[發明專利]一種3D打印設備和方法

有效

• 申請號: 201610023210.1
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN106976230B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 林文雄;劉華剛;黃見洪;張志;林紫雄;阮開明;葛燕;黃海洲;吳鴻春;李錦輝;翁文;陳金明
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: B29C64/135
• 分類號: B29C64/135;B29C64/30;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;牛艷玲

1.一種3D打印設備，該設備包括照射源、工作臺和液體槽，工作臺用于承載構建的三維物體；液體槽用于盛裝構建三維物體的可聚合液體，其特征在于，該設備還包括覆蓋板，該覆蓋板位于液體槽的頂部，覆蓋板與液體槽組成密閉容器；照射源從覆蓋板上方照射，該覆蓋板為對照射源透明的元件；覆蓋板的下表面為覆蓋表面，在打印過程中覆蓋表面保持與可聚合液體接觸并且覆蓋表面固定不動；

所述設備還包括液泵、壓力探測器和控制單元，壓力探測器用于檢測密閉容器內的壓力變化，控制單元根據壓力探測器檢測到的壓力變化，驅動液泵抽運可聚合液體，以維持密閉容器內的壓力。

2.根據權利要求1所述的3D打印設備，其特征在于，所述覆蓋板為半滲透性元件，聚合抑制劑能夠透過所述半滲透性元件滲透至所述覆蓋表面，從而在所述覆蓋表面形成抑制固化層，所述聚合抑制劑用于抑制所述可聚合液體的固化，以保證在打印過程中固化區域與所述覆蓋表面之間無損傷地分離。

3.根據權利要求2所述的3D打印設備，其特征在于，所述半滲透性元件為半滲透性聚合物、多孔玻璃、核孔膜元件、微孔石英晶體元件、微孔云母元件，或它們的組合；或者，半滲透性元件具有不小于10巴的氧滲透率。

4.根據權利要求2所述的3D打印設備，其特征在于，所述抑制固化層具有不少于5μm的厚度；或者，抑制固化層還應維持一定的時間，該時間至少不少于固化過程所持續的時間。

5.根據權利要求2所述的3D打印設備，其特征在于，在所述半滲透性元件外側或內部設置剛性的支撐元件，用于增加半滲透性元件的剛性。

6.根據權利要求2所述的3D打印設備，其特征在于，聚合抑制劑自然透過或加壓透過所述半滲透性元件。

7.根據權利要求1所述的3D打印設備，其特征在于，覆蓋板的覆蓋表面采用對固化的可聚合液體不具粘性或粘性較小的材料或元件，使得在打印過程中固化區域與覆蓋表面能夠無損分離。

8.根據權利要求7所述的3D打印設備，其特征在于，所述不具粘性或粘性較小的材料或元件選自特氟龍材料或元件、硅膠材料或元件、聚二甲基硅氧烷材料或元件、聚全氟乙丙烯材料或元件，或它們的組合。

9.根據權利要求1至8中任一項所述的3D打印設備，其特征在于，所述可聚合液體包含自由基可聚合樹脂，其所對應的固化抑制劑為空氣、純氧或富氧氣體。

10.根據權利要求1至8中任一項所述的3D打印設備，其特征在于，該設備還包括電機和控制單元，電機在控制單元的控制下驅動工作臺上下移動。

11.根據權利要求1至8中任一項所述的3D打印設備，其特征在于，在液體槽的安裝部位設置密封圈。

12.一種采用如權利要求1至11中任一項所述的3D打印設備的3D打印方法，其特征在于，該方法包含以下步驟：

(a)提供工作臺和覆蓋板，其中覆蓋板為具有覆蓋表面的對照射源透明的元件，工作臺與覆蓋表面之間限定了三維物體的構建區域，照射源能量能夠透過覆蓋板照射到構建區域；

(b)在所述構建區域填充可聚合液體，且保持可聚合液體與所述覆蓋表面接觸；

(c)照射源能量透過所述覆蓋板照射所述構建區域以形成固化區域；

(d)保持所述覆蓋表面固定不動，將所述工作臺向下移動，固化區域與所述覆蓋表面分離，在所述固化區域和所述覆蓋表面之間形成后續的構建區域；可聚合液體填充所述后續構建區域，并保持可聚合液體與覆蓋表面和固化區域接觸；

(e)重復步驟(c)、(d)，直至層層沉積形成三維物體；

其中步驟(c)、(d)同時進行，或步驟(c)、(d)按順序進行。

13.根據權利要求12所述的3D打印方法，其特征在于，所述步驟(d)中固化區域與所述覆蓋表面分離為無損分離。