[發(fā)明專利]一種基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法以及打印設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710485789.8
• 申請(qǐng)日: 2017-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN107283825A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董志根;李獲鼎;黃華;陶國(guó)強(qiáng);黃駿;梁泉;閆志剛;熊威;王登元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 壹千零壹號(hào)泰州自動(dòng)化科技有限公司
• 主分類號(hào): B29C64/124
• 分類號(hào): B29C64/124;B29C64/282;B29C64/371;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所32237
• 代理人: 龔擁軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于DLP光固化三維打印技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法以及打印設(shè)備。

背景技術(shù)

快速成型技術(shù)是離散迭代的一個(gè)過(guò)程，三維模型通過(guò)一個(gè)方向進(jìn)行分層，從而獲取每層的輪廓信息或者圖像信息，然后通過(guò)打印頭或者光源來(lái)實(shí)現(xiàn)每層的數(shù)據(jù)信息，重復(fù)迭代，最后形成一個(gè)三維實(shí)體模型。

DLP是“Digital Light Procession”的縮寫，即數(shù)字光處理技術(shù)，其是根據(jù)美國(guó)TI公司的數(shù)字微鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的顯示技術(shù)。目前DLP技術(shù)應(yīng)用在三維打印上越來(lái)越廣泛，主要是采用單個(gè)DLP投影儀固定放置在樹脂槽下部進(jìn)行光投影，其樹脂槽底部采用透光離型裝置。

中國(guó)專利ZL201410027198.2公開了一種基于DLP 原理的3D 打印機(jī)，其設(shè)有樹脂槽，所述樹脂槽的底板可透光；垂直升降機(jī)構(gòu)上固定連接成型平臺(tái)，通過(guò)垂直升降

機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)整樹脂槽與成型平臺(tái)之間的距離；計(jì)算機(jī)用于處理三維模型并將三維模型順序分割成具有一定厚度的若干剖面圖形，計(jì)算機(jī)還連接控制電氣控制裝置，電氣控制裝置控制垂直升降機(jī)構(gòu)自動(dòng)升降成型平臺(tái)，并控制DLP 投影機(jī)對(duì)樹脂槽中光固化樹脂液面照射；DLP 投影機(jī)設(shè)于樹脂槽的下方并與計(jì)算機(jī)相連，DLP 投影機(jī)將剖面圖形的圖形光路經(jīng)樹脂槽的底板透射以照射光固化液態(tài)樹脂。

但是打印尺寸小和打印速度慢是此類設(shè)備的普遍不足，對(duì)于打印尺寸小主要是因?yàn)镈LP投影儀目前最高分辨率1920x1080P，投影幅面越大，單個(gè)像素對(duì)應(yīng)的尺寸越大，因此精度就越差，因此往往在精度必須保證的前提下打印尺寸會(huì)非常小；對(duì)于速度慢主要是因?yàn)槊看蛴∫粚樱夹枰M(jìn)行離型動(dòng)作，離型后還需要靜置幾秒鐘使得液面能夠平穩(wěn)，打印一層往往需要十幾秒鐘，效率非常低。此外一個(gè)不足之處就是離型所使用的離型膜需要不定時(shí)更換，增加了打印失敗的幾率同時(shí)浪費(fèi)樹脂。

因此，需要一種能夠提高打印幅面且不失精度，同時(shí)能夠提高打印效率和成功率的投影式3D打印方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有方案的種種不足，本發(fā)明的目的在于提出一種基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法和設(shè)備，來(lái)解決現(xiàn)有方案設(shè)備的打印尺寸小，打印速度慢的問(wèn)題。

為解決上述問(wèn)題本發(fā)明提供一種基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法，此方法為：采用四組DLP投影系統(tǒng)構(gòu)件一個(gè)大型幅面投影系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱大幅面投影系統(tǒng)），大幅面投影系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)統(tǒng)一控制下逐層連續(xù)播放365-405nmUV光圖像，紫外光圖像使得光敏樹脂逐層固化，Z軸打印平臺(tái)逐層下降，如此往復(fù)迭代從而形成三維物體；為了提高打印速度，通過(guò)確定濃度的高壓氧氣來(lái)抑制氣泡的產(chǎn)生且形成非固化死區(qū)，在死區(qū)以及高壓氧氣的作用下液面能夠保持穩(wěn)定，同時(shí)在平衡箱以及液面激光測(cè)距儀的作用下，在UV光圖像連續(xù)曝光下進(jìn)行快速三維打印。

優(yōu)選的，所述四組投影系統(tǒng)構(gòu)成的大型幅面投影系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)控制下能夠根據(jù)一副圖像進(jìn)行自動(dòng)拆分，每個(gè)投影系統(tǒng)獨(dú)自完成一副圖像的1/4的曝光，且曝光時(shí)間需要協(xié)調(diào)一致，從而提高打印的尺寸。

優(yōu)選的，所述365-405nmUV光圖像的播放是連續(xù)的，從而能夠減少階梯效應(yīng)。

優(yōu)選的，所述確定濃度的高壓氧氣的控制是由計(jì)算機(jī)根據(jù)樹脂來(lái)確定不同的氧氣濃度以及壓力通過(guò)數(shù)據(jù)線發(fā)送指令給氧氣增壓發(fā)生裝置，由氧氣增壓發(fā)生裝置產(chǎn)生高壓氧氣，氧氣濃度的檢測(cè)通過(guò)氧氣濃度檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，在高壓氧氣的作用下，液面形成了5-100μm的不固化死區(qū)，從而為快速打印液面補(bǔ)充平穩(wěn)提供了主要條件，成型速度提高了5-20倍。

優(yōu)選的，所述液面位置的穩(wěn)定通過(guò)液位激光測(cè)距儀測(cè)量后反饋給計(jì)算機(jī)由計(jì)算機(jī)來(lái)控制補(bǔ)液裝置來(lái)進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)液。

本發(fā)明也提供了一種基于DLP光固化的大幅面快速3D打印設(shè)備，包括：采用四組DLP投影系統(tǒng)構(gòu)件一個(gè)大型幅面投影系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱大幅面投影系統(tǒng)），下部具有透光玻璃，下部設(shè)置有密封構(gòu)件腔室，密封構(gòu)件腔室上部設(shè)置有液位激光測(cè)距儀；Z軸移動(dòng)打印平臺(tái)裝置以及平衡箱裝置，密封構(gòu)件腔室上部右側(cè)安裝有氧氣增壓發(fā)生裝置；左側(cè)安裝有氧氣濃度檢測(cè)裝置；下部設(shè)置有樹脂槽，樹脂槽兩側(cè)設(shè)置有PTC加熱器；機(jī)架的左側(cè)設(shè)置有樹脂增壓補(bǔ)液裝置。

優(yōu)選的，所述的一種基于DLP光固化的大幅面快速3D打印設(shè)備，其特征在于，所述大幅面投影系統(tǒng)設(shè)置在整個(gè)設(shè)備的正上方，由四個(gè)DLP投影系統(tǒng)組成。