[發(fā)明專利]一種利用光固化3D打印機的打印方法以及3D打印系統

有效

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• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN104890246B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 許蓓蓓;李厚民;葉山頂;朱凱強;劉振亮;王翊坤
• 申請（專利權）人: 北京金達雷科技有限公司
• 主分類號: B29C64/135
• 分類號: B29C64/135;B33Y10/00
• 代理公司: 北京商專永信知識產權代理事務所(普通合伙)11400
• 代理人: 葛強,時寅

技術領域

本發(fā)明涉及3D打印領域，特別涉及一種以旋轉方式局部固化的3D打印方法以及利用該方法的3D打印系統。

背景技術

目前，光固化成型裝置主要包括SLA光固化3D打印機以及DLP光固化打印機。

其中，SLA光固化3D打印機具有能夠容納液態(tài)光敏樹脂的光敏樹脂池以及用于承載打印薄層的承載平臺。其采用將特定波長(405nm)的激光聚焦到液態(tài)光敏樹脂表面，使之由點到線、由線到面的固化，最終完成第一個薄層的固化。然后承載該薄層的承載平臺向上移動一定距離并且停止數秒，之后承載平臺向下移動，使第一薄層至液態(tài)光敏樹脂池底部的距離等于第二薄層厚度。以激光照射液態(tài)光敏樹脂，則第二薄層固化于第一薄層的下表面之上。以此類推，通過薄層的累積，最終形成打印物體。這樣操作是由于液態(tài)光敏樹脂具粘度，流動性差，因此需要有足夠的時間等待液態(tài)光敏樹脂在承載平臺與光敏樹脂池的底部之間的空隙中均勻分布。由于承載平臺需要在薄層的固化間隔向上運動、停止、向下運動，因此，這樣的打印過程不連續(xù)，導致打印效率下降。

另一種DLP光固化3D打印機是采用DLP投影設備，將圖案直接照射到液態(tài)光敏樹脂的表面，使其固化成第一薄層。之后與SLA光固化3D打印機相同，承載平臺需要上升、停止、向下運動，開始固化疊加于第一薄層下表面的第二薄層。以此類推，最終形成打印物體。DLP光固化3D打印機具有與SLA光固化3D打印機相同的缺陷，打印過程被間斷，從而影響了打印效率。

因此，提供一種新的打印方式以提高打印效率的方法成為亟待解決的問題。

發(fā)明內容

鑒于現有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種利用光固化3D打印機的打印方法，包括單層打印步驟：

設定橫截面圖案：確定待打印物體的橫截面圖案以及橫截面厚度；

設定掃描區(qū)域：設定能夠覆蓋所述打印物體的橫截面圖案的圓，并以所述圓的一部分扇形區(qū)域為掃描區(qū)域；

旋轉顯示：使所述掃描區(qū)域沿所述圓的圓心順時針或逆時針地轉動，直至其軌跡遍布整個所述橫截面圖案；以LCD顯示單元同步顯示處于所述掃描區(qū)域內的圖案；

照射固化：執(zhí)行旋轉顯示步驟的同時，以光束透過所述LCD顯示單元照射液態(tài)光敏樹脂，使得所述液態(tài)光敏樹脂以與所述掃描區(qū)域內的圖案相同的形狀且以所述橫截面厚度固化于承載單元上。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述打印方法包括：重復所述單層打印步驟，以形成多個具有所述橫截面厚度的疊加的薄層，直至形成完整的打印物體；在此過程中，所述承載單元連續(xù)移動。

在本實施方式中，承載單元連續(xù)移動，以使下一薄層固化于上一薄層，最終形成完整的3D打印物體。在形成一個薄層的過程中，承載單元移動一定的距離時，液態(tài)光敏樹脂按照掃描區(qū)域顯示的圖案固化于承載單元。因此，薄層的固化程度具有梯度，即先被固化的區(qū)域由于照射時間達到預定時間，因此固化程度高，而后被照射的區(qū)域由于照射時間暫未達預定時間，固化程度略低。液態(tài)光敏樹脂不斷的補充到承載單元或薄層與光敏樹脂池之中，完全不同于現有的每打印一層都要停滯一段時間的3D打印方法，打印效率得到顯著提升。

在本發(fā)明的一些實施方式中，在所述旋轉顯示步驟和所述照射固化步驟中，所述承載單元移動一個所述橫截面厚度時，所述掃描區(qū)域的轉動軌跡至少一次遍布所述待打印物體的橫截面圖案。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述扇形的面積為1/4所述圓的面積。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述LCD顯示單元以透光部分和遮光部分組成所述圖案。

本發(fā)明還提供了一種光固化3D打印系統，包括：用于根據待打印物體的橫截面圖案設定能夠覆蓋所述打印物體的橫截面圖案的圓，并以所述圓的一部分為扇形單位掃描區(qū)域的控制單元；用于根據所述控制單元設定的所述單位掃描區(qū)域的運動軌跡，同步顯示處于所述單位掃描區(qū)域內的圖案的LCD顯示單元。

本發(fā)明提供的一種利用光固化3D打印機的打印方法，由于液態(tài)光敏樹脂具有一定粘度，因此局部固化部分會對液體形態(tài)的光敏樹脂存在較強的分子間作用力，使得液體形態(tài)的光敏樹脂被牽拽到形成的薄層和光敏樹脂池底部的間隙中，以利于隨后的光固化。因此，本發(fā)明具有很高的成型精度以及相對于現有打印方法20～100倍的成型速度。

附圖說明

圖1為所采用的3D打印機的結構示意圖；

圖2為選定的待打印物體；

圖3為圖2所示的待打印物體的一個橫截面圖案；

圖4為圖3所示橫截面圖案處于圓形區(qū)域內的示意圖；