DLP型3D打印机以及批量工件打印方法与流程

本发明涉及一种3d打印技术领域，特别是涉及一种用于dlp型3d打印机的批量工件打印方法以及3d打印机。

背景技术：

在牙科领域，齿科修复模型，目前主要使用面曝光的dlp类型3d打印机。如（投影光机在底部投影每次投影一层的层图，打印平台将成型物品在离型膜上拉拔剥离），修复模型的打印精度要求偏高。

虽然3d打印过程被广泛用于快速成型，但是鉴于齿科修复模型的成型精度要求偏高，受限于目前的dlp型3d打印系统中投影光机分辨率，成型幅面较小；同时由于每次是从离型膜上剥离拉拔，受限于离型膜的材质弹性及拉拔力过大，成型幅面较小，每套齿科修复模型都需要被单独打印。因此，在提高打印机打印速度方面仍然充满挑战。

虽然dlp型3d打印系统在各个方面已经有长足进步，但是基于消费者仍然期望市场上能够出现实现大批量、快速以及最小化成本来制作齿科修复模型或其他类似工件的3d打印方法或dlp类型3d打印机。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种能批量化制作相似或相同工件的用于dlp型3d打印机的批量工件打印方法。本发明的另一个目的是提供能实施上述打印方法的用3d打印机。

根据上述的一个目的，本发明第一个方面提供一种dlp型3d打印机，该3d打印机包括：树脂槽，用于存储3d打印用的液态光敏树脂材料；成型承载台，设置于所述的树脂槽内且能够沿z轴方向移动，所述的成型承载台包括多孔网板，所述多孔网板沿垂直于z轴方向的第一xy平面延伸且能够同时保持由所述系统打印的多个工件，所述的多孔网板具有第一面积，所述的z轴方向为所述3d打印机的打印方向；dlp投影光机，被布置成能够朝向所述的成型承载台投影光图像以实现硬化位于所述多孔网板上的液态光敏树脂材料，所述的dlp投影光机位于所述成型承载台的上方且能够在平行于第一xy平面的第二xy平面内移动，所述的第二xy平面具有第二面积，所述的第二面积大于等于所述的第一面积；控制装置，用于创建传输给所述dlp投影光机的所述光图像以及控制所述投影光机、所述成型承载台的移动。

上述技术方案中，优选的，所述的dlp投影光机被配置成焦距可调。

上述技术方案中，优选的，所述的3d打印机还包括刮板，所述的刮板位于所述多孔网板的上方；所述的刮板被设置成能够在平行于第一xy平面的第三xy平面内移动，以实现将位于所述多孔网板上的液态光敏树脂材料刮平。

上述技术方案中，优选的，所述的3d打印机包括一移动装置上，所述的dlp投影光机安装在所述的移动装置上，所述的移动装置被构造成能够带动所述的dlp投影光机至少在所述的第二xy平面内分别沿x轴方向移动和沿y轴方向移动。

根据上述的另一个目的，本发明第二个方面提供一种上述dlp型3d打印机批量打印工件的方法，该方法包括步骤：

（s1）将待打印的批量工件的各个成像数据输入到所述的控制装置中以确定批量的三维打印模型，所述的控制装置将批量的三维打印模型排列在同一个xyz三维空间内以构建一个三维打印组合模型，其中，排列时相邻两个三维打印模型之间留存有间隙；

（s2）所述控制装置根据预设的打印层高度对三维打印组合模型沿z轴进行逐层切片以获得多张二维图片，每一张所述的二维图片代表所述三维打印组合模型上的一薄层；

（s3）所述控制装置将每张所述的二维图片分别分解成若干张子图片，对每个所述的子图片标示所在打印层的层数信息和所在打印层的二维平面位置信息；其中，所述的二维平面位置信息包括x轴位置信息和y轴位置信息；

（s4）所述的控制装置基于每个相同打印层中的若干张子图片中的二维平面位置信息编辑每个打印层中对应的若干张子图片的打印顺序；

（s5）所述控制装置按各打印层中对应的所述打印顺序控制所述的dlp投影光机移动到相应的位置，以实现打印出三维模型中对应的各个薄层；

（s6）待将全部的所述薄层打印完毕后，将各个打印工件分别从所述的多孔网板上脱模。

本发明的dlp型3d打印机以及批量工件打印方法能够有效控制和提高成型幅面、或实现批量工件的打印，也亦同时实现了打印效率的提高。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的一种dlp型3d打印机的结构示意图；

图2是根据本发明实施例提供的一种dlp型3d打印机在进行批量工件打印时的流程示意图；

图3-6是根据本发明实施例提供的一种dlp型3d打印机在批量打印工件时切片原理示意图，其中图中的“......”表述若干个正方体工件分或若干张二维图片，“~”表示省略画出其中的若干个子图片。

其中:100、dlp型3d打印机；10、树脂供应装置；11、树脂槽；12、成型承载台；121、多孔网板；122、刮板；123、升降机构；124、平移机构；20、投影光机；30、控制装置；31、控制器；32、控制屏幕；40、移动装置；41、x轴丝杠传动机构；42、y轴丝杠传动机构；43、z轴丝杠传动机构；411、x轴电机；412、x轴丝杠；421、y轴电机；422、y轴丝杠；431、z轴电机；432、z轴丝杠；1001、第一xy平面；1002、第二xy平面；1003、第三xy平面。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明具体的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

如图1所示的dlp型3d打印机100，该系统包括树脂供应装置10、带有光源的dlp投影光机20以及控制装置30。

树脂供应装置10，包括用于存储液态光敏树脂材料的树脂槽11、设置于树脂槽11内且能够沿打印方向（即z轴方向）移动的成型承载台12。成型承载台12包括沿第一xy平面1001（即垂直于打印方向的平面）延伸的多孔网板121。多孔网板121具有第一面积s1，借由该第一面积s1，多孔网板121能够同时保持由系统100打印的多个工件。多孔网板121上方设置有刮板122，刮板122被配置成在平移机构124的带动下能够在第三xy平面1003内移动，可移动的刮板122的作用是用于将位于多孔网板121上的液态光敏树脂材料刮平。本例中的成型承载台12被安装在一个能够沿z轴升降的升降机构123上，本例的升降机构123为一丝杆传动机构。多孔网板121能够借由该升降机构123上实现随打印层的位置而升降，即在dlp投影光机20每层投影完成后，输出信号给控制装置30，经过控制装置30输出运动信号给升降机构123，多孔网板121下降一个层厚，树脂材料从四周边缘及多孔网板121的孔中向上补充树脂。随后刮板122在平移机构124的带动移动一个多孔网板121的幅面大小距离，共同实现了下个打印层中的液态光敏树脂材料补充及涂铺，然后反馈信号给控制装置30指示光dlp投影光机20进行下一个层厚相关的运动及投影作业。

dlp投影光机20被布置成能够朝向成型承载台10投影光图像以实现硬化位于多孔网板121上且被光图像覆盖的光敏树脂材料。本例中，投影光机20被配置成焦距可调。

本例中，dlp投影光机20借由一支架（图中未示出）安装在移动装置40上，移动装置40被构造成能够带动dlp投影光机20分别沿x轴方向、沿y轴方向以及z方向移动。投影光机20在移动装置40的带动下将能够在具有第二面积s2的第二xy平面1002内平移，该第二面积s2大于等于多孔网板121的第一面积s1，即投影光机20的移动区域面积大于等级多孔网板121的面积；这样能够使得即使采用低分辨力的dlp投影光机，也可以打印幅面较宽的工件或者同时打印多个小尺寸工件。

移动装置40包括x轴丝杠传动机构41、y轴丝杠传动机构42以及z轴丝杠传动机构43。x轴丝杠传动机构41包括x轴电机411、在x轴电机411带动下实现可旋转地安装的x轴丝杠412以及与x轴丝杠412接合的沿着x轴丝杠能平移地运动的第一螺母（图中未示出），第一螺母构造成用于带动dlp投影光机20沿x轴方向移动。y轴丝杠传动机42构包括y轴电机421、由y轴电机421带动以实现可旋转地安装的y轴丝杠422和与y轴丝杠421接合的沿着y轴丝杠422能平移地运动的第二螺母（图中未示出），第二螺母构造成用于带动dlp投影光机20沿y轴方向移动。z轴丝杠传动机构43包括z轴电机431、在z轴电机431带动下实现可旋转地安装的z轴丝杠432和与z轴丝杠432接合的沿着z轴丝杠431能平移地运动的第三螺母（图中未示出），第三螺母构造成用于带动dlp投影光机20沿z轴方向移动。dlp投影光机20在xyz方向的三维移动，实现了成型幅面增大，精度可调，操作简单、精度高、适应范围强。

在其他实施方式中，移动装置也可以由非丝杆传动机构来替代，如齿轮移动机构，皮带移动机构等，一切能实现带动dlp投影光机在x轴、y轴及z轴方向上的精确移动的传动机构方式均可。

控制装置30由控制器31和控制屏幕32两部分构成，控制器31分别与升降机构123、平移机构124、移动装置40上的各个电机以及dlp投影光机20相信号连接，并控制这些部件的工作。本例中，控制装置30除了控制上述部件工作外，还需要制作切片图像等。

下面阐述一下上述dlp型3d打印机100在进行批量工件打印时所进行的过程，如图2所示：

首先，控制装置30先进行切片处理，具体为：第一步、将待打印的批量工件的各个成像数据输入到控制装置30中以确定批量的三维打印模型，控制装置30将批量的三维打印模型排列在同一个xyz三维空间内以构建一个三维打印组合模型，其中，排列时相邻两个三维打印模型之间留存有间隙；第二步、控制装置30根据预设的打印层高度（即在z轴方向的高度）对三维打印组合模型进行逐层切片以获得多张二维图片，每一张二维图片代表三维打印组合模型上的一薄层；再次，控制装置30将多张二维图片分解成若干张子图片，对每个所述的子图片标示所在打印层的层数信息和所在打印层的二维平面位置信息；其中，所述的二维平面位置信息包括x轴位置信息和y轴位置信息。

其次，编辑打印顺序：控制装置基30于每个相同打印层中的若干张子图片中的二维平面位置信息编辑每个打印层中对应的若干张子图片的打印顺序；

再次，打印各个薄层：控制装置30按各打印层中对应的打印顺序控制投影光机20移动到相应的位置，以实现打印出三维模型中对应的各个薄层；

最后，脱模：待将全部的薄层打印完毕后，将各个打印工件分别从多孔网板121上脱模。

下面以利用上述的3d打印机100同时批量打印若干个正方体工件为例，来详细介绍一下上述3d打印机100的整个工作过程。

首先，利用控制装置30制备传送给dlp投影光机20的切片图像：

s1、如图3-4所示，向控制装置30上输入基于待打印的多个正方体工件的各个成像数据确定批量的三维打印模型m1、m2……mn，控制装置30将批量的三维打印模型m1、m2……mn排列在同一个三维空间内以构建一个新的、宽幅较大的三维打印组合模型m0，排列时相邻两个三维打印模型之间留存有间隙d，所有批量打印的正方体工件对应的三维打印模型m1、m2……mn排布方向一致。

s2、如图5所示，控制装置30根据预设的打印层高度对三维打印组合模型m0沿打印方向进行逐层切片以获得多张二维图片p1、p2……pn，每一张二维图片p1、p2……pn代表三维打印组合模型m0上的一薄层；

s3、如图6所示，控制装置30将每张二维图片p1、p2……pn分别分解成若干张子图片p11、p12……p1m，p21，p22……p2m，……，pn1、pn2……pnm，对每个子图片标示所在打印层的层数信息（f）和所在打印层的二维平面位置信息（x，y）；其中，二维平面位置信息（x，y）包括x轴位置信息和y轴位置信息；

s4、控制装置30基于每个相同打印层中的若干张子图片中的二维平面位置信息（x，y）编辑每个打印层中对应的若干张子图片的打印顺序；

s5、控制装置30按各打印层中对应的打印顺序从起始层到最上层控制投影光机20移动到相应的位置，以实现打印出三维组合模型m0中对应的各个薄层；

s6、待将全部的薄层打印完毕后，将多个正方体工件分别从多孔网板121上脱模。

上述打印过程中，投影光机20的移动完全依靠移动装置40的带动实现。在执行步骤s5中，每完成一层薄片的打印，多孔网板121在升降机构123的带动下向下降一个薄层对应的厚度，树脂槽11内的液态光敏树脂材料从多孔网板121的网孔以后周围逸到多孔网板121的上侧并覆盖以完成的打印薄层，刮板122随后将覆盖在多孔网板121上的液态光敏树脂材料刮平，投影光机20按照当前层的打印顺序依次移动直至完成待打印层的打印。

投影光机20在对各个子切片图像进行投影时，控制装置30需要将投影光机20调节焦距或在移动装置40的z轴丝杠传动机构43带动下沿z轴方向移动到能满足对应子切片图像投射的分辨率要求。

本发明的dlp型3d打印机能够在采用低成本、低分辨率的投影光机条件下，快速实现批量工件的打印。

尽管参照目前被认为是实践上示例性的实施方式描述了本公开，但应当理解的是，本发明不限于所公开的实施方式，相反地，本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同安排。因此，应当理解的是，前述实施方式是示例性的，不以任何方式限制本公开。