3D打印机的光敏树脂回收系统的制作方法

本实用新型涉及一种增材制造领域，尤其涉及一种紫外光固化3D打印机的光敏树脂回收系统。

背景技术：

目前，国内外3D打印领域主要分为三大工艺。第一，FDM熔融沉积快速成型工艺；第二，激光烧结式金属成型工艺；第三光固化快速成型工艺。而关于光固化成型技术，其成型材料为光敏树脂。

光敏树脂是一种常见的3D打印材料，又名UV树脂，由聚合物单体和预聚体组成，光敏树脂其中加有光(紫外光)引发剂(或称为光敏剂)，在一定波长的紫外光(250-300纳米)照射下立刻引起聚合反应，完成固化。光敏树脂一般是液化状态，使用该材料打印物体一般具备高强度、耐高温、防水等特点。然而，光敏树脂材料曝光在日光下容易导致硬化，并且该材料具备一定的毒性，在不使用的状态下需要对其进行封闭保存。此外，光敏材料价格较贵，由于使用时需要将其倒进器皿内，使用完后不进行回收容易导致浪费的现象。

目前国内外的光固化的3D打印设备，通常是在打印时倒入树脂槽，打印结束后拆下树脂槽倒回光敏树脂到瓶子去，大多数打印设备本身没有光敏树脂的回收及储存装置，在这过程中难免会因使用者的操作不当造成光敏树脂外泄，这将会带来一定的浪费并且对人体会带来危害。另外，在打印较大的模型时由于消耗树脂槽中的光敏树脂较多且消耗速度快，容易造成树脂槽中的光敏树脂耗尽未能及时补充，从而造成打印失败。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种解决光敏树脂循环回收利用，防止光敏树脂对人体带来毒害，并且减少光敏树脂的浪费的3D打印机的光敏树脂回收系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种3D打印机的光敏树脂回收系统，适用于对光敏树脂槽补给或回收，其包括储存装置、输送装置、回收装置及检测装置，所述输送装置的输入端及输出端分别与所述储存装置及所述光敏树脂槽连通，所述回收装置的输入端及输出端分别与所述光敏树脂槽及所述储存装置连通；所述光敏树脂槽内设有第一液位检测传感器；所述检测装置包括设置于所述储存装置内的第二液位检测传感器。

与现有技术相比，由于本实用新型通过在所述光敏树脂槽与所述储存装置之间设置输送装置及回收装置，所述输送装置可将光敏树脂从所述储存装置输送到光敏树脂槽内，实现补给，所述回收装置又可将光敏树脂从所述光敏树脂槽输送到所述储存装置内，实现回收并密封保存；另外，通过在所述光敏树脂槽内设置所述第一液位检测传感器，在所述储存装置内设置所述第二液位检测传感器，可以对所述光敏树脂槽内及储存装置的光敏树脂量进行检测，防止光敏树脂量过多或过少，实现及时补给以及自动回收的目的。因此，所述光敏树脂回收系统解决了光敏树脂在3D打印机上的循环回收利用的问题，既可以避免浪费材料，又保证使用的安全性。

较佳地，所述输送装置包括输送管，所述输送管的输入端及输出端分别与所述储存装置及所述光敏树脂槽连通。

具体地，所述输送装置还包括第一单向泵，所述第一单向泵设置于所述输送管上并驱动光敏树脂从所述储存装置流向所述光敏树脂槽。

较佳地，所述回收装置包括回收管，所述回收管的输入端及输出端分别与所述光敏树脂槽及所述储存装置连通。

较佳地，所述回收装置还包括第二单向泵，所述第二单向泵设置于所述回收管上并驱动光敏树脂从所述光敏树脂槽流向所述储存装置。

较佳地，所述储存装置上设有加注孔。在光敏树脂量过少时可以通过所述加注孔向所述储存装置内加注光敏树脂。

较佳地，所述第二液位检测传感器的数量为三个，三个所述第二液位检测传感器分别设置于所述储存装置内侧的上侧、中部及下侧。

附图说明

图1是本实用新型紫外光固化3D打印机的主视图。

图2是本实用新型紫外光固化3D打印机的侧视图。

图3是本实用新型紫外光固化3D打印机的俯视图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现的效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

如图1、图2所示，本实用新型紫外光固化3D打印机100包括机架1、打印平台2、升降装置3、光敏树脂槽4、LCD液晶显示屏5、紫外光源6、散热装置7、光敏树脂回收系统8及控制系统9。所述升降装置3设置于所述机架1上，所述升降装置3连接所述打印平台2，以使所述打印平台2步进式地移动。所述光敏树脂槽4设置于所述打印平台2的下方，所述光敏树脂槽4具有遮光盖，在打印时需要盖上所述遮光盖。所述LCD液晶显示屏5设置于所述光敏树脂槽4的底部，所述光敏树脂槽4的底部设有离型膜41，所述离型膜41位于所述LCD液晶显示屏5的上表面。所述紫外光源6设置于所述LCD液晶显示屏5的下方；所述散热装置7设置于所述紫外光源6的下方；设置所述散热装置7可以保证所述紫外光源6在正常的温度下工作，防止温度过高烧坏所述紫外光源6。所述控制系统9包括单片机及驱动器，所述升降装置3、紫外光源6及散热装置7分别与所述单片机电连接，所述LCD液晶显示屏5与所述驱动器电连接；所述LCD液晶显示屏5是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶材料，通过电压的改变来控制液晶分子的转动方向，进而使光线发生扭转，从而达到控制每个像素点的偏振光出射与否的目的，进而使所述LCD液晶显示屏5的表面形成遮光面及透光面，以使紫外光线穿过透光面，使位于所述打印平台2表面的光敏树脂发生紫外光固化，实现3D打印。

再如图1所示，所述LCD液晶显示屏5与所述紫外光源6之间设有聚光罩10。所述聚光罩10可以使紫外光源6发出的光线聚集于所述LCD液晶显示屏5的方向，以提高光敏树脂的光固化效率。

再请参阅图1及图2，所述升降装置3包括步进电机31、滚珠丝杠32及滑块33，所述步进电机31的输出端与所述滚珠丝杠32连接，所述滑块33螺纹连接于所述滚珠丝杠32，所述打印平台2水平地固定于所述滑块33上。本实用新型步进电机31采用0.9度的42步进电机31，转动一圈需要360/0.9＝400个步进角度，采用32细分驱动器可把0.9度分成32分即为0.9/32＝0.028125度，每转一圈需要400*32＝12800步进，滚珠丝杆导程为8MM，故可得出单片机一个脉冲信号步进电机31行走了距离是8/12800＝0.000625mm，使用直线导轨定位极大的减少机器误差，而最终实验结果精度可达0.01MM。

再如图1所示，所述光敏树脂槽4内设有第一液位检测传感器42，所述第一液位检测传感器42与所述控制系统9电连接。设置所述第一液位检测传感器42可以对所述光敏树脂槽4内的光敏树脂量进行检测，防止光敏树脂量过多或过少。

再请参阅图1、图2及图3，所述光敏树脂回收系统8设置于所述机架1的下部。所述光敏树脂回收系统8包括储存装置81、输送装置、回收装置及检测装置，所述输送装置的输入端及输出端分别与所述储存装置81及所述光敏树脂槽4连通，所述回收装置的输入端及输出端分别与所述光敏树脂槽4及所述储存装置81连通。具体地，所述输送装置包括输送管82及第一单向泵83，所述输送管82的输入端及输出端分别与所述储存装置81及所述光敏树脂槽4连通，所述第一单向泵83设置于所述输送管82上并与所述控制系统9电连接。所述回收装置包括回收管84及第二单向泵85，所述回收管84的输入端及输出端分别与所述光敏树脂槽4及所述储存装置81连通，所述第二单向泵85设置于所述回收管84上并与所述控制系统9电连接。所述检测装置包括设置于所述储存装置81内的三个第二液位检测传感器86，三个所述第二液位检测传感器86分别设置于所述储存装置81内侧的上侧、中部及下侧，三个所述第二液位检测传感器86均与所述控制系统9电连接。所述储存装置81上设有加注孔811。在光敏树脂量过少时可以通过所述加注孔811向所述储存装置81内加注光敏树脂。通过在所述光敏树脂槽4与所述储存装置81之间设置输送装置及回收装置，所述输送装置可将光敏树脂从所述储存装置81输送到光敏树脂槽4内，实现补给，所述回收装置又可将光敏树脂从所述光敏树脂槽4输送到所述储存装置81内，实现回收并密封保存；另外，通过在所述储存装置81内设置所述第二液位检测传感器86，可以对所述储存装置81的光敏树脂量进行检测，防止光敏树脂量过多或过少，实现及时补给以及自动回收的目的。因此，所述光敏树脂回收系统8解决了光敏树脂在3D打印机上的循环回收利用的问题，既可以避免浪费材料，又保证使用的安全性。

综合上述，下面对面实用新型紫外光固化3D打印机100的打印过程进行详细描述，如下：

在打印前，电脑系统对打印模型进行切片，然后将每一块切片的横截面面积、厚度等数据传入单片机及驱动器。所述单片机则控制所述第一单向泵83启动，以通过所述输送管82将所述储存装置81内的光敏树脂输送到所述光敏树脂槽4中，所述光敏树脂浸没所述第一液位检测传感器42时，所述单片机即控制所述第一单向泵83停止工作。

打印时，所述打印平台2下降至光敏树脂槽4的打印位置处并浸于光敏树脂内，此时，所述驱动器根据当前的切片的数据，控制所述LCD液晶显示屏5的透光面，使透光面与切片的横截面外形相同且面积相同，同时，所述单片机开启所述紫外光源6及散热装置7，紫外线光线透过所述LCD液晶显示屏5的透光面照射到所述打印平台2表面，以使打印平台2表面的树脂发生光固化，最终固化成与切片的面积相同，厚度相同的第一个固化片，该第一个固化片粘固于所述打印平台2的表面，此时，所述驱动器控制所述LCD液晶显示屏5全部遮光。当该切片固化完成后，所述单片机根据第二个切片的体积数据，控制所述步进电机31转动，以通过所述滚珠丝杠32驱动所述打印平台2向上移动第二个切片的厚度，使第一个固化片的底面位于光敏树脂槽4的打印位置处，然后，所述驱动器控制所述LCD液晶显示屏5的透光面，使透光面与第二个切片的横截面外形相同且面积相同，这时，所述紫外线光线透过所述LCD液晶显示屏5的透光面，使对应的光敏树脂发生光固化形成第二个固化片，第二个固化片粘固于第一个固化片的底面。依此类推，直至将全部的切片固化后，得到多个粘固在一起的固化片，这些固化片即组成了打印模型的形状。

在打印过程中，由于消耗光敏树脂量，因此液态的光敏树脂量越来越少，液位会随之下降，若所述第一液位检测传感器42检测到液位低于最低水平时，所述单片机则控制所述第一单向泵83启动，以通过所述输送管82将储存装置81内的光敏树脂输送到所述光敏树脂槽4中，所述光敏树脂浸没所述第一液位检测传感器42时，所述单片机即控制所述第一单向泵83停止工作。

在打印完成后，由于所述光敏树脂槽4内还有大量未固化的光敏树脂，因此，所述单片机控制所述第二单向泵85启动，以通过所述回收管84将所述光敏树脂槽4内的光敏树脂输送到所述储存装置81内遮光封存。回收完成后，所述单片机控制所述第二单向泵85停止工作。

当使用一段时间后，储存于所述储存装置81内的光敏树脂越来越少，液位会下降，所述第二液位检测传感器86实时检测光敏树脂所在的位置并把数据传送至所述单片机，当光敏树脂处于最低液位时，所述单片机向上位机发出警告及时通过所述加注孔811补充光敏树脂。

与现有技术相比，由于本实用新型通过在所述光敏树脂槽4的底部设置LCD液晶显示屏5，利用LCD液晶显示屏5能通过电压来改变液晶材料内部分子的排在列状况，从而以达到遮光和透光的目的，因此，通过在电脑系统内将模型切片后，分成多个不同横截面的固化片，从而可以根据每一个固化片的横截面控制LCD液晶显示屏5形成与固化片的横截面相同的透光面，使得紫外光线可以从该透光面向所述打印平台2表面照射紫外光线，进而达到对打印平台2表面附近的光敏树脂固化的目的；由于所述LCD液晶显示屏5具有过滤与其本身的偏振光片不平行的光线的透光特性，因此，其透出的光线是平行光线，使得打印平台2的表面四周的光线均匀且不变形，从而使整体固化得更均匀，固化精度高，而且能够成型大尺寸的模型；另外，由于所述LCD液晶显示屏5透出的是面光源，因此，其成型速度很快，成型效率高。

本实用新型紫外光固化3D打印机100所涉及到的单片机及驱动器的控制原理方法均为本领域普通技术人员所熟知，在此不再做详细的说明。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。