[發明專利]光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置及快速原型制造方法

有效

• 申請號: 201210145043.X
• 申請日: 2012-05-11
• 公開（公告）號: CN102688829A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 路騰新;李忠輪;周青
• 申請（專利權）人: 杭州先臨快速成型技術有限公司
• 主分類號: B05C5/00
• 分類號: B05C5/00;B05C11/10;B05C11/04;B29C67/00;B05D1/38
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

????本發明涉及光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置及快速原型制造方法，屬于快速原型制造技術領域。

背景技術

快速原型制造技術是一種基于離散堆積原理的累加式成型技術。它借助計算機、激光、精密傳動和數控等現代手段，將計算機輔助設計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）集成于一體，根據在計算機上構造的三維模型，能在很短時間內直接制造產品模型或樣品。

光固化快速原型制造工藝以光敏樹脂為原料，將計算機上設計的零件三維模型，表面三角化處理，存儲成STL文件格式，對其進行分層處理，得到各層截面的二維輪廓信息，按照這些輪廓信息自動生成掃描凝固路徑，通過計算機控制紫外激光使其逐層凝固成型。當一層固化完畢后，工作臺下移一個層厚的距離，以使在原先固化好的樹脂表面再涂覆上一層新的液態光敏樹脂，刮刀將粘度較大的樹脂液面刮平，然后進行新一層的涂層的掃描凝固工作，如此重復，直至整個制件制造完畢。

目前的樹脂涂層方法有兩種，一種為負壓吸附式涂層方法。該方法進行涂層的過程為：當一層二維輪廓固化完畢后，工作臺下降一個層厚的距離，再采用負壓吸附式涂層機構，實現在已固化層上表面涂覆新液態光敏樹脂。該方法由于刮刀刀口與樹脂液面之間有一定間隙，工件下沉時由于樹脂粘滯不易流動而引起的凹陷或是刮刀快速運行等原因極容易使刮刀空腔失去負壓而影響工件已固化層上表面新液態光敏樹脂涂覆的均勻性，最終影響工件質量導致制件失敗。特別是制作截面面積較大的工件時，因為負壓吸附式涂層機構中的樹脂量以及裝置移動時在已固化層上表面涂覆的樹脂量很難準確控制，容易使已固化層表面缺少樹脂或難以保證其層厚精度致使涂層過程失敗。另一種為浸沒式涂層方法。該方法存在工作平臺運動過程耗時較多，輔助工作時間較長，致使制作效率低等不足。

為解決上述不足，在中國專利號為2004100732595、公開日為2005年4月6日，名稱為“一種用于光固化快速成型工藝的樹脂涂層裝置”設計出了活塞式工作臺的樹脂涂層制作。該裝置包括儲存槽以及與儲存槽相連通的通過計算機進行控制的蠕動泵，蠕動泵通過管路與分點布置的噴頭相連通，在分點布置的噴頭正下方還設有缸體以及與缸體緊密配合的通過計算機控制的活塞，活塞的上表面與缸體的內圓柱面形成的空間作為容納樹脂的樹脂槽，在活塞的上端與缸體的開口在同一水平面的位置還設有刮板以及與刮板相連接的換能器和由計算機控制的超聲波發生器。在制作過程中，當一層樹脂固化完成后，在計算機的控制下，活塞下移一層厚的距離，蠕動泵在計算機的控制下從儲存槽中抽取定量的樹脂并經噴頭噴到樹脂槽內，樹脂噴好后，計算機控制超聲波發生器通過換能器將振動傳輸給刮板，刮板沿水平方向進行刮平動作，完成樹脂層的均勻涂覆工作，制件全部制作完成后，活塞上升到缸體的最頂端將制作頂出。

通過該專利文獻中的樹脂涂層裝置進行涂層時存在以下不足：因噴頭是固定不動的，必須使噴頭上的噴孔的分布區域同活塞的大小相當才能避免樹脂的局部過量堆積、使得樹脂能夠被刮板刮平，從而導致噴頭的體積龐大、噴頭會干涉制件從缸內取出，不適合于橫截面較大的制件的制作；刮板的刮平動作是在完成對整個樹脂槽的樹脂填充后才進行的，因此在刮平前樹脂裸露在光線下的時間較長，受光線中紫外光的影響，會產生固化而導致流動性變差，不利于刮平作業的進行，為此該專利文獻中通過設計超聲波裝置和能量轉換器來使刮板在振動中進行刮平動作，以克服樹脂流動性差的問題，這樣不但使得裝置的結構復雜，而且刮板以振動的狀態進行刮平動作，樹脂層的表面會存在波紋即樹脂表面的平整度差，不利于涂層層厚的降低；不能夠對缸內沒有固化的多余樹脂進行回收利用；儲液槽為開口設計，其內的樹脂長期裸露在外，會導致樹脂的流動性下降，不利于涂層厚度的降低；噴頭噴樹脂的過程同刮板的刮平過程分開進行，生產效率低。

發明內容

本發明的目的在于克服現有的活塞式樹脂涂層裝置的上述不足，提供一種能以簡單的結構高效地完成大面積薄層樹脂涂層均勻平整地涂設的、樹脂利用率高的光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置及快速高質量省材地制造橫截面較大的制件的快速原型制造方法。