光固化3D打印机及其树脂池组件的制作方法

本公开涉及3d打印领域，具体地，涉及一种光固化3d打印机及其树脂池组件。

背景技术：

在3d(threedimensional)打印领域中，快速成型技术根据使用材料、成型方式等的不同可划分为多种类别，其中较为常见的是光固化快速成型。光固化成型的原理是：利用流体状态的光敏树脂(uv)在光照下发生聚合反应的特点，将光源按照待成型物体的截面形状进行照射，使流体状态的树脂固化成型。具体而言，光固化3d打印机通过数据传输设备将3d打印对象的横截面图案一层一层地传输到显示屏上，然后用相应波长的光照射显示屏，使得显示屏上方的液体树脂按照图案一层一层的固化，最终形成指定的3d打印对象。

根据上述原理，光固化3d打印机在光固化成型过程中都要用到树脂池。为了提高光固化成型速度，需要同时减小每层固化时间和提升光源强度，这将导致树脂固化时释放的热量在短时间内无法散播出去，热量将堆积在树脂池池底，使得树脂池内的树脂温度升高且呈阶梯分布，越靠近树脂池池底，温度越高。一般而言，树脂池池底的最高温度会超过120°。树脂池池底通常选用高分子透氧膜，在超过120°的高温环境下高分子透氧膜会发生褶皱变形，使得树脂池不能正常使用，最终会导致光固化成型失败、树脂池损坏，并由此增加了使用成本。

目前采用的光固化3d打印机在每层树脂固化完成时都存在较长的打印间隔，以使得热量得到散发，避免上述问题，但是这种方法导致3d打印机的工作效率受到极大地影响。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种用于光固化3d打印机的树脂池组件，该树脂组件具有较强的散热能力，可以提高3d打印固化成型的效率和质量。

为了实现上述目的，本公开提供一种用于光固化3d打印机的树脂池组件，所述树脂池组件包括用于容纳树脂材料且池底透光的池体和用于可拆卸地安装该池体的安装座，其中，在所述池体和所述安装座之间设置有显示屏，在所述显示屏的下方设置有用于散热的冷却结构。

可选地，所述冷却结构包括固定在所述安装座上的冷却基板，所述显示屏与所述冷却基板固定连接，使得所述显示屏与所述冷却基板之间形成用于冷却液流过的流道。

可选地，所述显示屏包括回型外周部和凸部，所述冷却基板包括基板周部和基板凹部，所述回型外周部与所述基板周部固定连接，所述凸部嵌入所述基板凹部中，所述流道形成在所述凸部和所述基板凹部之间。

可选地，所述冷却结构还包括与该冷却基板固定安装的密封层，该密封层位于所述显示屏和所述冷却基板之间且与所述冷却基板之间形成用于冷却液流过的流道。

可选地，所述密封层为玻璃薄膜。

可选地，所述冷却液的折射率与所述冷却基板的折射率大致相等。

可选地，所述冷却基板上设置有与所述流道连通的冷却液入口和冷却液出口，并且所述冷却液入口与入口导管连通，所述冷却液出口与出口导管连通。

可选地，所述流道形成为从所述冷却基板的一端延伸到所述冷却基板的另一端的蛇形。

可选地，所述池体包括形成为侧壁的框体和形成为池底的光透层，所述光透层固定在所述框体的底面上。

本公开的另一目的是提供一种光固化3d打印机，该光固化3d打印机能够提高3d打印固化成型效率和固化成型质量。

为了实现上述另一目的，本公开提供一种光固化3d打印机，该光固化3d打印机包括用于提供冷却液的冷却系统和上述的脂池组件，所述冷却系统与所述冷却结构连接。

本公开在显示屏下方设置用于散热的冷却结构，由此增加树脂组件的散热能力，使得在3d打印过程中，显著提高了每层树脂固化完成的时间，提高了3d打印的工作效率。另外，通过将冷却结构设置在显示屏的下方，可以对显示屏和池体的形成为池底的光透层直接进行散热冷却，避免了光透层因高温而发生褶皱或变形，保证了光固化成型的成型质量，减少了对树脂池的损坏，进而减少了更换树脂池的成本。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开用于光固化3d打印机的树脂池组件的一个实施方式的分解结构示意图；

图2是图1的用于光固化3d打印机的树脂池组件处于组装状态的示意图；

图3是根据本公开用于光固化3d打印机的树脂池组件的另一实施方式的分解结构示意图；

图4是根据本公开用于光固化3d打印机的树脂池组件中的冷却基板的截面示意图；

图5是根据本公开用于光固化3d打印机的树脂池组件的另一实施方式中仅包括显示屏、密封层和冷却基板沿a-a方向截取的截面示意图；

图6是根据本公开用于光固化3d打印机的树脂池组件的另一实施方式中包括池体以下结构沿垂直于a-a方向截取的截面示意图；

图7是根据本公开用于光固化3d打印机的树脂池组件中池体的分解结构示意图。

附图标记说明

1池体2显示屏3冷却基板4密封层

5安装座6锁扣7入口导管8出口导管

11框体12光透层13回型压条14密封件

51回型安装部52支撑侧壁3a流道3b冷却液入口

3c冷却液出口

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指附图中的上、下、左、右，“内、外”是指相对于部件轮廓的内、外。

参照图1至图7，本公开涉及一种用于光固化3d打印机的树脂池组件以及使用该树脂池组件的光固化3d打印机。其中，树脂池组件包括池体1和安装座5，池体1用于容纳树脂材料，安装座5用于可拆卸地安装该池体1。即，池体1安装在安装座5上，以进行3d打印，需要更换池体1时，可将池体1从安装座5上拆下。具体的可拆卸方式如图2所示，池体1通过锁扣6可拆卸地安装在安装座5上。尽管图2中示出的是锁扣6的固定部固定在安装座5上，锁扣6安装在该固定部上的卡合部可以相对于固定部枢转而卡合在池体1上，但是在其他变型实施方式中，锁扣6的固定部也可以安装在池体1上且使卡合部与安装座5进行卡合，以实现可拆卸地安装。本公开不对可拆卸的安装方式进行限制。

关于池体1的结构，如图7所示，可以包括形成为侧壁的框体11和形成为池底的光透层12。其中，框体11可采用多种材质制成，光透层12主要采用高分子透氧膜。在光透层12上形成有多个螺栓孔，安装时，光透层12通过螺栓连接在框体11的底面上。在优选的实施方式中，光透层12的下方设置有回型压条13，光透层12和框体11之间还设置有回型的密封件14，回型压条13和密封件14上对应地设置有孔，这样，通过螺栓可以将密封件14、光透层12和回型压条13三者一起固定到框体11上，从而形成密封性能良好的池体1，防止树脂材料泄漏。对于安装座5的结构，如图1所示，安装座5可以包括回型安装部51和固定在回型安装部51下方的支撑侧壁52。回型安装部51与池体1的框体11的尺寸相匹配，支撑侧壁52对整个树脂池组件起支撑作用。基于上述池体1和安装座5的具体结构，池体1的框体11与安装座5的回型安装部51通过锁扣6可拆卸地连接。当然在变型实施方式中，锁扣6的固定部也可以固定在支撑侧壁52上。

在本公开中，池体1和安装座5之间设置有显示屏2，光源发出相应波长的光照射显示屏2并透过池体1的光透层12，使得池体1中的树脂材料固化成型。显示屏2例如可以包括但不限于lcd屏(liquidcrystaldisplay)、oled屏(organiclightemittingdiodedisplay)等。如前所述，热量容易堆积在池体1的光透层12处，使光透层12变形和褶皱，从而影响固化成型效率和质量。为此，本公开在显示屏2下方设置有用于散热的冷却结构。由于冷却结构的设置，增加了树脂组件的散热能力，在3d打印过程中，显著提高了每层树脂固化完成的时间，提高了3d打印的工作效率。另外，通过将冷却结构设置在显示屏2的下方，可以对显示屏2和光透层12直接进行散热冷却，避免了光透层12因高温而发生褶皱或变形，保证了光固化成型的成型效率和质量，减少了对树脂池的损坏，进而减少了更换树脂池的成本。

对于上述冷却结构，可以适用于多种冷却形式，例如可以适用于液体冷却或气体冷却等。优选地，本公开采用液体冷却来提高冷却效率。在具体实施方式中，本公开的冷却结构可以与光固化3d打印机的冷却系统连接，该冷却系统可以包括泵、散热器、风扇等部件，用于向冷却结构中泵送冷却液。对于冷却系统的具体结构等可以采用现有技术中已知的结构，在此不再赘述。

参照图1和图2，示出了冷却结构的一种布置情况。在该实施方式中，冷却结构包括冷却基板3，该冷却基板3优选采用玻璃基板，但不限于玻璃基板。如图5和图6所示，冷却基板3位于显示屏2的下方且固定在安装座5上。具体而言，在安装座5包括回型安装部51的情况下，回型安装部51在内侧形成有台阶部，冷却基板3的周边可通过螺栓等固定在安装座5的台阶部上，然后将显示屏2与冷却基板3固定连接，该固定连接可以为粘接，也可以采用紧固件或其他连接件来实现。例如，显示屏2可以通过胶粘剂与冷却基板3的周边固定连接，使得显示屏2与冷却基板3在中间位置可以形成用于冷却液流过的流道3a。当然，该流道3a也可适用于冷却气体的流动。

参照图4至图6的具体结构，显示屏2包括回型外周部和凸部，冷却基板3可以包括基板周部和基板凹部，该结构下，显示屏2的回型外周部与冷却基板3的基板周部固定连接，显示屏2的凸部嵌入冷却基板3的基板凹部中，使得流道3a形成在上述凸部和基板凹部之间。更具体地说，在冷却基板3的基板凹部中形成有朝向显示屏2敞开的凹槽，当显示屏2的凸部嵌入基板凹部后，显示屏2的凸部将上述凹槽封闭，由此形成密封的流道3a。可以看出，当冷却液流过流道3a时将带走热量，实现降温。

参照图3，示出了冷却结构的另一种布置情况。在图3所示的实施方式中，冷却结构包括冷却基板3和密封层4。其中，冷却基板3同样固定在安装座5的回型安装部51上，密封层4则位于显示屏2的下方且与冷却基板3固定安装。在该结构下，显示屏2的凸部仍嵌入冷却基板3的基板凹部中，以保证安装定位。密封层4无需与显示屏2固定连接，但是需要与冷却基板3密封安装，使得密封层4与冷却基板3之间形成用于冷却液流过的流道3a，以实现降温。与上述不包括密封层4的实施方式相比，显示屏2无需与冷却基板3和密封层4固定连接，这为更换显示屏2提供了便利。另外，显示屏2无需使用胶粘剂进行固定，可以避免在长期使用中胶粘剂对显示屏2的腐蚀，防止了显示屏2因腐蚀而影响树脂的固定成型质量，延长了显示屏2的使用寿命。

优选地，密封层4可以为玻璃薄膜但不限于玻璃薄膜，只要是能够透光且不影响打印成型质量的密封层均可以使用。在上述实施方式中，密封层4位于显示屏2和冷却基板3之间，具体地夹设在显示屏2的凸部与冷却基板3的基板凹部之间，根据需要，密封层4也可以形成有与基板凹部上的凹槽相匹配的凸出结构等。此外，在其他变型实施方式中，密封层4也可以固定在冷却基板3的下方。例如，冷却基板3的流道3a朝向下方开放，使密封层4在冷却基板3的下方进行密封连接。而且，在又一变型实施方式中，冷却基板3和密封层4还可以制作成一体的形式等。由此可以看出，只要是能够提供冷却液散热的冷却结构均应当落入本公开的保护范围。其中，冷却液的折射率优选与冷却基板3的折射率大致相等，以避免降低打印成品的成型精度。需要解释的是，此处的“大致相等”是指冷却液的折射率与冷却基板3的折射率相等，但是在一定可接受范围内冷却液的折射率也可以稍微大于或稍微小于冷却基板3的折射率。在实际应用中，冷却液可以选用水或油等。

参照图4至图6，在冷却基板3上设置有与流道3a连通的冷却液入口3b和冷却液出口3c，并且冷却液入口3b与入口导管7连通，冷却液出口3c与出口导管8连通。具体结构为，入口导管7和出口导管8的一端可以分别通过管接头连接在冷却基板3上而与冷却液入口3b和冷却液出口3c。入口导管7和出口导管8的另一端可以通过管接头与前述的冷却系统连接，从而实现冷却系统向流道3a中提供冷却液，并对回流的冷却液进行收集，以便于循环使用。在图4中，流道3a的形状为从冷却基板3的一端延伸到冷却基板3的另一端的蛇形。可以理解，这种设计可以尽可能地使流道3a布满冷却基板3，从而增加散热面积，提高冷却效率。当然，根据实际应用也可以采用其他流道3a形状，本公开不再一一列举。

根据上述树脂池组件的优点，由于其中冷却结构的设置，使用上述树脂池组件的光固化3d打印机相应具有3d打印固化成型效率高且固化成型质量好的优点，而且由于减少了显示屏的更换频率，因此降低了整个光固化3d打印机的使用成本。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。