本发明涉及3d打印技术领域，尤其涉及一种上曝式陶瓷光固化3d打印装备及其制造方法。
背景技术：
光固化3d打印原理为：将光敏树脂按照预先设计的造型结构分层打印出来，产生物体的剖面层，同时用特定频率的光波进行照射使之快速固化，将每个剖面层堆积并且粘合在一起，最终形成3d模型。由于光固化3d打印技术成型精度高，材料属性、细节和表面光洁度方面可匹敌注塑成型的耐用塑料部件，使得光固化3d打印技术主要运用于模具制作、医疗器械、文物保护或建筑设计等领域。
目前，在现有的下曝式光固化3d打印机中，其光敏树脂在料槽的底部曝光并固化在成型平台之下端面处，且在每次固化完成后成型平台需要向上提拉一定高度再进行固化，如此循环，通过逐层曝光并提升来生成三维实体。
但是，现有的下曝式光固化3d打印机的缺点有：(1)由于现有的下曝式光固化3d打印机每次成型的面都与料槽粘合，故在每打印完一层并向上直接扯离模型时，由于整个黏合面同时受力，故使模型分离的剥离力大而影响到打印精度，限制了打印的速度和精度。(2)由于陶瓷颗粒不溶于光敏树脂，当陶瓷含量过高时，溶液流动性较差，会使打印出的陶瓷密度不均匀，因此使得现有的下曝式光固化3d打印机不能很好地打印陶瓷材料。
因此，急需要一种能很好适应于陶瓷材料打印且消除离型力以提高打印速度和精度的上曝式陶瓷光固化3d打印装备及其制造方法来克服上述的缺陷。
技术实现要素：
本发明的一目的在于提供一种能很好适应于陶瓷材料打印且消除离型力以提高打印速度和精度的上曝式陶瓷光固化3d打印装备。
本发明的另一目的在于提供一种能很好适应于陶瓷材料打印且消除离型力以提高打印速度和精度的制造方法。
为实现上述的目的，本发明的上曝式陶瓷光固化3d打印装备用于将陶瓷颗粒与光敏树脂混合的光固化液体向下打印出三维模型，包括机台、刮刀机构、供料机构、设于所述机台上用于盛装所述光固化液体的料槽、位于所述料槽对应上方的成型平台、安装在所述机台上并驱使所述成型平台相对所述料槽升降的升降机构及安装在所述机台上并位于所述料槽对应上方的投影仪。所述投影仪向下将光固化光线照射于所述料槽内。所述刮刀机构包含沿水平方向横跨所述料槽上方的刮刀及用于驱使所述刮刀沿水平滑移的驱动组件，所述驱动组件安装在所述机台上并驱使所述刮刀刮扫所述成型平台之上端面处的固化层，所述刮刀开设有液流通道及与所述液流通道连通的进料口和出料口，所述出料口位于所述刮刀的刀口一侧且沿所述刮刀的横跨方向排列。所述供料机构包含循环泵、回收软管及输出软管，所述回收软管连接于所述循环泵的入口与所述料槽之间，所述输出软管连接于所述循环泵的出口与所述进料口之间，所述循环泵安装在所述机台上，所述循环泵抽取所述料槽内的光固化液体并将该光固化液体输至所述刮刀的液流通道内，由所述出料口流入所述料槽内。
较佳地，所述出料口沿所述刮刀的横跨方向排成一行，所述回收软管与所述料槽的连接处位于所述料槽的底部。
较佳地，所述驱动组件包含水平电机、水平丝杆、水平丝母、水平导轨及水平滑块，所述水平导轨沿所述刮刀的滑动方向安装在所述机台上，所述水平导轨与所述刮刀的第一端同侧，所述水平滑块安装在所述刮刀的第一端处，所述水平滑块还滑套于所述水平导轨上，所述水平丝杆沿所述刮刀的滑动方向布置并与所述刮刀的第二端同侧，所述水平丝杆还安装在所述机台上，所述水平电机安装在所述机台并与所述水平丝杆固定连接，所述水平丝母安装在所述刮刀的第二端处，所述水平丝母还滑套于所述水平丝杆上。
较佳地，所述刮刀横跨于所述水平丝杆、料槽及水平导轨的上方处。
较佳地，所述升降机构包含升机电机、升降导轨、升降滑块、升降丝杆、升降丝母、升降台及升降连接板，所述升机电机呈输出轴朝上布置的安装在所述机台上，所述升降导轨的上下两端分别安装于所述机台上，所述升降丝杆的上端安装在所述机台上，所述升降丝杆的下端与所述升机电机的输出轴固定连接，所述升降丝母安装在所述升降台上，所述升降丝母还滑套于所述升降丝杆上，所述升降滑块安装在所述升降台上，所述升降滑块还滑套于所述升降导轨上，所述升降连接板的上端安装在所述升降台上，所述升降连接板的下端向下伸出所述升降台并与所述成型平台固定连接。
较佳地，所述升降导轨分别布置于所述升降丝杆的两侧外。
较佳地，所述机台包含底板、顶板、安装在所述底板上的立臂及用于支撑所述底板和顶板的立架，所述投影仪呈出光口朝下布置地安装在所述顶板处，所述料槽安装在所述底板处，所述升降机构安装在所述立臂上，所述驱动组件安装在所述立架的一侧处，所述循环泵安装在所述立架的另一侧处。
较佳地，所述循环泵为蠕动泵。
为实现上述的目的，本发明使用上曝式陶瓷光固化3d打印装备的制造方法包括步骤有：(1)升降机构向下驱使成型平台沉入料槽的光固化液体内；(2)投影仪向下将固化光线照射于移入料槽内，使得沉入光固化液体内的成型平台的上端面固化出一层固化层；(3)驱动组件驱使刮刀沿水平方向滑动，由水平方向滑动的刮刀刮扫成型平台之上端面处的固化层；(4)升降机构驱使成型平台下降一个固化层的高度；(5)投影仪向下将固化光线照射于料槽内，使上一步骤得到的固化层上成型出一层固化层；(6)驱动组件驱使刮刀沿水平方向滑动，由水平方向滑动的刮刀刮扫上一步骤得到的固化层；(7)不断重复步骤(4)至(6)，得到三维模型；其中，在三维模型成型过程中，循环泵抽取料槽内的光固化液体并将该光固化液体输至刮刀的液流通道内，由出料口均匀地流入料槽内。
较佳地，在所述步骤(3)及(6)中，所述驱动组件驱使所述刮刀来回刮扫，所述循环泵在所述刮刀来回刮扫的过程中将料槽内的光固化液体抽取并将该光固化液体输至刮刀的液流通道内。
与现有技术相比，由于本发明的上曝式陶瓷光固化3d打印装备还包括刮刀机构，刮刀机构包含沿水平方向横跨料槽上方的刮刀及用于驱使刮刀沿水平滑移的驱动组件，由驱动组件驱使刮刀的复位滑动以实现刮刀对每完成一层的固化层进行回来扫刮，并结合上曝成型方式，从而消除离型力以提高打印精度和速度；同时，又由于供料机构包含循环泵、回收软管及输出软管，且刮刀开设有液流通道及与液流通道连通的进料口和出料口，出料口位于刮刀的刀口一侧且沿刮刀的横跨方向排列，回收软管连接于循环泵的入口与料槽之间，输出软管连接于循环泵的出口与进料口之间，循环泵抽取料槽内的光固化液体并将该光固化液体输至刮刀的液流通道内，由出料口均匀流入料槽内，从而实现整个供料过程，一方面克服了材料流动性差和易于沉淀的问题，使得料槽内的光固化液体分布均匀，防止陶瓷颗粒的沉淀以确保陶瓷打印的可靠性，另一方面在刮刀刮扫的过程中由出料口均匀地往料槽内补充一层光固化液体，从而使得本发明的上曝式陶瓷光固化3d打印装备能很好适应于陶瓷材料打印，能制作牙科、骨科和微传感器等产品。
附图说明
图1是本发明的上曝式陶瓷光固化3d打印装备的立体结构示意图。
图2是图1所示的上曝式陶瓷光固化3d打印装备在隐藏机台后的立体结构示意图。
图3是图1所示的上曝式陶瓷光固化3d打印装备在隐藏机台及投影仪后的立体结构示意图。
图4是本发明的上曝式陶瓷光固化3d打印装备中的升降机构与成型平台组装在一起时的立体结构示意图。
图5是本发明的上曝式陶瓷光固化3d打印装备中的刮刀机构、供料机构及料槽组装在一起时的立体结构示意图。
图6是本发明的上曝式陶瓷光固化3d打印装备中的刮刀的立体结构示意图。
图7是本发明的上曝式陶瓷光固化3d打印装备中的刮刀的内部结构示意图。
图8是本发明使用上曝式陶瓷光固化3d打印装备的制造方法的流程图。
具体实施方式
为了详细说明本发明的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。
请参阅图1及图2，本发明的上曝式陶瓷光固化3d打印装备100主要应用于模具制作、医疗器械、文物保护及建筑设计等领域，用于将陶瓷颗粒与光敏树脂混合的光固化液体向下打印出三维模型，使得本发明的上曝式陶瓷光固化3d打印装备100能制作骨科、牙科及微传感器等产品，但不以此为限。举例而言，在光固化液体的配比中，陶瓷颗粒的含量为50％左右，但不以此为限。
而本发明的上曝式陶瓷光固化3d打印装备100包括机台10、刮刀机构60、供料机构70、设于机台10上用于盛装光固化液体的料槽20、位于料槽20对应上方的成型平台30、安装在机台10上并驱使成型平台30相对料槽20升降的升降机构40及安装在机台10上并位于料槽20对应上方的投影仪50，投影仪50向下将光固化光线照射于料槽20内，以使移入料槽20内的成型平台30的上端面处光固化出固化层，称为上曝式成型。具体地，如图1所示，在本实施例中，机台10包含底板11、顶板12、安装在底板11上的立臂13及用于支撑底板11和顶板12的立架14，使得顶板12、底板11及立架14三者构成框架结构，以便于外界部件的安装，当然，在其它实施例中，机台10还可以为其它结构组件，故不以此为限。举例而言，如图1所示，立臂13是位于底板11的后侧处，以便于升降机构40的安装，但不以此举例为限。
请参阅图1至图3以及图5，刮刀机构60包含沿水平方向横跨料槽20上方的刮刀60a及用于驱使刮刀60a沿水平滑移的驱动组件60b；具体地，在本实施例中，刮刀60a沿机台10的左右方向横跨料槽20上方，当然，在其它实施例中，刮刀60a沿机台10的前后方向横跨料槽20上方，故不以此为限。驱动组件60b安装在机台10上并驱使刮刀60a刮扫成型平台30之上端面处的固化层。如图6及图7所示，刮刀60a开设有液流通道61及与液流通道61连通的进料口62和出料口63，出料口63位于刮刀60a的刀口64一侧(即下端)且沿刮刀60a的横跨方向排列，故在驱动组件60b驱使刮刀60a刮扫成型平台30之上端面处的固化层的同时，及时补充一层光固化液体，光固化液体由出料口63均匀地流入料槽20内。举例而言，如图7所示，出料口63为7个且沿刮刀60a的横跨方向排成一行，相邻两出料口63的间距相等，使得光固化液体由出料口63更均匀地流入料槽20内，当然，根据实际需要而使出料口63设计为3个、4个、5个或6个不等，简称为多个，故不以此为限；同时，进料口62位于刮刀60a背对刀口64的一侧处(即上端处)，还位于出料口63所排成行的中间处，以使得光固化液体由进料口62进入而均匀地流向液流通道61的各处，进而确保每个出料口63均匀地往料槽20流入光固化液体，但不以此为限。可理解的是，由于机台10包含底板11、顶板12、立臂13及立架14，故此时的投影仪50呈出光口朝下布置地安装在顶板12处，料槽20安装在底板11处，升降机构40安装在立臂13上，驱动组件60b安装在立架14的一侧处，例如图1中立架14的左侧处，使得本发明的上曝式陶瓷光固化3d打印装备的外观更简洁，但不以此为限；举例而言，如图1中，立架14的左侧安装有第一水平板15，驱动组件60b安装在第一水平板15处，从而借助第一水平板15使得驱动组件60b安装在立架14的左侧处，但不以此举例为限。
请再参阅图1至图3以及图5，供料机构包含循环泵71、回收软管及输出软管(图中未示)。回收软管连接于循环泵711的入口711与料槽20之间，较优的是，回收软管与料槽20的连接处位于料槽20的底部，一方面能更彻底地实现料槽20内的所有光固化液体循环，从而提供液体流动性；另一方面减少料槽20内的光固化液体在被抽取时对光固化成型的影响，但不以此为限。输出软管连接于循环泵71的出口712与进料口62之间。循环泵71选择为蠕动泵但不限于此，循环泵71安装在机台10上；具体地，在本实施例中，循环泵71安装在立架14的另一侧处，例如图1中的立架14的右侧处，但不以此为限；举例而言，如图1中，立架14的右侧安装有第二水平板16，循环泵71安装在第二水平板16处，从而借助第二水平板16使得循环泵71安装在立架14的右侧处，但不以此举例为限；循环泵71抽取料槽20内的光固化液体，并将该光固化液体输至刮刀60a的液流通道61内，由出料口63均匀流入料槽20内。更具体地，如下：
如图1、图2、图3及图5所示，驱动组件60b包含水平电机65、水平丝杆66、水平丝母67、水平导轨68及水平滑块69。水平导轨68沿刮刀60a的滑动方向(即双箭头a所指)安装在机台10上，水平导轨68与刮刀60a的第一端(例如右端)同侧，水平滑块69安装在刮刀60a的第一端处，水平滑块69还滑套于水平导轨68上，由水平滑块69与水平导轨68的配合下为刮刀60a的滑动提供可靠的导向；水平丝杆66沿刮刀60a的滑动方向布置并与刮刀60a的第二端(例如左端)同侧，水平丝杆66还安装在机台10上，水平电机65安装在机台10并与水平丝杆66固定连接，水平丝母67安装在刮刀60a的第二端处，水平丝母67还滑套于水平丝杆66上，故在水平电机65做正反转的工作过程中，驱使水平丝杆66转动，由转动的水平丝杆66带动水平丝母67沿水平丝杆66的纵向滑动，从而由纵向滑动的水平丝母67带动刮刀60a做更可靠的回来刮扫的滑动。具体地，在本实施例中，刮刀60a横跨于水平丝杆66、料槽20及水平导轨68的上方处，以便于水平丝母67在刮刀60a的第二端处安装，以及水平滑块69于刮刀60a的第一端处安装，但不以此为限。可理解的是，由于机台10包含底板11、顶板12、立臂13及立架14，立架14的左侧安装有第一水平板15，立架14的右侧安装有第二水平板16，驱动组件60b安装于第一水平板15上，故此时的水平电机65是安装于第一水平板15的后方处，水平丝杆66的前后两端安装于第一水平板15处，水平导轨68安装于第二水平板16处，以将驱动组件60b垫高以匹配料槽20的高度，但不以此为限。
如图1至图4所示，升降机构40包含升机电机41、升降导轨42、升降滑块43、升降丝杆44、升降丝母(图中未示)、升降台46及升降连接板47。升机电机41呈输出轴朝上布置的安装在机台10上，升降导轨42的上下两端分别安装于机台10上，升降导轨42的上下两端分别安装于机台10上，升降丝杆44的上端安装在机台10上，升降丝杆44的下端与升机电机41的输出轴固定连接，升降丝母安装在升降台46上，升降丝母还滑套于升降丝杆44上，升降滑块43安装在升降台46上，升降滑块43还滑套于升降导轨42上，升降连接板47的上端安装在升降台46上，升降连接板47的下端向下伸出升降台46并与成型平台30固定连接。故在升机电机41驱使升降丝杆44转动时，由转动的升降丝杆44带动升降丝母沿升降丝杆44的纵向滑动，从而由纵向滑动的升降丝母带动升降台46跟随滑动，因而由滑动的升降台46通过升降连接板47带动成型平台30升降，而升降导轨42及升降滑块43为升降台46的升降提供导向，从而提高了成型平台30升降的精度以确保打印精度。举例而言，在本实施例中，升降导轨42分别布置于升降丝杆44的两侧处，但不以此举例为限。可理解的是，由于机台10包含底板11、顶板12、立臂13及立架14，升降机构40安装在立臂13处，故此时的升降丝杆43的上端安装于立臂13处，下端与安装于立臂13处的升降电机41固定，升降电机41位于升降丝杆43对应的下方；升降导轨42安装在立臂13处，但不以此为限。
请参阅图8，本发明使用上曝式陶瓷光固化3d打印装备的制造方法包括步骤有：s001、升降机构40向下驱使成型平台30沉入料槽20的光固化液体内，为成型平台30的上端面打印出固化层做好准备。s002、投影仪50向下将固化光线(如紫外光线)照射于移入料槽20内，使得沉入光固化液体内的成型平台30的上端面固化出一层固化层。s003、驱动组件60b驱使刮刀60a沿水平方向滑动，由水平方向滑动的刮刀60a刮扫成型平台30之上端面处的固化层，以消除该固化层的离型力。s004、升降机构40再驱使成型平台30下降一个固化层的高度。s005、投影仪50再向下将固化光线照射于料槽20内，使上一步骤得到的固化层上成型出一层固化层。s006、驱动组件60b再驱使刮刀60a沿水平方向滑动，由水平方向滑动的刮刀60a刮扫上一步骤得到的固化层，以消除该固化层的离型力。s007、不断重复步骤s004至s006，得到三维模型。其中，在三维模型成型过程中，循环泵71抽取料槽20内的光固化液体并将该光固化液体输至刮刀60a的液流通道内，由出料口63均匀地流入料槽20内。具体地，在步骤s003及s006中，驱动组件60b驱使刮刀60a来回刮扫，使得刮刀60a复位而为下一次扫刮做准备，更重要的是更有效地消除固化层与料槽20内的光固化液体的离型力；同样，循环泵71在刮刀60a来回刮扫的过程中将料槽20内的光固化液体抽取并将该光固化液体输至刮刀60a的液流通道61内，在刮刀60a刮扫的同时由刮刀60a处的出料口63补充一层光固化液体，使投影仪50于成型平台30之上端面上光固化出固化层的时间与循环泵71实现料槽20内的光固化液体的时间相分隔开，从而确保成型质量的可靠性，但不以此为限。
与现有技术相比，由于本发明的上曝式陶瓷光固化3d打印装备100还包括刮刀机构60，刮刀机构60包含沿水平方向横跨料槽20上方的刮刀60a及用于驱使刮刀60a沿水平滑移的驱动组件60b，由驱动组件60b驱使刮刀60a的复位滑动以实现刮刀60a对每完成一层的固化层进行回来扫刮，并结合上曝成型方式，从而消除离型力以提高打印精度和速度；同时，又由于供料机构包含循环泵71、回收软管及输出软管，且刮刀60a开设有液流通道61及与液流通道61连通的进料口62和出料口63，出料口63位于刮刀60a的刀口64一侧且沿刮刀60a的横跨方向排列，回收软管连接于循环泵71的入口711与料槽20之间，输出软管连接于循环泵71的出口712与进料口62之间，循环泵71抽取料槽20内的光固化液体并将该光固化液体输至刮刀60a的液流通道61内，由出料口63均匀流入料槽20内，从而实现整个供料过程，一方面克服了材料流动性差和易于沉淀的问题，使得料槽20内的光固化液体分布均匀，防止陶瓷颗粒的沉淀以确保陶瓷打印的可靠性，另一方面在刮刀60a刮扫的过程中由出料口63均匀地往料槽20内补充一层光固化液体，从而使得本发明的上曝式陶瓷光固化3d打印装备100能很好适应于陶瓷材料打印，能制作牙科、骨科和微传感器等产品。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。