一种可控制打印树脂温度的3D打印机的制作方法

一种可控制打印树脂温度的3d打印机
技术领域
[0001]
本申请属于3d打印机技术领域，尤其是涉及一种可控制打印树脂温度的3d打印机。


背景技术：

[0002]
目前基于面投影微立体光刻（dlp）3d打印技术中，通常都采用dmd微镜片矩阵的方式来提供曝光的图像。dmd芯片集成大量的微镜片，通过控制微镜片的偏转角度实现单像素点的开关，通过开启与关闭的时间实现灰阶。但是，由于微镜片是正方形的，而且各个微镜片中存在一定的间隙，这就导致在一整个曝光区域中，光的填充是不完全的，存在着无数的小间隙。而这会导致在一个平面内，打印树脂各个点接受到的光强不均匀，从而导致光未填充区域的打印树脂固化程度低于完全填充区域，从而导致未填充区域的打印树脂交联度较低，打印成品内部各xy平面内的结晶结构有所不同，形成一个典型的光栅结构（如图1所示），造成打印样品在透光时会产生衍射条纹，从而产生色散问题，影响最终打印成品的性能。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型要解决的技术问题是：为解决现有技术中基于面投影微立体光刻3d打印技术中难以避免出现上述打印间隙的问题，从而提供一种可控制打印树脂温度的3d打印机。
[0004]
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005]
一种可控制打印树脂温度的3d打印机，包括：
[0006]
树脂容纳装置，所述树脂容纳装置中间设置有往上开口的树脂槽，上述树脂槽用于容纳打印树脂；所述树脂槽的侧壁内形成有中空，所述中空用于容纳液体；
[0007]
加热装置，设置在所述中空内，用于对所述中空内的液体加热；
[0008]
温度测试装置，设置在所述中空内，用于测量所述中空内的液体的温度；
[0009]
温控装置，与所述加热装置、所述温度测试装置电连接，以使所述加热装置和所述温度测试装置形成pid调节。
[0010]
优选地，本实用新型的可控制打印树脂温度的3d打印机，所述树脂容纳装置上设有通孔，所述加热装置和温度测试装置能够从所述通孔伸入所述中空内。
[0011]
优选地，本实用新型的可控制打印树脂温度的3d打印机，所述液体为硅油。
[0012]
优选地，本实用新型的可控制打印树脂温度的3d打印机，所述加热装置为加热棒。
[0013]
优选地，本实用新型的可控制打印树脂温度的3d打印机，所述温度测试装置设置为热电偶。
[0014]
优选地，本实用新型的可控制打印树脂温度的3d打印机，所述树脂槽侧壁的左右两侧上端分别设置有所述通孔，所述加热装置与温度测试装置分别穿过所述树脂槽侧壁左右两侧上端的通孔伸入所述液体内。
[0015]
优选地，本实用新型的可控制打印树脂温度的3d打印机，所述温度测试装置调节所述加热装置的加热温度为39℃-41℃。
[0016]
优选地，本实用新型的可控制打印树脂温度的3d打印机，所述温控装置为单片机或plc。
[0017]
优选地，本实用新型的可控制打印树脂温度的3d打印机，所述加热棒采用电加热，所述温度测试装置根据测得温度反馈电信号给所述温控装置，所述温控装置再改变通入所述加热棒的电流大小来控制所述加热棒的热功率。
[0018]
本实用新型的有益效果是：设置了控温装置，从而可以提升打印树脂的温度，能使得自由基更多的扩散进入dmd光的缝隙中，从而提高光的未填充缝隙处树脂的固化程度，从而提高打印成品xy平面内树脂的固化均匀度，保证打印成品的质量。
附图说明
[0019]
下面结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步说明。
[0020]
图1为传统dlp 3d打印机打印的成品内部形成光栅结构的示意图；
[0021]
图2为本实用新型可控制打印树脂温度的3d打印机的控温装置与树脂容纳装置的示意图；
[0022]
图3为自由基扩散速率与打印树脂温度的函数图；
[0023]
图4为在某一较低温度下自由基进入dmd光的缝隙的状况示意图；
[0024]
图5为在某一较高温度下自由基进入dmd光的缝隙的状况示意图。
[0025]
图中的附图标记为：
[0026]
1ꢀ树脂容纳装置
[0027]
2ꢀ打印树脂
[0028]
3ꢀ液体
[0029]
4ꢀ温控装置
[0030]
5ꢀ加热装置
[0031]
6ꢀ温度测试装置
[0032]
11ꢀ树脂槽
[0033]
12ꢀ中空
[0034]
13ꢀ通孔。
具体实施方式
[0035]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0036]
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等
的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0037]
在本申请的描述中，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，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0038]
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请的技术方案。
[0039]
实施例
[0040]
本实施例提供一种，如图1所示，包括：
[0041]
如图2所示，本实用新型可控制打印树脂温度的3d打印机包括树脂容纳装置1以及打印树脂2，所述树脂容纳装置1中间设置有往上开口的树脂槽11，所述打印树脂2容置于所述树脂槽11内，所述树脂槽11的侧壁内设置为中空12，且所述树脂槽11侧壁的上端设置有与所述中空12相通的通孔13，所述3d打印机还包括一温控装置，所述温控装置包括置于所述树脂槽中空12侧壁内的可被加热并能导热的液体3、用于进行控制运算的温控装置4（可以为单片机或plc）、与所述温控装置4连接并受温控装置4控制对所述液体3加热的加热装置5、用于测试所述液体3温度并反馈给温控装置4的温度测试装置6，所述温度测试装置6也与所述温控装置4连接，所述加热装置5以及温度测试装置6通过所述通孔13伸入所述液体3内。
[0042]
在本实施例中，较佳的，所述液体3设置为硅油，且为高质量硅油；所述加热装置5设置为加热棒；所述温度测试装置6设置为热电偶或温度传感器。在其他实施例中，所述液体3、加热装置5以及温度测试装置6也可以为其他公知可行的设计。
[0043]
较佳的，所述树脂槽11侧壁的左右两侧上端分别设置有所述通孔13，所述加热装置5与温度测试装置6分别穿过所述树脂槽11侧壁左右两侧上端的通孔13伸入所述液体3内，从而避免两者接触干涉。
[0044]
如图3所示，dlp是光引发自由基聚合反应，而自由基的扩散速率与打印树脂2的温度有一个相关的函数关系，简而言之，在其他条件一定的情况下，改变打印树脂2的温度，可以改变自由基的扩散速率。从图4与图5的对比也可以看出，当所述打印树脂2处于一较低温度时，进入dmd光的缝隙的自由基比较少（如图4所示）；当调整使得所述打印树脂2处于一合适的较高温度时，进入dmd光的缝隙的自由基明显大大增加（如图5所示）。
[0045]
本实用新型的工作原理为：
[0046]
所述加热装置5和所述温度测试装置6形成pid调节，温度测试装置6（热电偶）测量液体3（硅油）的温度并反馈给温控装置4，温控装置4根据反馈的温度控制所述加热装置5（加热棒）对液体3（硅油）加热，通过加热硅油而使得整个树脂容纳装置1的温度上升，即使得树脂槽11内的打印树脂2温度升高，如此，使得自由基的扩散速率大大加快，从而使得更多的自由基扩散进入dmd光的缝隙中，光的未填充缝隙处树脂的固化程度大大提高，打印成品的xy平面内树脂的固化均匀度大大提高。
[0047]
经测试，以30℃、40℃、50℃、60℃等温度为变量进行实验，可发现当温度提升至40℃及以上后，从衍射光斑来看，打印树脂2未经温度控制得到的打印成品，存在多级衍射光
斑，而经过温度处理得到的打印成品，基本不存在任何衍射光斑，即是说，当打印树脂2的温度达到40℃及以上后，更多的自由基扩散进入dmd光的缝隙中，光的未填充缝隙处树脂的固化程度大大提高，打印成品的xy平面内树脂的固化均匀度基本一致。
[0048]
所以当热电偶测试到硅油的温度达到40度并反馈给温控装置4后，温控装置4控制加热棒暂停对硅油的加热，当热电偶测试到硅油的温度低于40度并反馈给温控装置4后，温控装置4控制加热棒继续对硅油加热。
[0049]
需要说明的是，本实施例中所述加热装置5和所述温度测试装置6形成pid调节为现有常规的pid调节方式，不涉及软件上的改进。
[0050]
在本实施例中，较佳的，所述温控装置4控温调节精度设置为+/
-ꢀ
1℃，从而可以更精准地控制打印树脂2的温度。即所述温度测试装置6调节所述加热装置5的加热温度为39℃-41℃。
[0051]
优选地，本实施例的可控制打印树脂温度的3d打印机，所述温控装置4为单片机或plc。
[0052]
优选地，本实施例的可控制打印树脂温度的3d打印机，所述加热棒采用电加热，所述温度测试装置6根据测得温度反馈电信号给所述温控装置4，所述温控装置4再改变通入所述加热棒的电流大小来控制所述加热棒的热功率。
[0053]
以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。