光固化三維打印機及其打印方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及機電【技術領域】，尤其涉及一種三維打印機及打印方法。光固化三維打印機，包括一打印平臺、成形材料鋪設裝置、打印噴頭，成形材料鋪設裝置包括一用于放置不飽和樹脂的第一儲料裝置。打印噴頭通過連接管連接一用于放置光固化劑的第二儲料裝置。還包括一用于發(fā)出紫外線的紫外發(fā)射裝置，紫外發(fā)射裝置朝打印平臺方向照射。采用本發(fā)明的打印機，具有固化速度快、生產效率高等優(yōu)點。采用本發(fā)明的打印方法打印出的三維實體，具有抗壓力強、經久耐用、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點。
【專利說明】光固化三維打印機及其打印方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機電【技術領域】，尤其涉及一種三維打印機及打印方法。
【背景技術】
[0002]三維打印機是集機械、控制及計算機等技術為一體的機電一體化系統(tǒng)，主要由機械系統(tǒng)、數控系統(tǒng)、分層軟件組成。其中還需要成形材料，三維打印時需要對成形材料有兩個方面的基本要求:要求成形材料應具有可成形性；要求保證成型件的質量和使用性能。而現(xiàn)有的成形材料已經成為阻礙快速成形技術發(fā)展的重要因素之一。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種光固化三維打印機，以解決上述技術問題。
[0004]本發(fā)明的另一目的在于，提供一種光固化三維打印方法，以解決上述技術問題。
[0005]本發(fā)明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現(xiàn):
[0006]光固化三維打印機，包括一打印平臺、成形材料鋪設裝置、打印噴頭，其特征在于，所述成形材料鋪設裝置包括一用于放置不飽和樹脂的第一儲料裝置；所述打印噴頭通過連接管連接一用于放置含有光固化劑的固化材料第二儲料裝置；
[0007]還包括一用于發(fā)出紫外線的紫外發(fā)射裝置，所述紫外發(fā)射裝置朝所述打印平臺方向照射，
[0008]所述打印平臺設有一腔體，所述腔體位于所述打印噴頭下方。
[0009]本發(fā)明擯棄了傳統(tǒng)打印所需的成形材料，而是采用不飽和樹脂，結合光固化劑和紫外線照射，使不飽和樹脂發(fā)生交聯(lián)反應，從而實現(xiàn)固化效果，最終形成三維實體。這種成形方式具有固化速度快、生產效率高、有機揮發(fā)分少、抗壓力強、經久耐用、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點。
[0010]成形材料鋪設裝置可以所述腔體內，打印噴頭位于所述腔體上方，且朝向所述腔體；還包括一紫外發(fā)射裝置，紫外發(fā)射裝置朝向所述腔體。
[0011]為防止光固化劑受光照射發(fā)生反應，第二儲料裝置外裹有遮光層。第二儲料裝置內可以裝有純光固化劑，也可以是含有光固化劑的不飽和樹脂，還可以在含有光固化劑的固化材料中混入熱固化劑，這樣在光固化后，可以通過熱固化進一步固化，以提高強度。
[0012]所述第一儲料裝置內所放置的材料還包括已發(fā)泡的發(fā)泡劑，還可以包括增強纖維。以便減輕三維實體的重量、增強三維實體的強度。
[0013]所述腔體內還可以置有一可拆卸的打印盤，以防止未固化的不飽和樹脂到處流動。
[0014]還包括一打印框架，所述打印平臺位于打印框架內，所述打印平臺相對于所述打印框架做上下升降運動。
[0015]所述打印噴頭為在打印平臺沿打印方向二維或三維移動的打印噴頭。
[0016]所述不飽和樹脂的鋪設也可以采用噴射的方式:所述成形材料鋪設裝置包括一噴嘴，所述噴嘴通過連接管連接第一儲料裝置。
[0017]所述噴嘴采用一二維移動的噴嘴，所述二維移動為水平和前后移動，所述噴嘴朝向所述打印平臺。本發(fā)明的成形材料鋪設裝置也采用噴嘴噴出的形式，通過在已噴出光固化劑的不飽和樹脂層上采用噴嘴噴出的方式鋪設另一層不飽和樹脂層，這樣不僅可以實現(xiàn)鋪設均勻，還可以通過噴嘴的噴力使以噴的光固化劑與正在噴的不飽和樹脂連接混合緊密，最終成形的三維實體牢固可靠，使用壽命長。
[0018]所述成形材料鋪設裝置還可以包括一鋪設輥，所述鋪設輥在所述打印平臺上方沿一水平方向移動。在噴嘴噴射了一層不飽和樹脂層后，可以通過鋪設輥對不飽和樹脂層進行平整。
[0019]所述成形材料鋪設裝置也可以僅僅包括一鋪設輥，所述鋪設輥中空，所述鋪設輥在所述打印平臺上方沿一水平方向移動，所述鋪設輥上設有復數個出料孔，所述鋪設輥通過送料裝置連接第一儲料裝置。鋪設輥在打印平臺上方沿一水平方向移動時，材料從出料孔出料，鋪設在打印平臺上。
[0020]所述成形材料鋪設裝置也可以僅僅包括一鋪設輥，通過所述鋪設輥采用輥涂的方式將材料鋪設到打印平臺上。
[0021]所述成形材料鋪設裝置還包括一刮平器，所述刮平器在所述打印平臺上方沿水平方向移動，在鋪設一層不飽和樹脂層后，采用所述刮平器刮平不飽和樹脂層。
[0022]所述打印噴頭可以采用復數個，所述第二儲料裝置包括復數個儲料罐，每個所述儲料罐聯(lián)通一個打印噴頭，至少一個儲料罐內的光固化劑是混有染料的光固化劑。復數個打印噴頭噴射不同顏色的光固化劑。以使最終成形的三維實體為彩色。
[0023]所述噴嘴也可以采用復數個，所述第一儲料裝置包括復數個儲料罐，每個所述儲料罐聯(lián)通一個所述噴嘴，至少一個儲料罐內的不飽和樹脂是混有染料的不飽和樹脂。復數個噴嘴噴射不同顏色的不飽和樹脂。以使最終成形的三維實體為彩色。
[0024]所述紫外發(fā)射裝置為至少兩個，至少兩個所述紫外發(fā)射裝置圍繞所述打印平臺設置，至少兩個所述紫外發(fā)射裝置均朝所述打印平臺方向照射，且至少兩個所述紫外發(fā)射裝置發(fā)射的紫外線覆蓋所述打印平臺的周圍。
[0025]光固化三維打印方法，采用光固化三維打印機進行三維實體的打印，包括如下步驟:
[0026]I)建立計算機實體模型，進行切片分層；
[0027]2)通過打印平臺進行打印，按照每層的成型信息，首先在打印平臺上形成一層不飽和樹脂層，然后打印噴頭做設定的打印運動，將光固化劑噴射到不飽和樹脂層上；
[0028]3)打印平臺下降一層后，重復步驟2)，層層疊加，直到完成所有的分層；
[0029]4)上升打印平臺，啟動紫外照射，光固化后，成型完畢，形成三維實體。
[0030]所述不飽和樹脂層包括不飽和樹脂、已發(fā)泡的發(fā)泡劑，還可以增加一定量的增強纖維。增強纖維的用量可以根據三維實體的制作需要添加。
[0031]步驟2)中，采用噴嘴，噴射出一層所述不飽和樹脂層。
[0032]還包括步驟5)，進行后處理:從打印平臺上取出三維實體，進行打磨、涂掛。
[0033]本發(fā)明也可以采用如下步驟:
[0034]在步驟3)將打印平臺下降一層之前，還包括:啟動紫外照射，實現(xiàn)逐層逐漸固化；然后打印平臺下降一層后，重復步驟2)，層層疊加，直到完成所有的分層。
[0035]本發(fā)明還可以采用如下步驟:
[0036]在步驟3)層層疊加，疊加到一設定層數后，啟動紫外照射，實現(xiàn)數層固化；直到完成所有的分層。
[0037]上述兩種方式，可以避免結構過于龐大的打印物品，在啟動紫外照射時，光線難以透射的問題。
[0038]有益效果:采用本發(fā)明的打印機，具有固化速度快、生產效率高等優(yōu)點。采用本發(fā)明的打印方法打印出的三維實體，具有抗壓力強、經久耐用、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1為本發(fā)明的一種實施例示意圖。
【具體實施方式】
[0040]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示進一步闡述本發(fā)明。
[0041]參照圖1，光固化三維打印機，包括一打印平臺1、成形材料鋪設裝置、打印噴頭2，成形材料鋪設裝置包括一用于放置不飽和樹脂的第一儲料裝置。打印噴頭2通過連接管連接一用于放置含有光固化劑的固化材料的第二儲料裝置。還包括一用于發(fā)出紫外線的紫外發(fā)射裝置，紫外發(fā)射裝置朝打印平臺I方向照射。本發(fā)明擯棄了傳統(tǒng)打印所需的成形材料，而是采用不飽和樹脂，結合光固化劑和紫外線照射，使不飽和樹脂發(fā)生交聯(lián)反應，從而實現(xiàn)固化效果，最終形成三維實體。這種成形方式具有固化速度快、生產效率高、有機揮發(fā)分少、抗壓力強、經久耐用、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點。
[0042]第一儲料裝置內所放置的材料還包括已發(fā)泡的發(fā)泡劑，還可以包括增強纖維。以便減輕三維實體的重量、增強三維實體的強度。
[0043]還包括一打印框架3，打印平臺I位于打印框架3內，打印平臺I相對于打印框架3做上下升降運動。
[0044]打印噴頭2為在打印平臺I沿打印方向二維或三維移動的打印噴頭2。
[0045]不飽和樹脂的鋪設也可以采用噴射的方式:成形材料鋪設裝置包括一噴嘴，噴嘴通過連接管連接第一儲料裝置。噴嘴采用一二維移動的噴嘴，二維移動為水平和前后移動，噴嘴朝向打印平臺I。本發(fā)明的成形材料鋪設裝置也采用噴嘴噴出的形式，通過在已噴出光固化劑的不飽和樹脂層上采用噴嘴噴出的方式鋪設另一層不飽和樹脂層，這樣不僅可以實現(xiàn)鋪設均勻，還可以通過噴嘴的噴力使以噴的光固化劑與正在噴的不飽和樹脂連接混合緊密，最終成形的三維實體牢固可靠，使用壽命長。
[0046]成形材料鋪設裝置還可以包括一鋪設輥4，鋪設輥4在打印平臺I上方沿一水平方向移動。在噴嘴噴射了一層不飽和樹脂層后，可以通過鋪設輥4對不飽和樹脂層進行平整。
[0047]成形材料鋪設裝置也可以僅僅包括一鋪設輥4，鋪設輥4中空，述鋪設輥4在打印平臺I上方沿一水平方向移動，鋪設輥4上設有復數個出料孔，鋪設輥4通過送料裝置連接第一儲料裝置。鋪設輥4在打印平臺I上方沿一水平方向移動時，材料從出料孔出料，鋪設在打印平臺I上。[0048]成形材料鋪設裝置也可以僅僅包括一鋪設輥4，通過鋪設輥4采用輥涂的方式將材料鋪設到打印平臺I上。
[0049]成形材料鋪設裝置還包括一刮平器，刮平器在打印平臺上方沿水平方向移動，在鋪設一層不飽和樹脂層后，采用刮平器刮平不飽和樹脂層。
[0050]打印噴頭2可以采用復數個，第二儲料裝置包括復數個儲料罐，每個儲料罐聯(lián)通一個打印噴頭2，至少一個儲料罐內的光固化劑是混有染料的光固化劑。復數個打印噴頭2噴射不同顏色的光固化劑。以使最終成形的三維實體為彩色。
[0051]噴嘴也可以采用復數個，第一儲料裝置包括復數個儲料罐，每個儲料罐聯(lián)通一個噴嘴，至少一個儲料罐內的不飽和樹脂是混有染料的不飽和樹脂。復數個噴嘴噴射不同顏色的不飽和樹脂。以使最終成形的三維實體為彩色。
[0052]紫外發(fā)射裝置為至少兩個，至少兩個紫外發(fā)射裝置圍繞打印平臺I設置，至少兩個紫外發(fā)射裝置均朝打印平臺I方向照射，且至少兩個紫外發(fā)射裝置發(fā)射的紫外線覆蓋所印平臺I的周圍。
[0053]光固化三維打印方法，采用光固化三維打印機進行三維實體的打印，本發(fā)明的打印方法可以采用三種不同的方式進行打印:
[0054]第一種形式:
[0055]I)建立計算機實體模型，進行切片分層；
[0056]2)通過打印平臺I進行打印，按照每層的成型信息，首先在打印平臺I上形成一層不飽和樹脂層，然后打印噴頭2做設定的打印運動，將光固化劑噴射到不飽和樹脂層上；
[0057]3)打印平臺I下降一層后，重復步驟2)，層層疊加，直到完成所有的分層；
[0058]4)上升打印平臺1，啟動紫外照射，光固化后，成型完畢，形成三維實體。
[0059]5)進行后處理:從打印平臺I上取出三維實體，進行打磨、涂掛。
[0060]第二種形式:
[0061]I)建立計算機實體模型，進行切片分層；
[0062]2)通過打印平臺I進行打印，按照每層的成型信息，首先在打印平臺I上形成一層不飽和樹脂層，然后打印噴頭2做設定的打印運動，將光固化劑噴射到不飽和樹脂層上；
[0063]3)啟動紫外照射，實現(xiàn)逐層逐漸固化；打印平臺I下降一層后，重復步驟2)，層層疊加，直到完成所有的分層。
[0064]4)進行后處理:從打印平臺I上取出三維實體，進行打磨、涂掛。
[0065]第三種形式:
[0066]I)建立計算機實體模型，進行切片分層；
[0067]2)通過打印平臺I進行打印，按照每層的成型信息，首先在打印平臺I上形成一層不飽和樹脂層，然后打印噴頭2做設定的打印運動，將光固化劑噴射到不飽和樹脂層上；
[0068]3)打印平臺I下降一層后，重復步驟2)，層層疊加，疊加到一設定層數后，啟動紫外照射，實現(xiàn)數層固化；層次疊加，直到完成所有的分層。
[0069]4)進行后處理:從打印平臺I上取出三維實體，進行打磨、涂掛。
[0070]第二種方式和第三種方式可以避免結構過于龐大的打印物品，在啟動紫外照射時，光線難以透射的問題。
[0071]步驟2)中，采用噴嘴噴射出一層不飽和樹脂層。本發(fā)明的不飽和樹脂層包括不飽和樹脂、已發(fā)泡的發(fā)泡劑，還可以增加一定量的增強纖維。增強纖維的用量可以根據三維實體的制作需要添加。
[0072]實施方式一:
[0073]參照圖1，打印平臺I設置在打印框架3內，打印過程如下:
[0074]I)鋪設:打印平臺I上通過鋪設輥4鋪設一層不飽和樹脂層。
[0075]2)打印:打印噴頭2做設定的打印運動，將光固化劑噴射到不飽和樹脂層上，并啟動紫外照射，實現(xiàn)固化。
[0076]3)打印平臺I下降一層。
[0077]4)循環(huán)步驟I) _3)，直至完成最后一層噴射。
[0078]5)從打印平臺I上取出三維實體5。
[0079]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.光固化三維打印機，包括一打印平臺、成形材料鋪設裝置、打印噴頭，其特征在于，所述成形材料鋪設裝置包括一用于放置不飽和樹脂的第一儲料裝置；所述打印噴頭通過連接管連接一用于放置含有光固化劑的固化材料的第二儲料裝置； 還包括一用于發(fā)出紫外線的紫外發(fā)射裝置，所述紫外發(fā)射裝置朝所述打印平臺方向照射， 所述打印平臺設有一腔體，所述腔體位于所述打印噴頭下方。
2.根據權利要求1所述的光固化三維打印機，其特征在于，所述第一儲料裝置內所放置的材料還包括已發(fā)泡的發(fā)泡劑。
3.根據權利要求2所述的光固化三維打印機，其特征在于，所述第一儲料裝置內所放置的材料還包括增強纖維。
4.根據權利要求1所述的光固化三維打印機，其特征在于，含有光固化劑的固化材料中還混有熱固化劑。
5.光固化三維打印方法，采用權利要求1所述的光固化三維打印機進行三維實體的打印，其特征在于，包括如下步驟: 1)建立計算機實體模型，進行切片分層； 2)通過打印平臺進行打印，按照每層的成型信息，首先在打印平臺上形成一層不飽和樹脂層，然后打印噴頭做設定的打印運動，將光固化劑噴射到不飽和樹脂層上； 3)打印平臺下降一層后，重復步驟2)，層層疊加，直到完成所有的分層； 4)上升打印平臺，啟動紫外照射，光固化后，成型完畢，形成三維實體。
6.根據權利要求5所述的光固化三維打印方法，其特征在于，所述不飽和樹脂層包括不飽和樹脂、已發(fā)泡的發(fā)泡劑，還增加一定量的增強纖維。
7.根據權利要求5所述的光固化三維打印方法，其特征在于，步驟2)中，采用噴嘴，噴射出一層所述不飽和樹脂層。
8.根據權利要求5所述的光固化三維打印方法，其特征在于，還包括步驟5)，進行后處理:從打印平臺上取出三維實體，進行打磨、涂掛。
9.根據權利要求5所述的光固化三維打印方法，其特征在于，在步驟3)將打印平臺下降一層之前，還包括:啟動紫外照射，實現(xiàn)逐層逐漸固化；然后打印平臺下降一層后，重復步驟2 )，層層疊加，直到完成所有的分層。
10.根據權利要求5所述的光固化三維打印方法，其特征在于，在步驟3)層層疊加，疊加到一設定層數后，啟動紫外照射，實現(xiàn)數層固化；直到完成所有的分層。
【文檔編號】B29C67/00GK103568323SQ201210380130
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年10月8日 優(yōu)先權日:2012年8月9日
【發(fā)明者】孫倩倩 申請人:上海科斗電子科技有限公司