一种基于MicroLED的扫描式3D打印方法与流程

本发明涉及一种基于microled的扫描式3d打印方法。

背景技术：

立体光刻技术(sla)是一种重要的3d打印方法，多用于光敏树脂的3d打印。sla技术的光源分为两种，一种是点光源，一种是面光源。以投影光刻为代表的dlp技术由于采用面光源，大大缩短了每层扫描的时间，从而节约了打印时间。而传统的投影方式需要为复杂的光路系统，且由于投影面积不能太大，大大限制了成型幅面，对于大尺寸成型较为困难，且耗时。

为改善上述缺陷，本发明提供了一种新型的基于microled的扫描式3d打印方法。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于microled的扫描式3d打印方法。该打印方法可以简化光源系统，对幅面大小无限制，大大提高了打印幅面和打印速度。

一种基于microled的扫描式3d打印方法，其特征在于，其包括：

1)通过计算机及控制软件控制运动部件的运动及microled光源系统；

2)成型过程中，microled光源系统部分浸入或全部浸入可紫外固化的树脂液中；

3)介质腔充入具有抑制反应的液体或气体抑制剂；

4)microled依据电脑控制形成分切图案，对树脂层进行扫描式曝光；

5)成型层曝光结束后，z轴方向移动成型平台或光源系统，进行下一层扫描曝光；

同时，通过控制microled每个像素点的亮暗、扫描移动速度、图案分切及刷新速率，实现每个成型层中任意微小固化成型单元的曝光量相当。

microled光源系统，其特征在于，光源系统包括microled阵列102、microled散热系统101、光源准直装置103、介质腔104、可渗透组件105。

microled阵列，阵列长度l大于2个像素，宽度w大于2个像素，优选的为l大于10000个像素，w大于1000个像素。每个像素尺寸为长≥2μm，宽≥2μm。

每一个led像素可定址，并单独驱动点亮，并可控制其亮度。

microled光波长为190～420nm，可以是单波长。

microled光波长为190～420nm，可以是多波长或一段波长构成的波谱。

每颗microled在190-420nm范围的光功率为0.001微瓦到1毫瓦。

microled散热系统，是指在led基片上安装的散热片、散热膜、微型风扇或散热水路。

光源准直装置，是指把microled发射的光收敛为平行光的装置，例如微透镜阵列等，但不限于上述装置。

介质腔104，是指充入抑制剂的结构。

抑制剂，是指对自由基聚合反应有抑制作用的物质，例如氧气，含氧气体或液体，能够分解产生氧气的物质等，但不限于上述物质。

抑制剂，是指对阳离子聚合反应有抑制作用的物质，例如碱性物质，含碱性物质的气体或液体，能够分解产生碱性物质的化合物等，但不限于上述物质。其中碱性物质是指，氨气、有机胺类等，但不限于上述物质。

可渗透组件，是指对氧气、含氧气体、氨气等抑制剂具有渗透作用的组件，例如有机薄膜、多孔无机薄膜及其组合部件。有机薄膜是指聚硅氧烷薄膜、氟化聚合物薄膜等，但不限于上述薄膜。多空无机薄膜是指多孔玻璃、多空金属薄板等，但不限于上述部件。

光源系统完全浸入树脂106。

光源系统部分浸入树脂106，是指光源系统的可渗透组件浸入树脂。

介质腔充入抑制剂，抑制剂通过可渗透组件渗透至树脂层，形成一不固化层107。不固化层厚度为1微米至800微米，优选的为20微米至300微米。

在成型过程中，上述不固化层稳定存在。

料槽固定，光源系统可沿水平方向运动。

microled依据电脑控制形成分切图案，对树脂层进行扫描式曝光。

扫描式曝光，是指光源系统曝光的同时，沿水平方向移动，曝光图案进行刷新，用计算机及控制软件控制microled每个或若干个刷新周期刷新下一位置的图形，使各图形连续拼接成所需曝光图形，完成一个成型层的曝光。

一个成型层完成后，成型平台沿垂直方向远离光源系统一定距离，达到下一层成型面，进行下一层曝光扫描。上述远离距离为1微米至500微米，优选的为10微米至200微米。

一个成型层完成后，光源系统沿垂直方向远离成型平台一定距离，达到下一层成型面，进行下一层曝光扫描。上述远离距离为1微米至500微米，优选的为10微米至200微米。

每个成型层，通过控制microled每个像素点的亮暗、扫描移动速度、图案分切及刷新速率，实现每个成型层中任意微小固化成型单元的曝光量相当。上述的微小固化成型单元，其特征在于，单元尺寸为microled像素点尺寸的0.2-3.5倍，优选的为0.5-2.5倍。上述的曝光量相当是指任意微小固化成型单元的曝光量差异小于10％，优选的为小于7％。

附图说明

图1为基于microled的扫描式3d打印方法示意图

应理解，在阅读了本发明的内容后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样在本技术所附权利要求书所限定的范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于Micro LED的扫描式3D打印方法。该方法包括：1)通过计算机及控制软件控制运动部件的运动及Micro LED光源系统；2)成型过程中，Micro LED光源系统部分浸入或全部浸入可紫外固化的树脂液中；3)介质腔充入具有抑制反应的液体或气体抑制剂；4)Micro LED依据电脑控制形成分切图案，对树脂层进行扫描式曝光；5)成型层曝光结束后，Z轴方向移动成型平台或光源系统，进行下一层扫描曝光。该方法可快速、稳定的实现大幅面样件的3D打印。

技术研发人员：孙雷
受保护的技术使用者：北京德瑞工贸有限公司
技术研发日：2017.11.09
技术公布日：2019.05.17