一种曝光面自动平衡的快速3D打印系统的制作方法

本实用新型涉及打印技术领域，具体涉及一种曝光面自动平衡的快速3D打印系统。

背景技术：

3D打印被誉为“第三次工业革命”的核心技术，该技术是综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学和化学等诸多领域的前沿技术。其中光固化3D打印快速成形工艺具有能耗小、成本低、成形精度高等特点，能打印传统加工方式无法加工的任意构造复杂的零件。光固化3D打印可分为立体光刻（SLA）、数字光处理（DLP）、三维喷墨（3DSP）3种方式。其中DLP和SLA成形是液态光敏树脂通过光固化成一层薄层后随着载物台升高或降低，再用同样的方法，在前一固化层之上再固化得到一个新的固化层，最后得到了立体三维的产品。3DSP是通过类似喷墨打印的方式，将液滴喷射到指定位置后通过光固化后，再喷射下一层，再固化，最终得到实体零件。综上所述，现有的光固化3D打印技术，都是将计算机切片后的模型通过光一层一层的固化，通过逐层叠加最终得到3D实体，传统的SLA和DLP光敏树脂3D打印技术，在打印过程中，每固化一层之后，都需要机械将固化层从树脂槽内底板剥离（从下向上打印），从而导致打印时间长，同时，这一过程也会大大降低料槽的使用寿命。因此，这种传统的3D打印技术的应用受到一定程度的限制。

而目前，现有技术公开了一种浮法底部面曝光成型装置，实现了曝光面自动平衡和光敏树脂的自动补入，但没有实现透明液体的自动补入，随着打印的进行，透明液体将随之损耗，这一缺陷将导致曝光面的移动，从而影响打印精度；另外在实施打印过程中会产生大量的热量，导致料槽温度急剧升高，使得光敏树脂产生气泡，对打印精度不利。因此，亟需本领域技术人员研究出一种曝光面自动平衡的快速3D打印系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术中存在的不足，提供了一种曝光面自动平衡的快速3D打印系统，能够实现透明液体的自动补入，保证了打印精度。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型提供的技术方案如下：一种曝光面自动平衡的快速3D打印系统，它包括透光液体、光敏树脂、料槽、光学设备、载物台、电机和实体零件，所述料槽内从下至上依次装入透光液体和光敏树脂，所述透光液体的密度大于光敏树脂的密度，所述透光液体与光敏树脂之间形成曝光面，所述光敏树脂上表面设为上液面，所述料槽的底部可透光，通过光学设备将光投射至曝光面，使得载物台与曝光面之间的光敏树脂固化形成实体零件，实体零件粘在载物台，在电机的带动下向上运动，而光敏树脂向固化的区域补充，光学设备将变化的光投射到曝光面上使得光敏树脂继续固化，最终得到完整的打印实体零件，还包括补液装置、排液装置和液位控制装置，所述补液装置设置于料槽上端并向料槽内补液，所述补液装置包括用于盛装透光液体的第一料桶、控制第一料桶开闭的第一阀门、用于盛装光敏树脂的第二料桶及控制第二料桶开闭的第二阀门，所述第一阀门设于第一料桶一端，所述第二阀门设于第二料桶一端，所述液位控制装置包括低液位传感器、高液位传感器和可编程控制器，所述低液位传感器设置于料槽腔体内的曝光面处，所述高液位传感器设置于料槽腔体内上液面处，所述可编程控制器设置于料槽外侧，所述排液装置包括排液管、储液瓶和排液阀，所述排液管设置于料槽侧壁上，且该排液管于料槽侧壁上的位置高于低液位传感器位置，所述排液管一端与置于料槽外部的储液瓶相连接，所述排液管上设有排液阀，所述可编程控制器分别与低液位传感器及高液位传感器电性连接，所述第一阀门及排液阀均与低液位传感器电性连接，所述高液位传感器电性连接有第二阀门，料槽通过液位控制装置控制补液装置或排液装置进行补液或排液，从而实现曝光面自动保持平衡并始终保持在同一高度。

作为更加优选地，当曝光面低于低液位传感器时，通过低液位传感器控制第一阀门打开使得第一料桶里的透光液体注入料槽中，直到曝光面达到低液位传感器位置，第一阀门关闭；

当曝光面高于低液位传感器时，通过低液位传感器控制排液阀打开使得料槽里的透光液体通过排液管排放至储液瓶，直至曝光面达到低液位传感器位置，排液阀关闭；

当曝光面达到低液位传感器位置，上液面低于高液位传感器时，通过高液位传感器控制第二阀门打开使得第二料桶里的光敏树脂注入料槽中，直至上液面达到高液位传感器位置，第二阀门关闭。

作为更加优选地，所述料槽侧壁内部设置有冷却液流道，所述料槽外侧还设置有一制冷机，所述制冷机内设有冷却液，所述制冷机连接有输送管道，所述输送管道与冷却液流道接口处相连，通过输送管道将冷却液输送至冷却液流道中，从而使得料槽冷却。

作为更加优选地，所述料槽侧壁材质采用铜。

作为更加优选地，所述光学设备上设有自动调焦镜头，通过自动调焦镜头实现实时调焦，从而保证了打印精度。

作为更加优选地，所述第一阀门、第二阀门及排液阀均为电磁阀。

基于上述技术方案，本实用新型的与现有技术相比具有如下技术优点：

1.本实用新型采用曝光面自动平衡的快速3D打印系统，通过液位控制装置控制补液装置或排液装置进行补液或排液，从而实现曝光面自动保持平衡并始终保持在同一高度，可有效避免透光液体的损耗而导致曝光面发生移动，从而提高打印精度；

2.通过冷却液流道、制冷机及输送管道，通过输送管道将冷却液输送至冷却液流道中，从而料槽冷却，可避免光敏树脂产生气泡，一定程度上可以提高打印精度；

3.利用自动调焦镜头，可实现实时调焦，有利于投射的图像清晰，从而保证了打印精度。

附图说明

图1为本实用新型曝光面自动平衡的快速3D打印系统的结构示意图。

图2为本实用新型液位控制装置、第一阀门、第二阀门及排液阀的连接示意图。

图中：1.曝光面，2.透光液体，3.光敏树脂，4.料槽，5.光学设备，6.载物台，7.电机，8.实体零件，9.第一料桶，10.第一阀门，11.第二料桶，12.第二阀门，13.低液位传感器，14.高液位传感器，15.可编程控制器，16.排液管，17.储液瓶，18.排液阀，19.上液面，20.冷却液流道，21.制冷机，22.输送管道，23.自动调焦镜头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的解释说明。

如图1-图2所示，一种曝光面自动平衡的快速3D打印系统，它包括透光液体2、光敏树脂3、料槽4、光学设备5、载物台6、电机7和实体零件8，所述料槽4内从下至上依次装入透光液体2和光敏树脂3，所述透光液体2的密度大于光敏树脂3的密度且相互难溶，所述透光液体2与光敏树脂3之间形成曝光面1，透光液体2与光敏树脂3相互难溶，能自动实现曝光面1的均匀、平衡，所述光敏树脂3上表面设为上液面19，所述料槽4的底部可透光，通过光学设备5将光投射至曝光面1，使得载物台6与曝光面1之间的光敏树脂3固化形成实体零件8，实体零件8粘在载物台6，在电机7的带动下向上运动，而光敏树脂3向固化的区域补充，光学设备5将变化的光投射到曝光面1上使得光敏树脂3继续固化，最终得到完整的打印实体零件8，还包括补液装置、排液装置和液位控制装置，所述补液装置设置于料槽4上端并向料槽内补液，所述补液装置包括用于盛装透光液体2的第一料桶9、控制第一料桶开闭的第一阀门10、用于盛装光敏树脂3的第二料桶11及控制第二料桶开闭的第二阀门12，所述第一阀门10设于第一料桶9一端，所述第二阀门12设于第二料桶11一端，所述液位控制装置包括低液位传感器13、高液位传感器14和可编程控制器15，所述低液位传感器13设置于料槽4腔体内的曝光面1处，所述高液位传感器14设置于料槽4腔体内上液面19处，所述可编程控制器15设置于料槽4外侧，所述排液装置包括排液管16、储液瓶17和排液阀18，所述排液管16设置于料槽4侧壁上，该排液管16于料槽侧壁上的位置高于低液位传感器13位置，所述排液管16一端与置于料槽4外部的储液瓶17相连接，所述排液管16上设有排液阀18，所述可编程控制器15分别与低液位传感器13及高液位传感器14电性连接，所述第一阀门10及排液阀18均与低液位传感器13电性连接，所述高液位传感器14电性连接有第二阀门12，料槽4通过液位控制装置控制补液装置或排液装置进行补液或排液，从而实现曝光面1自动保持平衡并始终保持在同一高度。

当曝光面1低于低液位传感器13时，通过低液位传感器13控制第一阀门10打开使得第一料桶9里的透光液体2注入料槽4中，直到曝光面1达到低液位传感器13位置，第一阀门10关闭；当曝光面1高于低液位传感器13时，通过低液位传感器13控制排液阀18打开使得料槽4里的透光液体2通过排液管16排放至储液瓶17，直至曝光面1达到低液位传感器13位置，排液阀18关闭；当曝光面1达到低液位传感器13位置，上液面19低于高液位传感器14时，通过高液位传感器14控制第二阀门12打开使得第二料桶11里的光敏树脂3注入料槽4中，直至上液面19达到高液位传感器14位置，第二阀门12关闭。所述料槽4侧壁内部设置有冷却液流道20，所述冷却液流道20为铜材料制成的管道，所述料槽外侧还设置有一制冷机21，所述制冷机21内设有冷却液（如：水），所述制冷机21连接有输送管道22，所述输送管道22与冷却液流道20接口处相连，通过输送管道22将冷却液输送至冷却液流道20中进行循环换热，从而使得料槽4冷却。所述料槽4侧壁材质采用铜。所述光学设备5上设有自动调焦镜头23，通过自动调焦镜头23实现实时调焦，从而保证了打印精度。所述第一阀门10、第二阀门12及排液阀18均为电磁阀。所述制冷机21、输送管道22及自动调焦镜头23均为现有技术，输送管道22可为胶管。

本实用新型具体实施过程为：开始打印前，先打开第一阀门10，将密度大于光敏树脂3的透光液体2注入料槽4，当低液位传感器13检测到透光液体2液面时，第一阀门10关闭，再打开第二阀门12，注入光敏树脂3，当高液位传感器14检测到光敏树脂3的上液面19时，第二阀门12关闭，随着打印工作的进行，透明液体2将随之损耗，为了保证曝光面1所处的位置恒定，当曝光面1低于低液位传感器13时，通过低液位传感器13控制第一阀门10打开使得第一料桶9里的透光液体2注入料槽4中，直到曝光面1达到低液位传感器13位置，第一阀门10关闭；当曝光面1高于低液位传感器13时，通过低液位传感器13控制排液阀18打开使得料槽4里的透光液体2通过排液管16排放至储液瓶17，直至曝光面1达到低液位传感器13位置，排液阀18关闭；当曝光面1达到低液位传感器13位置，而上液面19低于高液位传感器14时，通过高液位传感器14控制第二阀门12打开使得第二料桶11里的光敏树脂3注入至料槽4中，直至上液面19达到高液位传感器14位置，第二阀门12关闭，有利于提高打印精度；打印工作进行的同时，制冷机21开始工作，将冷却液通过输送管道22输送至冷却液流道20中，从而使得料槽4冷却。

上述内容为本实用新型的示例及说明，但不意味着本实用新型可取得的优点受此限制，凡是本实用新型实践过程中可能对结构的简单变换、和/或一些实施方式中实现的优点的其中一个或多个均在本申请的保护范围内。