光敏树脂组合物、光固化三维打印机及其打印方法与流程

文档序号:15167380发布日期:2018-08-14 17:39阅读:947来源:国知局

本发明涉及三维打印领域,尤其涉及一种光敏树脂组合物、光固化三维打印机及光固化三维打印机的打印方法。



背景技术:

目前市面上dlp三维打印(光固化三维打印)是一种较常用的3d成型方式,其主要是利用数字光处理(dlp)技术,将投影仪等光处理装置投射出固化光,继而固化光实现逐层固化液态光敏树脂,其能够打印出来具有非常精细分辨率的物体,超出了典型的fdm的3d打印机。

目前dlp三维打印机主要有软件和硬件两部分组成,硬件包括:打印机框架、投影仪、打印平台、工作台以及设置在其上面的树脂槽,常见的通过打印平台下降沉入到装有光敏树脂的光敏树脂槽内。

软件部分产生的影像信号经过分层处理后,通过投影仪投影到打印平台上,这样固化光与光敏树脂能够聚合成固体模型,而未与光接触的光敏树脂则保持液态,这样就在打印平台与树脂槽相对应的那一面上逐层生产需要打印的物体。这种成像方式一般打印出来的物体都是单色的,颜色相对单调,无法实现彩色打印。



技术实现要素:

本发明的第一目的是提供一种可实现多色打印的光固化三维打印机。

本发明的第二目的是提供一种可实现多色打印的光固化三维打印机的打印方法。

本发明的第三目的是提供一种可实现多色打印的光敏树脂组合物。

为了实现本发明的第一目的,本发明提供一种光固化三维打印机,包括:

光敏树脂槽,盛装有液态的光敏树脂,光敏树脂用于三维物体的固化成型;

用于承载三维物体的打印平台,打印平台可在竖直方向移动;

光处理装置,光处理装置朝向打印平台输出固化光;

光敏树脂内包含有量子点,固化光穿过光敏树脂。

由上述方案可见,液态的光敏树脂可包含有量子点,量子点能够在特定的波长光照射后显示色彩,而光敏树脂既可以是透明色或者其他色彩的,故固化光的不仅可以使光敏树脂固化呈预设模型,还能够使量子点显示色彩,继而实现光固化彩色三维打印。

更进一步的方案是,光敏树脂内包含两种或两种以上不同颗粒半径的量子点。

更进一步的方案是,颗粒半径包括2um量子点、5um量子点、10um量子点和20um量子点。

由上可见,不同量子点能够在不同波长的固化光下显色,故多种量子点能够实现多种色彩的三维打印机。

更进一步的方案是,固化光包括模型固化光和色彩固化光。

由上可见,由于光敏树脂的固化光和量子点的显色光是可采用不同波长的光,故能更有优化精准色彩打印。

更进一步的方案是,打印平台位于光敏树脂槽的上方;光处理装置位于光敏树脂槽的下方,固化光穿过光敏树脂槽的底壁和光敏树脂。

更进一步的方案是,打印平台位于光敏树脂槽内;光处理装置位于光敏树脂槽的上方。

由上可见,对于三维打印机的成像方式具有多种,如打印平台位于光敏树脂槽的上方,光处理装置位于底部,打印平台由低往高逐层打印,或者是打印平台位于光敏树脂槽内,光处理装置位于上部,打印平台由高往低在光敏树脂槽内逐层打印,另外还可以是位于侧面的光处理装置照射固化光至打印平台处,上述这些打印方式均可实现本发明目的。

为了实现本发明的第二目的,本发明提供一种光固化三维打印机的打印方法,光固化三维打印机采用上述方案的光固化三维打印机,打印方法包括:

光处理装置输出固化光;

固化光穿过光敏树脂;

固化光使光敏树脂固化在打印平台上;

固化光使量子点显示色彩。

为了实现本发明的第二目的,本发明提供一种光固化三维打印机的打印方法,其特征在于,光固化三维打印机采用上述方案的光固化三维打印机,打印方法包括:

光处理装置输出模型固化光;

模型固化光穿过光敏树脂;

模型固化光使光敏树脂固化在打印平台上;

光处理装置对已固化的光敏树脂输出色彩固化光;

色彩固化光使量子点显示色彩。

更进一步的方案是,色彩固化光的波长分别不同的颗粒半径对应设置。

由上述方案可见,既可以是在固化成型时量子点显示色彩,成型的同时也实现色彩打印,也可以是先进行固化成型,再根据特定图案和色彩分层色彩打印,为本案的光固化三维提供多种色彩打印方案。

为了实现本发明的第三目的,本发明提供一种光敏树脂组合物,包括光敏预聚体、活性稀释剂、光引发剂和光敏剂,光敏树脂组合物还包括量子点。

更进一步的方案是,光敏树脂组合物包括两种或两种以上不同颗粒半径的量子点。

由上可见,通过在光敏树脂组合物内的量子点,能够使得光敏树脂组合物在光固化打印中实现三维彩色打印,而不同颗粒半径的量子点能够显示出不同的色彩。

附图说明

图1是本发明光固化三维打印机实施例的结构示意图。

图2是本发明光固化三维打印机光敏树脂组合物的构成示意图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

光固化三维打印机第一实施例:

参照图1和图2,光固化三维打印机包括控制装置1、打印平台2、光敏树脂槽4和光处理装置51,打印平台2位于光敏树脂槽4的上方并用于承载三维物体3,光敏树脂槽4用于盛装液态的光敏树脂61,光敏树脂用于三维物体3的固化成型,打印时打印平台2可在竖直方向由低至高地移动,光处理装置51位于光敏树脂槽4的下方并可朝向打印平台2输出固化光52,固化光52可穿过光敏树脂槽4的槽底和光敏树脂61并时光敏树脂在打印平台上固化成型。光处理装置51既可以采用点阵激光方式进行光固化亦可采用投影设备进行分层投影光进行光固化成像。

光敏树脂槽4内的光敏树脂61组合物包括光敏预聚体、活性稀释剂、光引发剂、光敏剂和量子点62。量子点62的种类可以为两个或两个以上,不同量子点62的颗粒半径不相同,量子点颗粒半径包括2um量子点、5um量子点、10um量子点和20um量子点。

量子点(quantumdot)是一种纳米级别的半导体,通过对这种纳米半导体材料施加一定的电场或光压,它们便会发出特定频率的光,而发出的光的频率会随着这种半导体的尺寸的改变而变化,因而通过调节这种纳米半导体的尺寸就可以控制其发出的光的颜色,由于这种纳米半导体拥有限制电子和电子空穴(electronhole)的特性,这一特性类似于自然界中的原子或分子,因而被称为量子点。

量子点是一种重要的低维半导体材料,其三个维度上的尺寸都不大于其对应的半导体材料的激子玻尔半径的两倍。量子点一般为球形或类球形,其直径常在2纳米到20纳米之间。常见的量子点由iv、ii-ⅵ,iv-vi或iii-v元素组成。具体的例子有硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硒化锌量子点、硫化铅量子点、硒化铅量子点、磷化铟量子点和砷化铟量子点等。

dlp三维打印机第二实施例:

除了第一实施例的成像方式外,dlp三维打印机第二实施例的打印平台2可以设置在位于光敏树脂槽4内,光处理装置51位于光敏树脂槽4的上方朝下地向打印平台2,打印平台2在光敏树脂槽4内由上至下地逐层打印成像。

光固化三维打印机的打印方法第一实施例:

光固化三维打印机打印方法包括:

光处理装置51输出固化光52;

固化光52穿过光敏树脂;

固化光52使光敏树脂固化在打印平台2上并形成三维物体3的一层;

同时,固化光52也使量子点显示色彩;

随后打印平台2移动,再次对下一层进行打印,即再次输出固化光52使光敏树脂固化和使量子点显示色彩。

上述方法的固化光的波长能够同时使光敏树脂固化和量子点显示色彩。

光固化三维打印机的打印方法第二实施例:

第二实施例主要将三维物体3成像和色彩成像分开进行,故固化光包括模型固化光和色彩固化光,固化光的波长可根据光敏树脂、不同颗粒半径的量子点进行匹配输出。

光固化三维打印机打印方法包括:

光处理装置51输出模型固化光;

模型固化光穿过光敏树脂;

模型固化光使光敏树脂固化在打印平台2上并形成三维物体3的一层;

光处理装置51对已固化的光敏树脂输出色彩固化光,使得三维物体3的该层的量子点受到色彩固化光的激发并显示色彩,不同颗粒半径根据不同的波长的色彩固化光显示不同的颜色,继而实现色彩固化光使量子点显示色彩。

由上可见,液态的光敏树脂可包含有量子点,量子点能够在特定的波长光照射后显示色彩,而光敏树脂既可以是透明色或者其他色彩的,故固化光的不仅可以使光敏树脂固化呈预设模型,还能够使量子点显示色彩,继而实现dlp光固化彩色三维打印。

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