[發明專利]光固化型三維打印方法和設備

有效

• 申請號: 201610860710.0
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN107877843B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 侯鋒
• 申請（專利權）人: 上海普利生機電科技有限公司
• 主分類號: B29C64/106
• 分類號: B29C64/106;B29C64/20;B29C64/386;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 駱希聰

本發明涉及一種光固化型三維打印方法和設備。該方法包括以下步驟：獲得打印對象的三維數據模型；將該三維數據模型劃分為多層；對該三維數據模型的至少部分層，識別各層的裸露區域和內部區域；以及賦予該裸露區域第一曝光強度，賦予該內部區域第二曝光強度，其中該第一曝光強度大于該第二曝光強度；以第一曝光強度曝光該裸露區域，且以第二曝光強度曝光該內部區域。

技術領域

本發明涉及三維打印技術，尤其是涉及光固化型三維打印方法和設備。

背景技術

三維打印技術，是以計算機三維設計模型為藍本，通過軟件分層離散和數控成型系統，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結，最終疊加成型，制造出實體產品。與傳統制造業通過模具、車銑等機械加工方式對原材料進行定型、切削以最終生產成品不同，三維打印將三維實體變為若干個二維平面，通過對材料處理并逐層疊加進行生產，大大降低了制造的復雜度。這種數字化制造模式不需要復雜的工藝、不需要龐大的機床、不需要眾多的人力，直接從計算機圖形數據中便可生成各種形狀復雜的零件，使生產制造得以向更廣的生產人群范圍延伸。

目前三維打印技術的成型方式仍在不斷演變，所使用的材料也多種多樣。在各種成型方式中，光固化法是較為成熟的方式。光固化法是利用光固化樹脂被紫外光照射后發生固化的原理，進行材料累加成型，具有成型精度高、表面光潔度好、材料利用率高等特點。

圖1示出光固化型三維打印設備的基本結構。這一三維打印設備100包括用于容納光固化樹脂的物料槽110、用于使光固化樹脂固化的成像系統120、以及用于連接成型工件的升降臺130。圖像曝光系統120位于物料槽110上方，并可照射光束圖像使物料槽110液面的一層樹脂被固化。每次圖像曝光系統120照射光束圖像致使一層樹脂固化后，升降臺130都會帶動成型的那層樹脂略微下降，并通過刮板131使固化后的工件頂面均勻鋪展光固化樹脂，等待下一次照射。如此循環，將會得到逐層累加成型的三維工件。

然而，光固化樹脂在固化過程會有一定的收縮，收縮率一般在2-8％，其產生的收縮應力對周圍的光固化樹脂產生作用力。當大面積樹脂一并固化時，這種應力會十分顯著，從而導致固化后樹脂出現翹曲、變形。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種光固化型三維打印方法和設備，可以改善光固化樹脂翹曲、變形的問題。

本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是一種光固化型三維打印方法，包括以下步驟：獲得打印對象的三維數據模型；將該三維數據模型劃分為多層；對該三維數據模型的至少部分層，識別各層的裸露區域和內部區域；以及賦予該裸露區域第一曝光強度，賦予該內部區域第二曝光強度，其中該第一曝光強度大于該第二曝光強度；以第一曝光強度曝光該裸露區域，且以第二曝光強度曝光該內部區域。

在本發明的一實施例中，該第二曝光強度不超過該第一曝光強度的66％。

在本發明的一實施例中，該裸露區域包括上殼、側緣和/或底殼。

在本發明的一實施例中，該裸露區域的法向厚度為1-5像素。

在本發明的一實施例中，對該三維數據模型從底層開始的數層，統一賦予該第一曝光強度。

在本發明的一實施例中，在賦予該裸露區域第一曝光強度，賦予該內部區域第二曝光強度的同時，還包括將內部區域分為互補的第一圖案和第二圖案，且以第一曝光強度曝光該裸露區域，且以第二曝光強度曝光該內部區域的步驟包括：通過第一次曝光步驟曝光裸露區域，以及內部區域的第一圖案；通過第二次曝光步驟曝光裸露區域，以及內部區域的第二圖案。

在本發明的一實施例中，該三維數據模型各層的第一圖案和第二圖案之間有位移。

在本發明的一實施例中，該位移是隨機的。

在本發明的一實施例中，該第一圖案和該第二圖案為棋盤格中對角的方格。