3D打印结构及其打印方法与流程

本发明涉及化工材料包装设备，尤其涉及一种3d打印结构及其打印方法。

背景技术：

3d打印为快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

现有技术是3d打印每一层后，平台上升或下降，再光固化，平台再移动这个过程。值得注意的是，光固化这个过程往往几百到几千毫秒就完成了，而打印时间更多的被消耗在了平台移动这个过程，再细分平台移动这个过程，以上升为例。又可以分为：平台移动，固化后模型与曝光面分离，液态打印材料流入填满空隙这一个过程。传统的平台移动为了保证模型与液缸的透明下表面足够分离和打印材料充分流入这一点，平台会多上升一点，停住，然后压下来。相当于做了一次折返运动，尤其是3d打印要求精度较高，因此为了保证精度，平台的移动速度不会过快，因此平台的移动浪费了大量的打印时间，效率低下，另外，采用这种打印方式，模型与曝光面之间的粘力较大，分离困难，且容易导致模型从托板上脱落。申请号为201820970360.8的中国实用新型专利，公开一种基于数字光面处理的3d打印设备，根据其说明书内容及其附图2仅通过改进相关结构提高其打印精度，其打印方式没有改变，仍旧采用逐层打印脱模，扔存在打印效率慢，模型与曝光面脱离困难的问题。亟需一种打印效率高，模型与曝光面脱离容易的3d打印结构。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种打印效率高，模型与曝光面脱离容易的3d打印结构。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种3d打印结构，包括三维移动组件、安装于三维移动组件输出端的托板、位于托板下方的树脂槽和光投影系统，树脂槽局部透明形成透明投影区，光投影系统出光经过透明投影区照射到树脂槽内，树脂槽分别开设有进液孔和出液孔；还包括与进液孔管道连接的进液泵、与出液孔管道连接的出液泵和容器，进液泵的进液口、出液泵的出液口分别与容器管道连接。

在本发明的其中一种具体实施方式中，三维移动组件包括支架和安装于支架上的移动平台，移动平台可相对支架进行沿三维方向移动，托板固定于移动平台下端。

在本发明的其中一种具体实施方式中，光投影系统为激光投影系统。

在本发明的其中一种具体实施方式中，出液孔开设于树脂槽的槽底，出液孔位于透明投影区之外。

在本发明的其中一种具体实施方式中，进液孔开设于树脂槽的侧壁。

在本发明的其中一种具体实施方式中，容器顶部设有开口，树脂槽安装于容器顶部，透明投影区的水平投影位于开口的水平投影内，光投影系统位于容器内。

进一步的，还包括环状遮光板，环状遮光板的下端面与光投影系统的出光处相接，环状遮光板的上端面与透明投影区对应的树脂槽槽底相接。

本发明还提供一种3d打印结构的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1、将光敏树脂注入树脂槽中，三维移动组件驱动托板向下移动，至托板与树脂槽的透明投影区之间的距离为预设打印厚度；

s2、打开光投影系统，光投影系统出光，进行对应图案的光敏树脂进行固化；

s3、启动出液泵，出液泵将未固化的光敏树脂从树脂槽内抽取到容器内；

s4、三维移动组件驱动托板向上移动预设距离；

s5、进液泵将容器内未固化的光敏树脂抽取到树脂槽内；

s6、重复步骤s2-s5至打印完成。

在本发明的其中一种具体实施方式中，步骤s3中出液泵将树脂槽中未固化的光敏树脂抽尽。

在本发明的其中一种具体实施方式中，出液泵抽取未固化的光敏树脂时，树脂槽内为真空状态。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

通过各部件配合，在容器与树脂槽之间形成未固化光敏树脂的回流，精简了打印过程中平台往返调节的过程，通过未固化的光敏树脂的流动，降低树脂槽的透明投影区与模型之间的粘力，便于两者的分离，避免托板受力过大导致模型从托板上脱落，本发明打印方法通过容器与树脂槽之间光敏树脂的循环，打印过程可以连续进行，相对于频繁往返调节平台，本发明打印方法的打印效率更高。

附图说明

图1为实施例1的3d打印结构示意图。

图中：10、托板；20、树脂槽；201、透明投影区；30、光投影系统；40、容器；501、支架；502、移动平台；60、环状遮光板。

具体实施方式

下面详细描述本发明的具体实施方式，具体实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，图中省略进液泵和出液泵，本实施例提供一种3d打印结构，包括三维移动组件、安装于三维移动组件输出端的托板10、位于托板10下方的树脂槽20和光投影系统30，树脂槽20局部透明形成透明投影区201，光投影系统30出光经过透明投影区201照射到树脂槽20内，树脂槽20分别开设有进液孔和出液孔；还包括与进液孔管道连接的进液泵、与出液孔管道连接的出液泵和容器40，进液泵的进液口、出液泵的出液口分别与容器40管道连接。

出液孔和进液孔分别位于树脂槽20相对的两个侧壁，未固化的光敏树脂在树脂槽20内形成较大范围内的流动，进一步降低模型与透明投影区201的粘力。

出液孔和进液孔的个数可以为多个。

三维移动组件包括支架501和安装于支架501上的移动平台502，移动平台502可相对支架501进行沿三维方向移动，托板10固定于移动平台502下端。

三维移动组件与移动平台502的连接方式为现有技术，例如通过滑块和滑轨连接。光投影系统30为现有技术结构，由于不涉及改进，于本发明中不再赘述。

光投影系统30为激光投影系统30，为保证固化效果，采用激光投影系统30固化，激光穿透力强，能量集中，通过光敏树脂之间的热传导和激光强穿透力进行全方位的加热、固化，模型固化均匀性好。

为提高3d打印结构的紧凑性，容器40顶部设有开口，树脂槽20安装于容器40顶部，透明投影区201的水平投影位于开口的水平投影内，光投影系统30位于容器40内。

为避免光投影系统30被光敏树脂渗透，光投影系统30预先进行密封处理。

为避免光投影系统30将容器40内的光敏树脂固化，还包括环状遮光板60，环状遮光板60的下端面与光投影系统30的出光处相接，环状遮光板60的上端面与透明投影区201对应的树脂槽20槽底相接。

本实施例3d打印结构的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1、将光敏树脂注入树脂槽20中，三维移动组件驱动托板10向下移动，至托板10与树脂槽20的透明投影区201之间的距离为预设打印厚度；

s2、打开光投影系统30，光投影系统30出光，进行对应图案的光敏树脂进行固化；

s3、启动出液泵，出液泵将未固化的光敏树脂从树脂槽20内抽取到容器40内；

s4、三维移动组件驱动托板10向上移动预设距离；

s5、进液泵将容器40内未固化的光敏树脂抽取到树脂槽20内；

s6、重复步骤s2-s5至打印完成。

本实施例中的各部件可以与智能控制系统联用，实现自动化打印。

打印过程中，将omegasgd系列应变片,贴在3d打印机的移动平台502上，测试模型与透明投影区201之间粘力，测试原理为：通过应变片在外力作用下产生形变导致的电阻产生改变，光敏树脂为fullcure720，打印半径为3厘米的圆形底座，打印面积为28.26平方厘米，测得打印所需的脱模力为8.1牛顿。

实施例2

本实施例提供一种3d打印结构，包括三维移动组件、安装于三维移动组件输出端的托板10、位于托板10下方的树脂槽20和光投影系统30，树脂槽20局部透明形成透明投影区201，光投影系统30出光经过透明投影区201照射到树脂槽20内，树脂槽20分别开设有进液孔和出液孔；还包括与进液孔管道连接的进液泵、与出液孔管道连接的出液泵和容器40，进液泵的进液口、出液泵的出液口分别与容器40管道连接。

为保证树脂槽20中未固化的光敏树脂抽尽，避免以固化的光敏树脂侧面粘附有未固化的光敏树脂在下一步固化过程中被固化，防止模型边缘形成毛刺，保证模型加工精度，出液孔开设于树脂槽20的槽底，出液孔位于透明投影区201之外。

进液孔开设于树脂槽20的侧壁，相较于开设在槽底，侧面流入的光敏树脂具有较大的势能，能对槽底产生较大的冲击力，降低模型与透明投影区201之间的粘力。

三维移动组件包括支架501和安装于支架501上的移动平台502，移动平台502可相对支架501进行沿三维方向移动，托板10固定于移动平台502下端。

光投影系统30为激光投影系统30。

容器40顶部设有开口，树脂槽20安装于容器40顶部，透明投影区201的水平投影位于开口的水平投影内，光投影系统30位于容器40内。

为避免光投影系统30被光敏树脂渗透，光投影系统30预先进行密封处理。

为避免光投影系统30将容器40内的光敏树脂固化，还包括环状遮光板60，环状遮光板60的下端面与光投影系统30的出光处相接，环状遮光板60的上端面与透明投影区201对应的树脂槽20槽底相接。

本实施例3d打印结构的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1、将光敏树脂注入树脂槽20中，三维移动组件驱动托板10向下移动，至托板10与树脂槽20的透明投影区201之间的距离为预设打印厚度；

s2、打开光投影系统30，光投影系统30出光，进行对应图案的光敏树脂进行固化；

s3、启动出液泵，出液泵将未固化的光敏树脂从树脂槽20内抽取到容器40内；

s4、三维移动组件驱动托板10向上移动预设距离；

s5、进液泵将容器40内未固化的光敏树脂抽取到树脂槽20内；

s6、重复步骤s2-s5至打印完成。

为防止模型边缘为未固化的光敏树脂残留，步骤s3中出液泵将树脂槽20中未固化的光敏树脂抽尽，出液泵抽取未固化的光敏树脂时，树脂槽20内为真空状态。

对比例

本对比例的3d打印结构，包括三维移动组件、安装于三维移动组件输出端的托板10、位于托板10下方的树脂槽20和光投影系统30，树脂槽20局部透明形成透明投影区201，光投影系统30出光经过透明投影区201照射到树脂槽20内。

光投影系统30为激光投影系统30。

为避免光投影系统30被光敏树脂渗透，光投影系统30预先进行密封处理。

还包括环状遮光板60，环状遮光板60的下端面与光投影系统30的出光处相接，环状遮光板60的上端面与透明投影区201对应的树脂槽20槽底相接。

本实施例3d打印结构的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1、将光敏树脂注入树脂槽20中，三维移动组件驱动托板10向下移动，至托板10与树脂槽20的透明投影区201之间的距离为预设打印厚度；

s2、打开光投影系统30，光投影系统30出光，进行对应图案的光敏树脂进行固化；

s3、三维移动组件驱动托板10向上移动，待光敏树脂流平后再驱动托板10向下移动到模型与透明投影区201之间的预设距离为止；

s6、重复步骤s2-s3至打印完成。

打印过程中，将omegasgd系列应变片,贴在3d打印机的移动平台502上，测试模型与透明投影区201之间粘力，测试原理为：通过应变片在外力作用下产生形变导致的电阻产生改变。光敏树脂为fullcure720，打印半径为3厘米的圆形底座，打印面积为28.26平方厘米，测得打印所需的脱模力为3.26牛顿。

上述实施方式仅为本发明的部分优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。