[發明專利]一種光固化快速成形系統

有效

• 申請號: 200910062690.2
• 申請日: 2009-06-10
• 公開（公告）號: CN101579925A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 蔡道生;史玉升;文世峰;林武春;黃莉
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于快速制造領域，具體涉及一種基于數字微鏡技術的新型光固化快速成形系統

背景技術

光固化成形技術(Stereolithography?Apparatus，SLA)是目前世界上研究最深入、技術最成熟、應用最廣泛的快速成形方法之一。它利用光能的化學和熱作用可使液態樹脂材料產生變化的原理，對液態樹脂進行有選擇地固化，可在不接觸液態樹脂材料的情況下制造出所需的三維實體模型。傳統SLA方法通常是用振鏡式掃描系統將激光束逐點掃描到樹脂表面使之曝光固化，這種成形系統具有以下缺點：(1)采用激光光源，成本大，壽命短；(2)采用振鏡式點掃描方式，掃描速度慢且成形精度低；(3)從上往下的照射掃描方式，浪費光敏樹脂材料，材料利用率低；(4)系統采用三軸運動機構，加工復雜，且控制精度不高。正是由于這些缺點存在，導致了傳統SLA的成本高，限制了該技術的大規模推廣應用。

“立體光固化快速成型技術(SLA)的應用及發展”([J]，新技術新工藝2008.2---55-57)介紹了一種新的立體光固化快速成型技術的應用及其發展的前景，其技術方案為：液槽中盛滿液態光固化樹脂，激光束在偏轉鏡作用下，能在液體表面上掃描，掃描的軌跡及激光的有無均由計算機控制，光點掃描到的地方，液體就固化。成型開始時，工作平臺在液面下一個確定的深度，液面始終處于激光的焦平面，聚焦后的光斑在液面上按計算機的指令逐點掃描即逐點固化。當一層掃描完成后，未被照射的地方仍是液態樹脂；然后，升降臺帶動平臺下降一層高度，已成型的層面上又被一層新的樹脂覆蓋，刮平器將黏度較大的樹脂液面刮平，然后再進行下一層的掃描；新固化的一層牢固地黏在前一層上，如此重復直到整個零件制造完畢，得到一個三維實體原型。該技術方案采用激光光源，導致成本大，壽命短；采用振鏡式點掃描方式，其掃描速度慢且成形精度低；采用從上往下的照射掃描方式，浪費光敏樹脂材料，材料利用率低；系統采用三軸運動機構，加工復雜，且控制精度不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光固化快速成形系統，該系統克服了現有光固化成形系統中點掃描慢、成形效率低、系統和運行成本昂貴等缺點。

本發明提供的光固化快速成形系統，其特征在于：該系統包括保護罩、滑塊、導桿、透明物料盤、步進電機、聚光罩、數字微鏡器件、成形臺和紫外汞燈；

透明物料盤位于保護罩內，用于裝液態光敏樹脂，導桿位于透明物料盤旁，滑塊安裝在導桿上，成形臺安裝在滑塊上，并位于透明物料盤上方，導桿與步進電機相連；

數字微鏡器件位于透明物料盤下方，數字微鏡器件外套有聚光罩，工作時，紫外汞燈發出的光照射至上數字微鏡器件。

針對傳統光固化快速成形系統存在的不足，本發明對其不足進行了改進，并在此基礎上提出了一種新的光固化快速成形系統。該系統不僅提高了產品成形效率，還降低了光固化快速成形系統的硬件要求和運行成本。具體而言，本發明具有以下特點：

(1)現有的光固化成形系統一般采取激光作為光源，而本系統采取紫外燈作為光源，優點在于紫外燈價格便宜，容易維護，況且使用壽命長。

(2)利用數字微鏡技術(Digital?Micromirror?Device，DMD)代替昂貴的振鏡式掃描系統來動態控制有效成形區間。

(3)利用約束液面型成形系統(光源由下部隔著一層玻璃往上照射的成形方式)代替了自由液體型成形系統(光源由上部對液態樹脂進行掃描的成形方式)，液態光敏樹脂材料無需填滿整個成形空間，節省光敏樹脂，提高了材料的利用率。

(4)本系統單軸(Z)運動，而無X、Y軸運動，與現有光固化系統的三軸運動機構相比，具有控制簡單且精確、系統運行穩定等特點。

本發明為新產品的低成本快速開發提供了一種新的快速成形方法，它的購置和運行成本低，可被廣泛應用于中小型企業。

附圖說明

圖1為本發明系統的結構示意圖。

具體實施方式

本發明公開了一種基于數字微鏡技術的新型光固化快速成形系統，該系統由加工成形系統和數字微鏡器件投影裝置兩部分組成，下面結合附圖1和實例對本發明作進一步地詳細說明。

如圖1所示，第一部分為加工成形系統，包括保護罩1、滑塊3、導桿2、透明物料盤6、步進電機7和成形臺10。

透明物料盤6用于裝液態光敏樹脂5，導桿2位于透明物料盤6旁，滑塊3安裝在導桿2上，成形臺10安裝在滑塊3上，并位于透明物料盤6上方，導桿2與步進電機7，滑塊3、導桿2、透明物料盤6和成形臺10均位于保護罩1內。