[發(fā)明專利]一種面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN108501362A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設計）人: 宗學文;徐文博
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: B29C64/129
• 分類號: B29C64/129;B29C64/241;B29C64/30;B29C64/393;B33Y30/00;B33Y50/02
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括升降式步進電機、升降系統(tǒng)、樹脂液槽、不粘涂層、DLP投影系統(tǒng)、旋轉連接機架及打印平臺，旋轉式步進電機驅動旋轉連接機架旋轉同時帶動其上端連接的打印平臺以及下端安裝的DLP投影系統(tǒng)進行同向旋轉，DLP投影系統(tǒng)自下向上對樹脂液槽底部進行投影照射，升降系統(tǒng)安裝固定于旋轉連接機架內部，不跟隨旋轉連接機架的旋轉，升降式步進電機驅動升降系統(tǒng)對樹脂液槽作升降運動。本發(fā)明通過在打印過程中，樹脂固化層與不粘涂層之間的平滑分離是靠樹脂液槽向下運動的Z向拉力與旋轉連接機架驅動打印平臺作旋轉的X向剪切力，從而得到高質量三維實體。本發(fā)明具有成型速度快、打印精度高等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明屬于快速成型制造裝置技術領域，具體涉及一種面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)及方法。

背景技術

光固化成型工藝是一種以液態(tài)光敏樹脂為原料，利用光敏樹脂在光的照射下引起的聚合反應，完成固化機理而形成的一種快速成型工藝方法，由于具有成型過程自動化程度高、加工速度快、生產周期短、制作原型表面質量好、尺寸精度高以及能夠實現(xiàn)比較精細的尺寸成型特點，近十年來已被廣泛應用于多種制造領域。

DLP(Digital Light Procession)全稱為“數(shù)字光投影”技術，基于DLP的打印工藝與SLA光固化成型方法類似，都是采用液態(tài)光敏樹脂為原料。不同之處在于，DLP采用數(shù)字投影儀作為光源，而SLA為激光頭。其工藝過程是，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，產生的許多幀圖像通過數(shù)字投影儀照射到液態(tài)光敏樹脂表面，使表面特定區(qū)域內的一層樹脂固化。當一層加工完畢后，就生成了打印件的一個截面，然后打印平臺移動一個層厚的距離，等待固化層上覆蓋另一層液態(tài)光敏樹脂，再進行第二層照射，第二固化層牢固地粘結在前一固化層上，這樣一層一層疊加而成三維原型。

DLP光固化面曝光3D打印的投影方式多為自下向上式投影。其主要存在的問題在于液態(tài)光敏樹脂在固化后常與樹脂液槽透明底板粘結在一起，但大量專利文獻已通過在樹脂液槽透明底板上表面涂覆一層不粘涂層如聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷等材料來解決此類問題，通過大量實驗證實，雖然其效果非常理想，但就此引發(fā)出另一個嚴重的問題：因固化樹脂與不沾涂層只在Z向分離方式的原因常導致不粘涂層損壞而使得壽命較低，需定期更換不沾涂層，因此導致資源浪費以及快速成型成本居高不下。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服了上述現(xiàn)有技術中的缺點，提供一種面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)及方法，采用該面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)，可有效解決現(xiàn)有技術中不粘涂層使用壽命較低的問題，并有效提高面曝光快速成型的打印質量。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下：

一種面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)，主要包括升降式步進電機、升降系統(tǒng)(包括絲桿、導桿、旋轉式步進電機)、樹脂液槽、不粘涂層、DLP投影系統(tǒng)、旋轉連接機架、打印平臺，其特征在于：升降式步進電機通過升降系統(tǒng)帶動樹脂液槽作升降運動，樹脂液槽內底表面上涂覆有不粘涂層，旋轉連接機架底部安裝有旋轉式步進電機與DLP投影系統(tǒng)，頂部連接打印平臺，旋轉式步進電機通過旋轉帶動旋轉連接機架以及DLP投影系統(tǒng)與打印平臺作同步轉動，DLP投影系統(tǒng)自下向上對樹脂液槽底部進行投影照射。

上述面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)中，所述DLP投影系統(tǒng)由紫外光源、DMD芯片、透鏡、反射鏡組成，紫外光源采用波長為355nm的紫外光激光器，DMD芯片用于接收計算機控制系統(tǒng)輸出的二維截圖信息，紫外光源發(fā)出的紫外光通過DMD芯片產生的動態(tài)掩模圖像依次通過透鏡、反射鏡后，自下向上照射至樹脂液槽內。

上述面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)中，所述升降系統(tǒng)包括絲桿、導桿、升降式步進電機，升降系統(tǒng)安裝在旋轉連接機架上且不隨其作旋轉運動，由安裝于最上端的升降式步進電機驅動，升降式步進電機的轉動帶動絲桿轉動，導桿作Z向定位，帶動樹脂液槽作豎直升降運動。