[發明專利]一種制作3D產品的方法及其裝置

有效

• 申請號: 201410563384.8
• 申請日: 2014-10-18
• 公開（公告）號: CN104325643B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 趙舜培
• 申請（專利權）人: 東莞市瑞迪三維電子科技有限公司
• 主分類號: B29C64/124
• 分類號: B29C64/124;B29C64/20;B29C64/255;B29C64/264;B29C64/35;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司44228
• 代理人: 羅曉聰

技術領域：

本發明涉及三維產品的制作方法及其設備技術領域，特指一種制作3D產品的方法及其裝置。

背景技術：

3D打印機在這幾年得到飛速的發展，現有3D打印機在工作前首先需要利用計算機進行建模，然后將建成的三維模型進行分層的“切片”處理，然后自下而上逐層“打印”每層切片，從而最終形成與所建模型相同的3D產品。根據這一原理，目前的3D打印技術主要包括以下兩種，SLA立體光固化成型方式和熱熔材料噴涂打印方式。下面將對這兩種3D打印技術進行介紹。

立體光固化成型方式制作3D產品的原理是，首先，通過CAD設計出三維實體模型，利用離散程序將模型進行切片處理，設計掃描路徑，產生的數據將精確控制激光掃描器和升降臺的運動；其次，激光光束通過數控裝置控制的掃描器，按設計的掃描路徑照射到液態光敏樹脂表面，使表面特定區域內的一層樹脂固化后，當一層加工完畢后，就生成零件的一個截面；然后，升降臺下降一定距離，固化層上覆蓋另一層液態樹脂，再進行第二層掃描，第二固化層牢固地粘結在前一固化層上，這樣一層層疊加而成三維工件原型，最后，將原型從樹脂中取出后，進行最終固化，再經打光、電鍍、噴漆或著色處理即得到要求的產品。SLA技術主要用于制造多種模具、模型等；還可以在原料中通過加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密鑄造中的蠟模。SLA技術成形速度較快，精度較高，但由于樹脂固化過程中產生收縮，不可避免地會產生應力或引起形變。因此開發收縮小、固化快、強度高的光敏材料是其發展趨勢。

另一種熱熔材料噴涂打印紡織的原理與傳統的噴墨打印機原理類似，所不同的是，這種3D打印機所使用的“墨水”為一種熱熔材料，比如熱熔蠟、熱熔膠。通過打印機構將熔融的熱熔材料噴涂在打印平臺上，進行逐層的“打印”，當熱熔材料被噴涂出來后，其將迅速的固化。經過不斷的逐層“打印”，最終形成所需要的三維物體。這種三維打印技術相對來說制作工藝簡單，并且隨著三維機械臂的發展，技術已經成熟，但是其制作精度受制于材料等因素的限制，精度難以達到工業級別，并且其只能制作體積較小的產品。

本發明人一直致力于熱熔材料噴涂3D打印機的技術開發，并結合上述兩種3D打印技術的優點，提出以下技術方案。

發明內容：

本發明所要解決的第一個技術問題就在于克服現有技術的不足，提供一種制作3D產品的方法。本方法是將立體光固化成型方式和熱熔材料噴涂打印方式的優點結合，提出一種新的3D產品的制作方法，該方法不僅具較高的精度，并且制作成本較低。

為了解決上述技術問題，本發明采用了下述技術方案：該方法是將被制作的3D產品進行分層切面處理，并逐層制作每層的切面，隨著切main的不斷疊加形成所要制作的3D產品，其包括以下步驟，第一步，在一個容器中注入適量的UV樹脂，在該容器中設置一個可調整水平面的打印平臺；第二步，通過設置在容器旁邊的注入裝置向容器中注入比重大于UV樹脂的液體，以將UV樹脂漂浮在液體上面，并通過增加液體注入量抬高UV樹脂的水平面；第三步，通過設置在容器上方的UV點光源對最上層的UV樹脂的指定區域進行初步固化作業，其中所述的點光源被安裝在一個可在X/Y/Z方向上移動的3D機械臂上；第一次進行初步固化作業時，最上層的UV樹脂沒過打印平臺，即第一次初步固化的指定區域被固定在打印平臺上，該第一次被初步固化的指定區域UV樹脂為構成所述3D產品的最下層切面；第四步，通過注入裝置再向容器中注入一定劑量的液體，令剩余未固化的UV樹脂水平面再次抬高額定高度，并利用點光源對抬高部分的UV樹脂指定區域進行第二次初步固化作業，以形成倒數第二層切面，且該倒數第二層切面與最下層切面堆疊固定形成一個整體，重復該步驟，直至完成所有切面的初步固化作業，逐層堆疊形成初坯；第五步，再次通過注入裝置向容器中注入一定劑量的液體，直至剩余的UV樹脂由容器溢出，然后對處于液體中的初坯進行UV光固化作業，令初坯完全固化，形成所需要的3D產品。

進一步而言，上述技術方案中，所述的第五步中，由容器溢出UV樹脂直接通過設置在容器旁側的收集容器進行回收，以減少材料的浪費。

本發明所要解決的第二個技術問題就在于提供一種制作3D產品的裝置。本裝置結構簡單，并且可制作精度較高、體積較大的3D產品。