一种光固化3d打印系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种3D打印系统，特别是一种光固化3D打印系统。
【背景技术】
[0002]3D打印技术，即增材制造技术的别称。通常的实现方式有熔融挤出、光固化、粉末烧结等类型。其中光固化3D打印技术，是结构较为简易而精度较高的一种方案。现有的光固化3D打印设备，通常以光敏树脂为耗材，通过DLP投影、激光扫描或液晶透射屏幕遮罩等方式，将包含特定图形信息的光投射至一个成型面，从而将位于此成型面的光敏树脂依据需要，有选择地固化，从而构成打印件的一个截面。随后，通过升降打印件，在其端面不断增加新的固化界面，从而最终实现具有较大体积的打印件。但是，无论是采用DLP投影方式、激光振镜扫描方式，还是液晶透射屏幕遮罩方式实现光固化成型，其最大成型尺寸都受到器件规格的局限。例如，DLP投影方式下，当DLP成像元件(即DMD器件)的分辨率(像素点阵)不变时，投影获得的图形范围尺寸越大，则每个像素所对应的固化成型尺寸也就越大，相应地，获得的打印成品将更粗糙；在激光振镜扫描方式下，由于聚焦场镜只能在特定尺寸范围内保证聚焦光斑大小理想，一旦超过此尺寸范围，将会造成光斑的尺寸差异增大，影响打印成品的精度；在液晶透射屏幕遮罩方式下，液晶屏自身的分辨率及其尺寸，也同样会制约着打印成品的效果。总之，在已知的主要光固化3D打印设备中，尺寸与精细程度，是一对互相制约、限制的元素。
【发明内容】
[0003]基于现有技术中存在的前述问题，本发明旨在提供一种光固化3D打印系统，能够在不影响打印成品精细程度的前提下，获得更大的成型尺寸，或者在不减少成型尺寸的前提下，获得更加精细的打印效果。
[0004]为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案:一种光固化3D打印系统，所述系统包括光敏液体材料槽，用于承载光敏液体材料，其大致形状为具备一定深度的有壁容器，并有具备一定面积的平坦底部，且所述光敏液体材料与所述平坦底部的接触面构成成型面；照射单元，能够在计算机控制下将包含特定图形信息的光照射向所述光敏液体材料槽并在所述成型面上清晰成像，从而将从所述成型面起的一定厚度内的光敏液体材料以所述特定图形信息限定的形状固化；工作台，能够伸入所述光敏液体材料槽并接触到所述光敏液体材料，且能够粘附被固化的所述光敏液体材料；升降机构，能够在与所述成型面相垂直的方向上移动所述工作台，使之接近或远离所述成型面；以及旋转机构。
[0005]进一步地，所述旋转机构，能够以垂直于所述成型面的一根直线为旋转轴进行旋转。
[0006]进一步地，所述旋转机构的旋转轴线与成型面的交点，位于所述照射单元在所述成型面上清晰成像的范围之内或恰好位于其边界上。
[0007]进一步地，所述旋转机构能够在计算机控制下，以特定的速度、角度，在所述照射单元对所述成型面发光的间隙进行旋转。
[0008]进一步地，所述照射单元安装在所述旋转机构上，能够跟随所述旋转机构转动。
[0009]进一步地，所述工作台安装在所述旋转机构上，能够跟随所述旋转机构转动。
[0010]进一步地，所述旋转机构装有分度头。
[0011]进一步地，所述照射单元包括DMD器件、透镜组、光源，且所述光源为氙灯或发光波段包含350nm到455nm之间的至少I个特定波长的LED光源。
[0012]所述照射单元也可以包括半导体激光器、振镜与聚焦镜，且所述半导体激光器的发光波长在350nm到455nm之间。
[0013]所述照射单元还可以包括液晶透射屏幕、LED光源，且所述LED光源的发光波段包含350nm到455nm之间的至少I个特定波长。
[0014]进一步地，所述光敏液体为能够在350nm至455nm之间至少I个特定波段光线照射下固化的光敏树脂。
[0015]进一步地，所述工作台与所述升降机构的固定连接方式为由电路控制的电磁铁吸附，且当电路执行特定操作时，连接能够被解除，所述工作台能够脱离所述升降机构。
[0016]进一步地，所述工作台与所述旋转机构的固定连接方式为由电路控制的电磁铁吸附，且当电路执行特定操作时，连接能够被解除，所述工作台能够脱离所述旋转机构。
[0017]本发明所涉及的光固化3D打印系统，通过加入旋转机构，在单次照射尺寸与精度固定的前提下，能够使工作台与照射机构产生相对运动，从而实现依次照射以扩大成型尺寸的目的。
【附图说明】
[0018]附图1为本发明的一种实施例中利用旋转运动增加成型面积范围的示意图。
[0019]附图2为本发明的一种实施例中工作台与升降机构的结构示意图。
[0020]附图3为本发明的一种实施例中工作台、升降机构与旋转机构的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的描述。
[0022]本发明所涉及的光固化3D打印系统是一种包含旋转机构的光固化3D打印系统。旋转机构的功能在于使工作台或照射单元能够以一条垂直于成型面的直线为轴进行旋转。
[0023]打印开始时，工作台将处于特定的起始位置，即工作台的底面与光敏液体材料槽内的成型面极其贴近，仅留有一个薄层的间隙。当照射单元开始照射时，这一薄层间隙内的光敏液体即能在较短时间内被固化。
[0024]当一个薄层的光敏液体被固化后，传统的光固化3D打印方案通常直接提升工作台，使得这一层光敏液体固化物粘附在工作台上，与之共同提升一段极小的距离，从而在固化物的底面与成型面之间再次形成一个薄层间隙，从而能够重复照射一一提升一一照射的过程，进而形成具有一定高度的固化打印件。
[0025]然而在本发明的技术方案中，由于旋转机构的存在，照射单元进行一次照射之后，打印系统能够不立即提升工作台，而是通过旋转工作台(以及附着在上的光敏液体固化物)或者旋转照射单元，并且随即进行一次新的照射。
[0026]在照射单元单次成像范围不变的前提下，在照射单元向成型面照射的间隙加入一次或多次旋转运动，从整体效果看，将会显著地扩大照射单元成像的范围。如图1所示，通过若干次旋转，照射单元的成像范围可以轻易地增加一倍乃至数十倍。
[0027]在本发明的一个实施例中，光固化3D打印系统包括一个光敏树脂材料槽、一个照射单元、一个工作台、一个升降机构与一个旋转机构。
[0028]其中光敏树脂材料槽为一个带壁的平底容器，且底部透明，能够使紫外光、蓝紫光或纯蓝光通过。照射单元能够在所连接的计算机控制下，将特定形状的图形投射向光敏树脂材料槽底部与光敏树脂所接触处形成的成型面且在此面上清晰成像。
[0029]其中照射单元安装在装有分度头的旋转机构上，能够以一根垂直于成型面的直线为轴心进行精确的旋转。
[0030]工作台安装在升降机构上，因而升降机构能够带动工作台共同沿着与成型面垂直的方向进行上下运动。
[0031]照射单元的旋转轴与成型面的交点，始终位于照射单元进行单次照射在成型面上清晰成像的范围内部或其边界上。
[0032]如附图1所示，照射单元(I)能够在成型面上的某个特定区域(3)进行清晰成像，且照射单元的旋转轴(2)位于该区域的边界线上，在照射单元对该区域进行照射之后，照射单元沿旋转轴(2 )旋转特定角度，例如180度，则此时照射单元能够在成型面上一个新的特定区域(4)进行清晰成像。当照射单元旋转角度不恰好为180度或360度时，则前一成像区域和后一成像区域的非重叠面积将会减小，但仍然可以通过特定的算法，在有限的转动次数内，实现显著的总成型面积增长。
[0033]在本发明的另一个实施例中，光固化3D打印系统具有与前一实施例近似的结构，所区别之处在于工作台，而非照射单元，安装在装有分度头的旋转机构上，且旋转机构安装在升降机构上。因此，工作台既能够进行升降运动，又能够进行旋转运动。同样地，工作台的旋转轴与成型面的交点，始终位于照射单元进行单次照射在成型面上清晰成像的范围内部或其边界上。
[0034]仍如附图1所示，照射单元(I)能够在成型面上的某个特定区域进行清晰成像，从而将此范围内的特定部分光敏树脂固化，进而粘附在工