本发明涉及3d打印快速成型领域，具体涉及一种光固化3d打印毛笔装置。
背景技术：
3d打印技术为一种快速成型技术，以三维图像数据为基础，通过切片处理，并逐层加工叠加制造三维实体。
3d打印笔是一种基于3d打印技术的一种手工制作三维立体制品的装置。目前3d打印笔大多采用挤出熔融高分子细丝并冷却固化的方式进行成型，挤出熔丝直径不可调，制品外观单一；加工速度慢，平面需要用熔融细丝填充；冷却时间较长，在冷却过程中定型困难，难以精确制作立体制品。本发明一种光固化3d打印毛笔装置可打印粗细渐变的连续线条，与传统中国传统绘画工艺类似，制品形状变幻无穷；线条粗细可调，平面填充速度快；基于光敏树脂紫外光固化效应，加工固化速度快；无需在水平平面上加工制品，可在竖直墙壁上甚至在曲面表面进行加工，使用场景更多。本发明可进一步提高现有3d打印笔性能，一定程度上提高了3d打印笔的实用性，使3d打印笔技术在日常生活甚至工业应用场景中得以进一步推广。
技术实现要素：
本发明针对现有技术不足，将数字光处理技术与毛笔书法相结合，设计一种光固化3d打印毛笔装置，以液态光敏树脂作为“墨水”，3d打印毛笔蘸取树脂材料，树脂材料由于其表面张力较大储存于毛笔，使用光固化3d打印毛笔在平台或墙壁上进行书写，墨水流出并粘附在水平平台或竖直墙壁上。毛笔笔杆前端安装有环形的uv-led灯带，灯光光线覆盖以笔杆轴线为圆心的圆形区域，粘附于书写表面的树脂在短时间内受到uv光照射完成固化成型。在书写过程中，类似于传统毛笔书法技巧，通过调节毛笔笔头与接触面的距离，改变毛笔笔头形变程度，以控制书写笔迹的宽度。在笔头与加工平面接触的前提下距离越远笔迹越细，反之亦然。层层叠加如此往复可在平面上进行立体成型形成三维实体图案或制品。
本发明的技术方案是：一种光固化3d打印毛笔装置，由毛笔书写单元、紫外光固化单元和气体保护单元组成，其中毛笔书写单元包括笔杆、笔头；紫外光固化单元包括电源、uv-led灯带；气体保护单元包括氧气压缩气瓶、气瓶固定装置、密封装置、气体阀门、气体释放流道、释放气孔、微型气泵和排气气道。
本发明一种光固化3d打印毛笔装置毛笔书写单元包括笔杆、笔头。笔杆分为两段，其前段内部用以安装压缩气瓶、气体阀门等气体保护单元装置，后段内部安装设备供电电源及控制装置，前后两段通过螺纹连接，方便拆装气瓶。笔头为常规毛笔笔头结构，笔须上端固定，上粗下细，笔须间存在空隙，以便在毛笔蘸墨书写时增加光敏树脂的粘附量，减少使用者蘸墨频次。工作时首先使毛笔蘸取光敏树脂，然后用笔头与成型面接触并书写，可通过调节毛笔笔头与接触面的距离与角度，改变毛笔笔头形变程度进而调节成型面上笔迹的宽度，如此可在成型面上手动绘制连续且粗细不一样的笔迹并利用紫外光照射光固化效应形成立体画作。
本发明一种光固化3d打印毛笔装置紫外光固化单元包括电源、uv-led灯带。其电源安装于笔杆后段，灯带环形安装于笔杆前端笔头的四周环形阵列气孔外侧，灯带发出的uv光线均匀照射到以笔杆轴线为圆心的环形区域。光敏树脂在书写过程中涂覆于平台表面，同时受到紫外光线的照射，迅速完成固化过程，形成单层立体图案，若在新生成平面上方继续重复该过程则可制作多层复杂三维立体制品。
本发明一种光固化3d打印毛笔装置气体保护单元包括气体保护单元包括氧气压缩气瓶、气瓶固定装置、密封装置、释放气孔、气体阀门、气体释放流道、微型气泵和排气气道。毛笔书写过程中，气体阀门开启，氧气从压缩气瓶中匀速通过气体释放流道，从位于笔杆前端笔头四周环形uv灯内侧的环形阵列释放气孔渗出，沿笔头表面自然形成一层均匀的氧气薄层，由于氧气可以抑制光敏树脂被紫外光线照射时产生的固化效应，笔头周围的氧气薄层保证了毛笔笔头不会由于粘附的光敏树脂耗材被uv光照射固化使笔头整体固化，避免了笔头无法形变，不可绘制连续宽度渐变曲线，失去其毛笔绘制特征，导致成型失败的情况。此外在笔杆内部安装的微型气泵工作可使释放的氧气从位于笔头芯部的排气气道流入笔杆内部并从笔杆表面的微孔排出，使用此种方法可避免释放的氧气阻止已绘画部分光固化困难。气体保护单元的存在使装置绘制过程中可始终保持毛笔笔头柔软，形变顺畅，出墨流畅。
本发明一种光固化3d打印毛笔装置的加工成型方式是：首先使毛笔蘸取光敏树脂，然后用笔头与成型面接触并书写，毛笔书写开始气体阀门开启，氧气从压缩气瓶中匀速通过气体释放流道，从位于笔杆前端笔头四周环形uv灯内侧的环形阵列释放气孔渗出，沿笔头表面自然形成一层均匀的氧气薄层，氧气层可抑制光敏树脂被紫外光照射固化，气体保护单元使毛笔绘制过程中始终可保持毛笔笔头柔软，形变顺畅，出墨流畅。书写过程中可通过调节毛笔笔头与接触面的距离，改变毛笔笔头形变程度进而调节成型面上笔迹的宽度，可在成型面上手动绘制连续且粗细不一样的笔迹。利用uv-led灯带发出的uv光线均匀照射成型面上光敏树脂留下的笔迹并迅速发生固化效应，形成单层立体图案。若在新生成平面上方继续重复该过程则可制作多层复杂三维立体制品。
与现有3d打印笔相比，本发明一种光固化3d打印毛笔装置制得制品特点与传统中国传统绘画工艺类似，制品形状变幻无穷；线条粗细可无级控制，平面填充速度快；基于光敏树脂紫外光固化效应，加工速度快；无需在水平平面上加工制品，可在竖直墙壁上甚至在曲面表面进行加工，使用场景更多。本发明可进一步提高现有3d打印笔性能，一定程度上提高了3d打印笔的实用性，使3d打印笔技术在日常生活甚至工业应用场景中得以进一步推广。
附图说明
图1是一种光固化3d打印毛笔装置结构剖视图。
图2是一种光固化3d打印毛笔装置书写状态的轴测图。
图中：1-笔杆；2-uv-led灯带；3-释放气孔；4-笔头；5-排气气道；6-气体释放流道；7-微型气泵；8-气体阀门；10-气瓶固定装置；11-氧气压缩气瓶；12-电源；13-固化笔迹；14-加工平面。
具体实施方式
本发明一种光固化3d打印毛笔装置，由毛笔书写单元、紫外光固化单元和气体保护单元组成，其中毛笔书写单元包括笔杆1、笔头4；紫外光固化单元包括电源12、uv-led灯带2；气体保护单元包括氧气压缩气瓶11、气瓶固定装置10、密封装置9、气体阀门8、气体释放流道6、微型气泵7、排气气道5、释放气孔3。
本发明一种光固化3d打印毛笔装置的加工成型方式是：首先使毛笔笔头4蘸取光敏树脂，然后用笔头4与加工面14接触并书写。如图1所示，毛笔开始书写，电源12启动，气体阀门8开启，密封装置9防止氧气从接口处泄露，氧气从气瓶固定装置10固定的压缩气瓶11中匀速通过气体释放流道6，从位于笔杆1前端笔头四周环形uv灯2内侧的环形阵列气孔3渗出，沿笔头4表面自然形成一层均匀的氧气薄层，氧气层可抑制光敏树脂被紫外光照射固化，气体保护单元使毛笔绘制过程中始终可保持毛笔笔头4柔软，形变顺畅，出墨流畅。书写过程中可通过调节毛笔笔头4与接触面14的距离，改变毛笔笔头4形变程度进而调节成型面14上笔迹13的宽度，如此可在成型面14上手动绘制连续且粗细不一样的笔迹13。如图2所示，利用uv-led灯2带发出的uv光线均匀照射成型面14上光敏树脂留下的笔迹13并迅速发生固化效应，形成单层立体图案。若在新生成平面上方继续重复该过程则可制作多层复杂三维立体制品。打印过程中笔杆内部安装的微型气泵7工作将释放的氧气从位于笔头4芯部的排气气道5流入笔杆1内部并从笔杆1表面的微孔排出，可避免释放的氧气阻止已绘画部分光固化困难，氧气可回收再利用。