[發明專利]基于雙路入射光的投影式光固化成形裝置

有效

• 申請號: 201711434605.1
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN107932910B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 汪延成;王越;梅德慶;薛岱
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B29C64/277
• 分類號: B29C64/277;B29C64/20;B29C64/129;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于雙路入射光的投影式光固化成形裝置。兩路不同波段的光源入射到可調式平面反光鏡上，經可調式平面反光鏡反射到DMD芯片，經DMD芯片調制輸出帶有光源波段信息和圖案信息的光束后經成像透鏡照射到光敏材料上；可調式平面反光鏡繞垂直于光路所在平面的旋轉軸在兩個不同角度位置之間旋轉切換，兩個不同角度位置分別對應于兩路光源。本發明可實現雙路入射光源的輸入，引發兩種固化波段不重疊的光敏材料的成形，實現多材料打印，解決了投影固化成形技術多材料同步打印的問題，具有光路路徑短、光路均勻度較高、可實現連續固化制造等特點。

技術領域

本發明涉及了一種投影式光固化成形裝置，尤其是涉及了一種基于雙路入射光的投影式光固化成形裝置。

技術背景

快速成形是基于材料累加方法的制造技術。它通過逐層掃描獲得構件的分層數據，不管零件形狀多么復雜，無需刀具和繁瑣的工藝就可直接快速制造出三維實體?？焖僭退哂械目焖傩?、準確性及制造復雜實體的能力，使實現個體匹配制造成為可能，在建筑、珠寶、電子、醫學等領域有著廣泛的應用前景。目前，快速成形有以下幾種制造技術：立體光固化(SLA)，疊層實體制造(LOM)，熔融沉積成形(FDM)、選擇性激光燒結(SLS)。其中，光固化成形分兩種，一種由激光光斑或紫外光逐點、逐線填充掃描光固化材料，形成固化層，并逐層疊加，制造出三維模型。另一種基于面曝光的固化方式，將需要固化的片層數據圖形，采用可見光或紫外光，將片層數據圖形投影在光敏液體材料上形成區域固化，一次曝光固化一個層面的實體。固化過程中,采取各種工藝措施控制層面實體的變形,逐層累加形成整個實體。

其中，DLP型面曝光打印機利用光學投影的實現光固化平臺，其工作原理可描述為，首先采用計算機軟件將三維數字模型進行分層處理，然后將分層后的二維位圖導入DLP的控制器中，DMD上會呈現出與二維位圖各個像素點對應的棱鏡排布，此時將一束光照射到DMD上，其反射光的區域與二維位圖圖像信息對應。當入射光經由DMD芯片的微棱鏡陣列反射后，反射光束投影到光敏預聚物上，對應圖案區域發生固化。因此通過輸入三維模型分層后的各切片面的圖案信息，可促使DMD中微棱鏡陣列的翻轉并呈現與切片面相對應的圖案信息，實現不同形狀的面區域性固化，在垂直面與入射光方向同向軸線性運動的協同下，可以實現多層疊加，從而完成面曝光式的三維打印。不同于傳統三維成形噴墨式和擠出式的逐點式、逐線式的打印方法，DLP型打印方法可以通過投影將在同一平面上光投影部分的同時固化，加快了制造的進度。

目前，基于面曝光的DLP型光固化成形裝置為實現多材料成形需通過裝有光敏材料的液槽中原有的光敏材料完全清理后增添新的光敏材料的方式，或更換液槽的方式來實現。材料浪費較大且操作不便，無法實現多種材料同時且連續的打印。

發明內容

為了解決投影固化設備無法實現多種光敏材料連續打印的問題，本發明的目的在于提供一種雙路入射光投影固化成形裝置及其制造方法。

本發明采用的技術方案如下：

本發明包括第一入射光源、第一光路準直匯聚模塊、第二入射光源、第二光路準直匯聚模塊、可調式平面反光鏡、可調式平面反光鏡固定環、DMD芯片(數字微棱鏡DigitalMicromirror Device)和成像透鏡；成像透鏡布置在可調式平面反光鏡的一側方且位于同一水平面，DMD芯片布置在成像透鏡上方，由第一光路準直匯聚模塊和第二光路準直匯聚模塊組成的第二入射光組件以及由第一入射光源和第一光路準直匯聚模塊組成的第一入射光組件布置在可調式平面反光鏡的另一側方及其上方。

所述的第一入射光源和第二入射光源各發出一路光源，分別經第一光路準直匯聚模塊、第二光路準直匯聚模塊后入射到可調式平面反光鏡上，經可調式平面反光鏡反射到DMD芯片，經DMD芯片調制輸出帶有光源波段信息和圖案信息的光束后經成像透鏡照射到光敏材料上；第一入射光源和第二入射光源的光源經可調式平面反光鏡反射后均沿著相同的光路投射到DMD芯片上。