一种基于光敏树脂的3d打印装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于光敏树脂的3D打印装置，包括光敏树脂容器、成型光源以及打印基板；所述光敏树脂容器的底板为透明材质，所述成型光源置于光敏树脂容器的底板的正下方；所述打印基板可在驱动装置的驱动下从所述光敏树脂容器的正上方垂直进出光敏树脂容器。本发明基于光敏树脂的3D打印装置基于阵列排布的照射光源；通过控制照射光源的亮和灭以及光源基体的转动，可以实现照射光源的从点到线再到面的运动，并通过打印基板的垂直方向运动的配合，实现连续大面积打印成型，打印效率高；通过控制光源基体上的照射光源的密度以达到打印精度的统一，使得打印出来的物品表面光洁，质量好。
【专利说明】
一种基于光敏树脂的3D打印装置
技术领域
[0001]本发明涉及3D打印领域，特别是一种基于光敏树脂的3D打印装置。
【背景技术】
[0002]3D打印机或称作快速成型机，是一种电脑输出设备，可以将电脑内储存的数据永久地输出为立体物体。3D打印机的种类很多，常用的有:以粉末-粘合剂为基本原理的三维打印技术(3DP)、熔融沉积造型技术(FDM)、激光立体印刷术(SLA)、数字化光照加工技术(DLP)、选择性激光烧结技术(SLS)、选择性激光熔化技术(SLM)、电子束熔化技术(EBM)、层压制造技术(LLM)、气溶胶打印技术(Aerosolprinting)、生物绘图技术(B1plotter )、高分子喷射技术(Polymer Jetting)、立体印刷术(Micro Stereolithography)。
[0003]目前市场上以光敏树脂为原料的快速成型机或3d打印机都是以激光或者投影机为光源。投影机光源不均匀，无法保证整个打印区域光照强度一致，从而导致打印出来的物体尺寸偏差过大。激光以振镜扫描方式照射打印区域，当打印范围或者截面较大时打印速度比较慢;而且目前3D打印机使用激光的光斑直径难以做到0.05mm以下，所以打印出来的物体表面比较粗糙，容易看到比较明显的纹路。
【发明内容】
[0004]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种结构简单、打印精度高的3D打印装置。
[0005]技术方案:为实现上述目的，本发明的基于光敏树脂的3D打印装置包括光敏树脂容器、成型光源以及打印基板;所述光敏树脂容器的底板为透明材质，所述成型光源置于光敏树脂容器的底板的正下方;所述打印基板可在驱动装置的驱动下从所述光敏树脂容器的正上方垂直进出光敏树脂容器。
[0006]进一步地，所述成型光源包括光源基体以及密集分布在所述光源基体上的多个照射光源。
[0007]进一步地，所述光源基体可相对于所述光敏树脂容器转动，转动中心竖直。
[0008]进一步地，所述光源基体上远离其转动中心处的照射光源的数量高于靠近其转动中心处的照射光源的数量。
[0009]进一步地，所述驱动装置包括丝杆、导杆、基板支架以及电机，所述打印基板安装在基板支架上，基板支架由所述丝杆驱动沿所述导杆上下运动。
[0010]进一步地，还包括用于对所述成型光源供电的供电电源。
[0011]进一步地，所述供电电源包括同心设置的固定太阳轮和转动太阳轮、以及同心安装且相对固定的第一行星轮和第二行星轮，所述转动太阳轮与所述光源基体同步转动;所述固定太阳轮与第一行星轮啮合，所述转动太阳轮与第二行星轮啮合;所述固定太阳轮包括上下叠放的固定正极齿轮与固定负极齿轮，两者之间设有绝缘材料;所述转动太阳轮包括上下叠放的转动正极齿轮与转动负极齿轮，两者之间设有绝缘材料;所述第一行星轮包括上下叠放的第一行星正极齿轮与第一行星负极齿轮，两者之间设有绝缘材料;所述第二行星轮包括上下叠放的第二行星正极齿轮与第二行星负极齿轮，两者之间设有绝缘材料；第一行星正极齿轮与第二行星正极齿轮连通以将所述固定正极齿轮的电输送至转动正极齿轮，第一行星负极齿轮与第二行星负极齿轮连通以将固定负极齿轮的电输送至转动负极齿轮。
[0012]进一步地，所述供电电源包括相对于所述光敏树脂容器固定的圆柱形的电源本体以及可围绕所述电源本体的外圆周滑动的输出端，所述电源本体的外圆周上设有多圈圆环状的金属条带，所述输出端上设有与金属条带数目相等的电刷，在输出端相对于所述电源本体的外圆周滑动时，所述电刷始终与所述金属条带接触，且每个电刷分别与不同的金属条带接触。
[0013]进一步地，所述供电电源还包括中心齿轮、系杆以及行星齿轮，所述中心齿轮相对于所述光敏树脂容器固定，所述系杆可相对于所述中心齿轮转动，其转动中心与所述中心齿轮的中心轴重合;所述行星齿轮与所述中心齿轮啮合，且行星齿轮安装在系杆上且可相对于所述系杆转动;所述电源本体相对于所述中心齿轮固定，所述输出端相对于所述系杆固定。
[0014]有益效果:本发明的基于光敏树脂的3D打印装置基于阵列排布的照射光源，光照强度均匀；通过控制照射光源的亮和灭以及光源基体的转动，并通过打印基板的垂直方向运动的配合，可以实现照射光源的从点到线再到面的运动，实现连续大面积打印成型，打印效率高;通过控制光源基体上的照射光源的密度以达到打印精度的统一，使得打印出来的物品表面光洁，质量好。
【附图说明】
[0015]附图1为基于光敏树脂的3D打印装置的结构图；
[0016]附图2为第一种供电电源的结构图；
[0017]附图3为第二种供电电源的结构图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0019]如附图1所示的基于光敏树脂的3D打印装置，包括光敏树脂容器1、成型光源2以及打印基板3;所述光敏树脂容器I的底板为透明材质，所述成型光源2置于光敏树脂容器I的底板的正下方;所述打印基板3可在驱动装置4的驱动下从所述光敏树脂容器I的正上方垂直进出光敏树脂容器I。
[0020]基于上述打印装置的结构，其打印原理为:由于光敏树脂容器I的底板为透明材质，成型光源2可透过底板照射光敏树脂容器I中的光敏树脂使其凝结成型，刚开始打印基板3靠近光敏树脂容器I的底板，成型光源2照射底板与打印基板3之间的一层光敏树脂，使其成型为预定形状，然后打印基板3在驱动装置4的驱动下上升一小段距离，使得已打印出的第一层图形与底板之间有一层光敏树脂，成型光源2继续照射该层光敏树脂使其成型为第二层的预定形状，如此往复，一层一层打印直至打印出预定物体。
[0021]所述成型光源2包括光源基体以及密集分布在所述光源基体上的多个照射光源。所述光源基体可相对于所述光敏树脂容器I转动，转动中心竖直。通过在光源基体上设置密集分布的照射光源，可以通过电脑同时控制多个照射光源同时进行照射，实现同时大面积的打印，提高打印效率，通过控制光源基体转动，可以实现照射光源对光敏树脂照射点的从点到线再到面的运动，实现高精度连续打印成型，精度高，且打印出的物体表面平滑。
[0022]为了实现打印出物体靠近光源基体中心处与远离光源基体中心处打印精度的统一，所述光源基体上远离其转动中心处的照射光源的数量高于靠近其转动中心处的照射光源的数量，这样可以弥补光源基体转动时靠近转动中心与远离转动中心处照射光源的运动线速度不一致导致的打印精度不一的情况，使得单位时间内光敏树脂容器I的底板上不同半径处接收到的光源次数近似相等。
[0023]所述驱动装置4包括丝杆41、导杆42、基板支架43以及电机44，所述打印基板3安装在基板支架43上，基板支架43由所述丝杆41驱动沿所述导杆42上下运动。
[0024]为了给成型光源2供电，还包括用于对所述成型光源2供电的供电电源5，为了防止光源基体连续转动造成绞线，需要对电源进行特殊设计。
[0025]在第一种实施例中，如图2所示，所述供电电源5包括同心设置的固定太阳轮51和转动太阳轮53、以及同心安装且相对固定的第一行星轮52和第二行星轮54，所述转动太阳轮53与所述光源基体同步转动;所述固定太阳轮51与第一行星轮52啮合，所述转动太阳轮53与第二行星轮54啮合;所述固定太阳轮51包括上下叠放的固定正极齿轮与固定负极齿轮，两者之间设有绝缘材料;所述转动太阳轮53包括上下叠放的转动正极齿轮与转动负极齿轮，两者之间设有绝缘材料;所述第一行星轮52包括上下叠放的第一行星正极齿轮与第一行星负极齿轮，两者之间设有绝缘材料;所述第二行星轮54包括上下叠放的第二行星正极齿轮与第二行星负极齿轮，两者之间设有绝缘材料;第一行星正极齿轮与第二行星正极齿轮连通以将所述固定正极齿轮的电输送至转动正极齿轮，第一行星负极齿轮与第二行星负极齿轮连通以将固定负极齿轮的电输送至转动负极齿轮。
[0026]这种供电电源5利用了齿轮啮合过程中两个齿轮始终相接触的原理，使得行星齿轮系可以有效准确地传递电，由于行星齿轮系结构啮合平稳稳定，可以与光源基体精确同步运动，因此这种电源可靠性极高，可实现系统连续无故障工作，利用机械结构彻底杜绝了绞线现象的发生。
[0027]在第二个实施例中，如图3所示，所述供电电源5包括相对于所述光敏树脂容器I固定的圆柱形的电源本体51’以及可围绕所述电源本体51’的外圆周滑动的输出端52’，所述电源本体51’的外圆周上设有多圈圆环状的金属条带，所述输出端52’上设有与金属条带数目相等的电刷，在输出端52’相对于所述电源本体51’的外圆周滑动时，所述电刷始终与所述金属条带接触，且每个电刷分别与不同的金属条带接触。采用这种结构，可以防止成型光源2连续光源连续转动导致绞线。
[0028]所述供电电源5还包括中心齿轮53’、系杆54’以及行星齿轮55’，所述中心齿轮53’相对于所述光敏树脂容器I固定，所述系杆54 ’可相对于所述中心齿轮53 ’转动，其转动中心与所述中心齿轮53’的中心轴重合;所述行星齿轮55’与所述中心齿轮53’啮合，且行星齿轮55’安装在系杆54’上且可相对于所述系杆54’转动;所述电源本体51’相对于所述中心齿轮53’固定，所述输出端52’相对于所述系杆54’固定。用行星齿轮系带动所述输出端52’相对于电源本体51’的运动，运动可靠平稳，不易损坏。将所述系杆54’与所述成型光源2用同一驱动元件驱动可以实现输出端52’随成型光源2的完全同步转动。
[0029]除此之外，供电电源5还可以是市面常见的电滑环。
[0030]本发明的基于光敏树脂的3D打印装置基于阵列排布的照射光源，光照强度均匀；通过控制照射光源的亮和灭以及光源基体的转动，并通过打印基板的垂直方向运动的配合，可以实现照射光源的从点到线再到面的运动，实现连续大面积打印成型，打印效率高；通过控制光源基体上的照射光源的密度以达到打印精度的统一，使得打印出来的物品表面光洁，质量好。
[0031]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于光敏树脂的3D打印装置，其特征在于:包括光敏树脂容器(I)、成型光源(2)以及打印基板(3);所述光敏树脂容器(I)的底板为透明材质，所述成型光源(2)置于光敏树脂容器(I)的底板的正下方;所述打印基板(3)可在驱动装置(4)的驱动下从所述光敏树脂容器(I)的正上方垂直进出光敏树脂容器(I)。2.根据权利要求1所述的一种基于光敏树脂的3D打印装置，其特征在于:所述成型光源(2)包括光源基体以及密集分布在所述光源基体上的多个照射光源。3.根据权利要求2所述的一种基于光敏树脂的3D打印装置，其特征在于:所述光源基体可相对于所述光敏树脂容器(I)转动，转动中心竖直。4.根据权利要求3所述的一种基于光敏树脂的3D打印装置，其特征在于:所述光源基体上远离其转动中心处的照射光源的数量高于靠近其转动中心处的照射光源的数量。5.根据权利要求1所述的一种基于光敏树脂的3D打印装置，其特征在于:所述驱动装置(4)包括丝杆(41)、导杆(42)、基板支架(43)以及电机(44)，所述打印基板(3)安装在基板支架(43)上，基板支架(43)由所述丝杆(41)驱动沿所述导杆(42)上下运动。6.根据权利要求3所述的一种基于光敏树脂的3D打印装置，其特征在于:还包括用于对所述成型光源(2)供电的供电电源(5)。7.根据权利要求6所述的一种基于光敏树脂的3D打印装置，其特征在于:所述供电电源(5)包括同心设置的固定太阳轮(51)和转动太阳轮(53)、以及同心安装且相对固定的第一行星轮(52)和第二行星轮(54)，所述转动太阳轮(53)与所述光源基体同步转动;所述固定太阳轮(51)与第一行星轮(52)啮合，所述转动太阳轮(53)与第二行星轮(54)啮合;所述固定太阳轮(51)包括上下叠放的固定正极齿轮与固定负极齿轮，两者之间设有绝缘材料;所述转动太阳轮(53)包括上下叠放的转动正极齿轮与转动负极齿轮，两者之间设有绝缘材料;所述第一行星轮(52)包括上下叠放的第一行星正极齿轮与第一行星负极齿轮，两者之间设有绝缘材料;所述第二行星轮(54)包括上下叠放的第二行星正极齿轮与第二行星负极齿轮，两者之间设有绝缘材料;第一行星正极齿轮与第二行星正极齿轮连通以将所述固定正极齿轮的电输送至转动正极齿轮，第一行星负极齿轮与第二行星负极齿轮连通以将固定负极齿轮的电输送至转动负极齿轮。8.根据权利要求6所述的一种基于光敏树脂的3D打印装置，其特征在于:所述供电电源(5)包括相对于所述光敏树脂容器(I)固定的圆柱形的电源本体(51’)以及可围绕所述电源本体(51’)的外圆周滑动的输出端(52’)，所述电源本体(51’)的外圆周上设有多圈圆环状的金属条带，所述输出端(52’)上设有与金属条带数目相等的电刷，在输出端(52’)相对于所述电源本体(51’)的外圆周滑动时，所述电刷始终与所述金属条带接触，且每个电刷分别与不同的金属条带接触。9.根据权利要求8所述的一种基于光敏树脂的3D打印装置，其特征在于:所述供电电源(5)还包括中心齿轮(53’)、系杆(54’)以及行星齿轮(55’)，所述中心齿轮(53’)相对于所述光敏树脂容器(I)固定，所述系杆(54’)可相对于所述中心齿轮(53’)转动，其转动中心与所述中心齿轮(53’)的中心轴重合;所述行星齿轮(55’)与所述中心齿轮(53’)啮合，且行星齿轮(55’)安装在系杆(54’)上且可相对于所述系杆(54’)转动;所述电源本体(51’)相对于所述中心齿轮(53’)固定，所述输出端(52’)相对于所述系杆(54’)固定。
【文档编号】B29C67/00GK105881915SQ201610463372
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】杜晖, 汪东琰, 周继尧
【申请人】无锡金谷三维科技有限公司