一种快速打印光学系统的制作方法

本技术涉及光学打印的，尤其是涉及一种快速打印光学系统。

背景技术：

1、目前，随着技术的发展，光固化成型的3d打印技术日趋成熟，与市场上主流的fdm3d打印模式相比，光固化成型具有更高的打印精度和更快的打印速度。

2、现有的光固化打印技术主要包括sla立体光刻技术、dlp光固化技术和lcd光固化技术，由于采用了逐层打印的运动方式，致使打印模型普遍存在分层现象，使得模型成型精度较低，且由于sla立体光刻技术采用的是逐点固化原理、dlp和lcd光固化技术在逐层固化过程中需完成脱膜过程，因此以上三种工艺仍然存在打印速度慢的问题。

3、相关技术中采用连续液面成型技术，技术成型精度高、打印速度快，且由于采用的是“自下而上”的运动方式，具有节省树脂、能耗低等特点，但相关技术中连续液面成型技术造价昂贵，打印成本较高，因此不利于消费级应用的推广。对此情况有待进一步改善。

技术实现思路

1、为了解决现有的使用连续液面成型技术进行打印时成本较高的问题，本技术提供一种快速打印光学系统，采用如下的技术方案：

2、一种快速打印光学系统，包括：

3、树脂槽；

4、承载体；

5、构建板，所述构建板包括半渗透元件，所述半渗透元件包括构建表面，所述承载体和所述构建表面限定出构建区域，所述构建区域中填充有可聚合液体材料，所述可聚合液体材料与所述构建表面接触；

6、准直光源模块，用于发射平行光源，所述准直光源模块采用lcd屏进行光学投影；

7、透光元件，可供平行光源通过，用于保护所述准直光源系统；

8、风压控制模块，所述透光元件、所述半渗透元件与树脂槽侧壁之间形成风道；所述风压控制模块用于在所述风道之间送风，以生成所述聚合抑制剂，并带走所述透光元件和所述半渗透元件之间的热量；其中，所述聚合抑制剂通过所述半渗透元件的部分与所述可聚合液体材料接触形成聚合抑制区域；

9、所述准直光源模块发出的平行光源依次通过透光元件、聚合抑制剂、半渗透元件，照射在所述构建区域，以由所述可聚合液体材料形成固体聚合物；在将所述承载体提升至远离所述构建表面时，产生在所述固体聚合物和所述构建表面之间的后续构建区域。

10、通过采用上述技术方案，通过lcd屏应用连续液面成型技术，需要lcd屏贴近可聚合液体材料才能起到固化可聚合液体材料的作用，本技术通过lcd屏准直光源模块发射平行光源，然后通过透光元件、聚合抑制剂和半渗透元件，使可聚合液体材料形成固体聚合物，通过可供聚合抑制剂通过的半渗透元件，然后在透光元件和半渗透元件之间设置聚合抑制剂，使聚合抑制剂通过半渗透元件与可聚合液体材料接触形成聚合抑制区域，使得lcd屏可以贴近可聚合液体材料，并且在lcd屏与可聚合液体材料中形成聚合抑制区域从而避免了固化聚合物部分和透光元件之间的粘连，保证lcd屏准直光源模块的平行聚光效果，另一方面，相比于传统的lcd光固化技术，不需要在可聚合液体材料回流之后进行重新定位，有利于可聚合液体材料的快速回流补充；由于半渗透元件一般厚度较小，且与透光元件之间存在一定距离，因此半渗透元件中部没有支撑作用，且由于打印过程中产生的聚合热，由于热累计效应会在中部产生高温现象，导致半渗透元件发生一定程度的变形，从而影响打印精度，本技术通过风压控制模块，一方面用于生成具有一定压强的聚合抑制剂平行流体，另一方面可以为半渗透元件提供一定的支撑作用，防止半渗透元件变形，并且能够连续带走打印过程中产生的聚合热，防止半渗透元件由于高温导致变形的问题，同时，本技术只通过一套风压控制系统提供聚合抑制剂、对半渗透元件的支撑以及散热，进一步降低了成本。

11、可选的，所述风压控制系统包括吹风单元和吸风单元，所述吹风单元设置在所述透光元件一侧，所述吸风单元设置在所述透光元件远离所述吹风单元的另一侧，所述吹风单元与所述透光元件之间、所述吸风单元与所述透光元件之间设置有导流罩，所述导流罩朝远离所述透光元件的方向半径逐渐增大。

12、通过采用上述技术方案，风压控制模块包括吹风单元和吸风单元，通过在透光元件的一侧吹风，另一侧吸风，使透光元件和半渗透元件之间形成平行风，通过设置导流罩，增加风在进入透光元件和半渗透元件之间时的流速，从而更便于带走热量，并且，通过风压对半渗透元件起到支撑作用。

13、可选的，所述吸风单元设置有温度传感器，所述温度传感器用于采集穿过所述风道的出风温度，以根据所述出风温度调节送风温度。

14、通过采用上述技术方案，本技术在吸风单元设置温度传感器，以在吸风单元检测穿过风道的出风温度，从而利用出风温度调节送风温度，防止温升导致温度超过可聚合液体的降解温度。

15、可选的，所述系统还包括变形检测模块，所述变形检测模块用于检测所述半渗透元件的变形情况，其中，所述变形情况包括向上变形和向下变形；

16、所述吹风单元和所述吸风单元之间存在功率差，当所述半渗透元件向下变形时，系统控制所述吹风单元的吹风功率大于所述吸风单元的吸风功率，使所述透光元件和所述半渗透元件之间形成正压；当所述渗透元件向上变形时，系统控制所述吹风单元的吹风功率小于所述吸风单元的吸风功率，使所述透光元件和所述半渗透元件之间形成负压。

17、通过采用上述技术方案，由于在光学打印的过程中，半渗透元件中部没有支撑作用，且由于打印过程中产生的聚合热，热累计效应会在中部产生高温现象，导致半渗透元件中部发生一定程度的向下变形；而由于在光学打印的过程中，当承载体上升过程中，若出现粘连，则可能带动半渗透元件向上移动，导致半渗透元件中部发生一定程度的向上变形；无论半渗透元件向上变形或者向下变形，均会影响打印精度。本技术通过设置变形检测模块检测半渗透元件的变形情况，通过控制吹风单元和吸风单元的功率，使吹风单元和吸风单元之间存在风速差，当半渗透元件向下变形时，使透光元件和半渗透元件之间形成正压，从而对半渗透元件下部起到支撑；当半渗透元件向上变形时，使透光元件和半渗透元件之间形成负压，从而减小半渗透元件的变形。

18、可选的，所述变形检测模块包括成像单元和第一分析单元，所述成像单元嵌设在所述风道侧壁，用于拍摄所述半渗透元件的目标图像；所述第一分析单元用于对所述目标图像进行分析，并得到所述半渗透元件的变形情况，其中，所述变形情况包括向上变形和向下变形。

19、通过采用上述技术方案，本技术通过设置成像模块和第一分析单元，用于拍摄半渗透元件的目标图像并对图像进行分析，得到半渗透元件的变形情况，通过控制吹风单元和吸风单元的功率，使吹风单元和吸风单元之间存在风速差，当半渗透元件向下变形时，使透光元件和半渗透元件之间形成正压，从而对半渗透元件下部起到支撑；当半渗透元件向上变形时，使透光元件和半渗透元件之间形成负压，从而减小半渗透元件的变形。

20、可选的，所述变形检测模块包括第二分析单元和多个激光位移传感器，多个所述激光位移传感器嵌设在所述风道侧壁的不同角度，用于发射激光并接收反馈信号；所述第二分析单元用于对所述反馈信号进行分析，并得到所述半渗透元件的变形情况，其中，所述可聚合液体材料在所述激光波长的范围内硬化程度低，所述变形情况包括向上变形和向下变形。

21、通过采用多个激光位移传感器，检测半渗透元件的变形情况，其中，可聚合液体材料在所述激光波长的范围内硬化程度低，从而激光位移传感器的激光对打印的影响较小，通过设置第二分析单元对半渗透元件的变形情况进行分析，得到所述半渗透元件的变形情况，然后通过控制吹风单元和吸风单元的功率，使吹风单元和吸风单元之间存在风速差，当半渗透元件向下变形时，使透光元件和半渗透元件之间形成正压，从而对半渗透元件下部起到支撑；当半渗透元件向上变形时，使透光元件和半渗透元件之间形成负压，从而减小半渗透元件的变形。

22、可选的，所述准直光源模块包括第一阵列光源、第一阵列透镜和第一lcd屏，所述第一阵列光源发出的光线通过所述第一阵列透镜，形成平行光源投射到第一lcd屏上。

23、可选的，所述准直光源模块包括第二阵列光源、第二阵列透镜、第一菲涅尔透镜和第二lcd屏，所述第二阵列光源发出的光线通过所述第二阵列透镜和菲涅尔透镜，形成平行光源投射到第二lcd屏上。

24、可选的，所述准直光源模块包括cob光源、光学准直透镜和第三lcd屏，所述cob光源发出的光线通过所述光学准直透镜，形成平行光源投射到第三lcd屏上。

25、可选的，所述准直光源模块为lcd芯片光机。

26、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

27、1.本技术通过风压控制模块，一方面用于生成具有一定压强的聚合抑制剂平行流体，另一方面可以为半渗透元件提供一定的支撑作用，防止半渗透元件变形，并且能够连续带走打印过程中产生的聚合热，防止半渗透元件由于高温导致变形的问题，同时，本技术只通过一套风压控制系统提供聚合抑制剂、对半渗透元件的支撑以及散热，进一步降低了成本；

28、2.本技术通过设置成像模块和第一分析模块，用于拍摄半渗透元件的目标图像并对图像进行分析，得到半渗透元件的变形情况，通过控制吹风单元和吸风单元的功率，使吹风单元和吸风单元之间存在风速差，当半渗透元件向下变形时，使透光元件和半渗透元件之间形成正压，从而对半渗透元件下部起到支撑；当半渗透元件向上变形时，使透光元件和半渗透元件之间形成负压，从而减小半渗透元件的变形；

29、3.本技术通过采用多个激光位移传感器，检测半渗透元件的变形情况，其中，可聚合液体材料在所述激光波长的范围内硬化程度低，从而激光位移传感器的激光对打印的影响较小，通过设置第二分析单元对半渗透元件的变形情况进行分析，得到所述半渗透元件的变形情况，然后通过控制吹风单元和吸风单元的功率，使吹风单元和吸风单元之间存在风速差，当半渗透元件向下变形时，使透光元件和半渗透元件之间形成正压，从而对半渗透元件下部起到支撑；当半渗透元件向上变形时，使透光元件和半渗透元件之间形成负压，从而减小半渗透元件的变形。