光底板，所述光源组件安装于所述圆形容器的下方，所述提升板安装于圆形容器的上方；其中，所述旋转座包括组合安装的旋转盘与固定座，所述旋转盘下部设有环状轨道槽，所述轨道槽上设有三个均匀分布的下沉段；所述固定座上安装有与轨道槽对应匹配的旋转轮，所述旋转轮的数量为三个，且均匀分布。

如前所述的结构，所述提升板偏心安装于所述圆形容器的上方。

如前所述的结构，各所述旋转轮由下至上逐渐向外倾斜。

如前所述的结构，所述固定座为圆环形；所述轨道槽的横截面为半圆形。

如前所述的结构，所述结构还包括用于驱动所述旋转盘水平转动的电机部，所述电机部的输出端与旋转盘通过传动带连接，旋转盘的外侧壁上设有与传动带匹配的传动槽。

如前所述的结构，所述圆形容器通过卡扣结构可拆卸的安装于所述旋转座上。

如前所述的结构，所述圆形容器的底板为高透光玻璃，且底板上贴有隔离膜。

实施本实用新型的技术方案，至少具有以下的有益效果：用于放置光敏材料的容器旋转的同时下降、上升来实现固化层的逐层成型，避免了水平移动会产生的剪切力和摩擦力，从而降低打印物体变形，掉层，打印层错位现象。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型3D打印设备的整体示意图；

图2为本实用新型圆形容器与提升板示意图；

图3为本实用新型旋转座示意图；

图4为本实用新型旋转盘示意图；

图5为本实用新型旋转盘剖视图示意图；

图6为本实用新型固定座、旋转轮的组装示意图；

图7为本发明轨道槽360度展开示意图；

图中标识说明如下：

1、圆形容器；100、光敏材料；2、提升板；20、打印物；3、旋转盘；30、轨道槽；300、下沉段；31、传动槽；4、固定座；40、旋转轮；5、电脑端；6、光源组件；7、控制面板；8、丝杆马达；9、电机部；10、传动带；11、丝杆。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

3D打印中光敏材料固化层成型结构包括光源组件6、可升降的打印物20提升板2以及安装于旋转座上的圆形容器1，所述圆形容器1上部为开口、下部为透光底板，透光底板采用贴有隔离膜的高透光玻璃，所述光源组件6安装于所述圆形容器1的下方，所述提升板2安装于圆形容器1的上方，优选的是将提升板2与圆形容器1偏心安装；其中，所述旋转座包括组合安装的旋转盘3与固定座4，所述旋转盘3下部设有环状轨道槽30，所述轨道槽30上设有三个均匀分布的下沉段300；所述固定座4上安装有与轨道槽30对应匹配的旋转轮40，所述旋转轮40的数量为三个，且均匀分布，即三个旋转轮对应环状轨道槽呈圆形分布，且两两间隔均匀，每一个间隔120度。

在一些实施例中，旋转盘3采用电机部9作为动力实现水平转动，所述电机部9的输出端与旋转盘3通过传动带10连接，旋转盘3的外侧壁上设有与传动带10匹配的传动槽31。

根据附图1-6对整机以及运行原理描述如下：

电脑端5完成三维建模切片，通过控制面板7或电脑端5直接与光源组件6链接，光敏材料100放置于圆形容器1内，圆形容器1高透光玻璃底板上面附着一层隔离膜，圆形容器1底部和旋转盘3固定；提升板2与圆形容器1之间留微小缝隙，缝隙之间为液态光敏材料100，当一层切片的图片通过光源组件6投射并穿过圆形容器1底部，提升板2和圆形容器1缝隙间的光敏材料100被激发，发生聚合反应固化并附着在提升板2上。当一层光敏材料100固化后，丝杆马达8驱动丝杆11转动由此实现将提升板2提升，提升板提升的高度非常微小，只等于一层光敏材料固化层的厚度，这样的提升高度并不足以使固化层与圆形容器底部脱离开来。电机部9通过传动带10带动旋转盘3转动，圆形容器1和旋转盘3固定则同步旋转。

其中，轨道槽30设有三个均匀分布的下沉段300，而相应的三个旋转轮40也是呈圆形分布，每当旋转盘3水平转动120度，下沉段300与旋转轮40刚好完成一次对应匹配，整个圆形容器1被向上顶出处于一个高位，实现圆形容器1的复位。每一个复位形成一层固化层，旋转一周可实现旋转轮40和下沉段300三次对应，由此实现三次固化。

以旋转轮40刚好对应在下沉段300时为起点详述圆形容器1旋转流程：结合图4-5可看出，下沉段300的存在会刚好使得圆形容器1被旋转轮40顶起，从而圆形容器1处于高位以便完成一层光敏材料100的固化，之后提升板2提升，而圆形容器1在电机部9的驱动下开始旋转从而与下沉段300错开，圆形容器1逐渐下降使其底部与固化层脱离，在到达下一个下沉段300时又会向上运动复位。圆形容器1转动120度，完成一次旋转轮40和下沉段300的对应匹配，由于提升板2和圆形容器1中心点偏心，这样提升板2和圆形容器1底部初始位置变化了120度角，此时固化层和圆形容器1底部又会形成一个小缝隙，继续进行下一层的固化，下一层固化层会附着在上一层固化层上，持续进行，就逐层固化叠加形成打印物20。

再以图7为例进行讲述，图7中将整个轨道槽完全展开，可看出有3个下沉段，以圆形容器旋转120度从一个下沉段转至下个下沉段为例，在投影固化时，轨道槽的A段定位在旋转轮上，固化层完成和打印物体提升定位后，旋转盘转动，A段旋转离开旋转轮，B段和旋转轮接触，B段为下降段（以图示方向为例观看，虽然轨道槽是在上升的，相当于旋转轮会更深的套入轨道槽中，所以旋转盘高度会下降），圆形容器、旋转盘一同旋转下降，从而使圆形容器底部隔离膜和固化层脱离，由于打印物体与圆形容器中心点偏心，固化层周围的光敏材料随着圆形容器旋转下降离开固化层，B段下降后，接着是C段水平旋转段，此段轨道让固化层周围的光敏材料进一步错开固化层位置，接着是D段旋转上升段（轨道槽从图中看是下沉的，但此时旋转盘以及圆形容器会被逐渐顶高，因此称为上升段），旋转盘旋转上升时带动圆形容器一起旋转上升，液态光敏材料也上升，旋转盘旋转120度角后，又回到A段轨道，圆形容器复位到上一层固化完成后的位置，液体光敏材料充盈在打印物体和隔离膜之间，为下一次光固化作准备，一层打印固化周期就完成。

在一层打印固化后，圆形容器1是旋转并逐渐向下运动，圆形容器1底部和固化层避免了水平移动的剪切力和摩擦力，减少了打印物20体出现变形、掉层、打印层错位的现象。在下一层打印前，圆形容器1旋转逐渐向上运动，带动液态光敏材料100也向上运动，这样在圆形容器1底部和已固化层之间的微小缝隙间能充满光敏材料100，避免了打印物20缺料和无法成型的现象。每打印固化一层，就旋转120度角度，由于固化层附着提升板2和圆形容器1中心点偏心，两次打印图片光源穿过圆形容器1底部的位置也相差120度角，不在同一位置，圆形容器1底部上面的隔离膜受到光源的照射也不在同一位置，这样隔离膜不易老化、不易粘连杂物、也不易破损。并且光敏材料100随着圆形容器1一起旋转，不仅带动光敏材料100运动，固化过程中的杂质、隔离膜和固化层分离时产生的碎物，由于离心力的作用会向圆形容器1四周边沿移动，圆周运动起到搅拌器的作用，打印层周围就不存在光敏材料100过稠和杂质聚集的现象，无需增加搅拌机构。

从图6中看出，三个旋转轮40都是由下至上逐渐向外倾斜，即其与水平面的垂直线是存在夹角的，这是因为：旋转盘3在做水平圆周运动和上下起伏运动时会对三个支撑旋转轮40产生水平圆周运动方向和垂直圆周运动方向的作用力，只有旋转轮40与水平面的垂直线存在夹角，才能让旋转盘3的运动轨迹和旋转轮40运动轨迹更好的同步，从而避免旋转盘3脱轨、卡死等现象的发生，同时也减少旋转盘3轨道磨损、旋转轮40磨损，并有利于整个设备平稳、底噪运行。

轨道槽的横截面为半圆形，半圆形轨道槽为环形运动轨迹线和上下起伏运动轨迹线的结合，半圆形轨道槽倒扣在三个旋转轮上，连接稳定。此外，优选地将述圆形容器通过卡扣结构可拆卸的安装于所述旋转座上，便于维护。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改、组合和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。