[發明專利]一種可變倍的面曝光投影3D打印快速成型系統及方法

有效

• 申請號: 201410068827.6
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103786346A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 劉亞雄;陳冬;賀健康;李滌塵;王玲;連芩;靳忠民;王滿毅
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種可變倍的面曝光投影3D打印快速成型系統，其特征在于，包括投影系統、計算機、成型系統、以及用于調節投影系統與成型系統之間間距的第一傳動軸(7)；

所述投影系統包括動態掩膜板(2)、紫外光源(1)、投影透鏡(3)、用于調整動態掩膜板(2)與投影透鏡(3)之間間距的第二傳動軸(6)，成型系統包括光敏溶液槽(5)、零件成型托板(4)、以及帶動零件成型托板(4)移動的第三傳動軸(8)，光敏溶液槽(5)內有光敏溶液，零件成型托板(4)處于光敏溶液中，紫外光源(1)發出的紫外光經動態掩膜板(2)反射及投影透鏡(3)透射后照射到零件成型托板(4)上，計算機的輸出端分別與第一傳動軸(7)的控制端、第二傳動軸(6)的控制端、第三傳動軸(8)的控制端及動態掩膜板(2)的控制端相連接。

2.一種可變倍的面曝光投影3D打印快速成型方法，基于權利要求1所述的系統，其特征在于，包括以下步驟：

1)獲取零件的三維模型，并將零件的三維模型分為若干層面，計算出每一層零件對應的像距及物距，然后將所有層零件的形狀、以及對應的像距及物距輸入到計算機中的加工控制系統中；

2)計算機通過第三傳動軸(8)調整零件成型托板(4)的位置，使零件成型托板(4)的上表面到液面的距離等于第一層零件的厚度，同時計算機根據第一層零件對應的物距通過第二傳動軸(6)調整動態掩膜板(2)與投影透鏡(3)之間的距離，并根據第一層零件對應的像距通過第一傳動軸(7)調整投影透鏡(3)與液面之間的距離；

3)計算機控制動態掩膜板(2)，使動態掩膜板(2)形成與第一層零件形狀相同的影像，紫外光源(1)發出紫外光，紫外光經動態掩膜板(2)的影像部分反射及投影透鏡(3)透射后照射到零件成型托板(4)上，紫外光照射的光敏溶液凝固，完成第一層零件的成型；

4)計算機通過第三傳動軸(8)調整零件成型托板(4)的位置，使上一層零件的上表面到液面的距離與下一層零件的厚度相同，計算機根據下一層零件對應的物距通過第二傳動軸(6)調整動態掩膜板(2)與投影透鏡(3)之間的間距，并根據下一層零件對應的像距通過第一傳動軸(7)調整投影透鏡(3)到液面的距離，同時計算機根據下一層零件的形狀控制動態掩膜板(2)，使動態掩膜板(2)形成與下一層零件形狀相同的影像，紫外光源(1)發出紫外光，紫外光經動態掩膜板(2)的影像部分折射后，再經投影透鏡(3)后照射到上一層零件的上表面，紫外光照射的光敏溶液凝固，完成下一層零件的成型；

5)重復步驟4)完成其他層零件的成型，得需成型的零件。

3.根據權利要求2所述的可變倍的面曝光投影3D打印快速成型方法，其特征在于，各層零件的厚度均為0.01～0.2mm。

4.根據權利要求2所述的可變倍的面曝光投影3D打印快速成型方法，其特征在于，所述動態掩膜板(2)的像素大小范圍為0.005-0.05毫米。

5.根據權利要求2所述的可變倍的面曝光投影3D打印快速成型方法，其特征在于，所述各層零件成型所用時間大于0.5秒。