[發明專利]一種跨界面液體3D打印的裝置和方法

在審

• 申請號: 201711461595.0
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108189403A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 姜再興
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B29C64/264
• 分類號: B29C64/264;B29C64/135;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專利代理事務所(普通合伙) 23210
• 代理人: 王艷萍

一種跨界面液體3D打印的裝置和方法,本發明涉及3D打印設備及方法，本發明是要解決現有的液體3D打印技術的凝膠不易獲取、粘度大，打印速度慢，打印精度低、無法實現跨界面打印的技術問題。本發明的裝置包括打印液體容器、運動控制系統和固化系統，其中固化系統由光學聚焦系統和光路控制開關組成；光學聚焦系統產生的聚焦光束的焦點位于打印液體容器中。焦點位置的高溫使液體固化，實現打印。本發明可跨界面打印多種材料組合的部件。

技術領域

本發明涉及3D打印設備，屬于3D打印領域。

背景技術

3D打印技術與傳統的打印技術不同，它是采用聚集和遞增的方式來生產產品，產品低成本、生產效率高，產品個性化強，可生產復雜度高、外形精致的產品。3D打印技術被應用在多個領域，例如房地產行業的房屋模型制作、航天航空的飛機模型制作、家具家電、汽車配件等多個產業。3D打印也被應用在醫療中，牙齒和骨骼替代品都可以通過3D打印技術來制作。現有的液體3D打印技術是采用類似針頭的打印頭在凝膠中進行打印。由于凝膠的浮力等作用，可以部分實現無支撐結構的三維立體構件的打印，是3D打印方法的進步。然而，這種液體打印方法使用范圍較窄，合適的凝膠材料不易獲取；凝膠粘度過大，打印速度較慢；凝膠作用單一，僅僅起到支撐作用，不與打印液發生化學反應；為了保證連續打印，打印精度較低。并且，這種液體3D打印方法對于需要用兩種材料制備的部件也無法實現。為此，需要發明一種結構簡單，打印材料易于獲取、打印精度較高的可跨界面液體3D打印方法及設備。

發明內容

本發明是要解決現有的液體3D打印技術的凝膠不易獲取、粘度大，打印速度慢，打印精度低、無法實現跨界面打印的技術問題，而提供一種跨界面液體3D打印裝置和方法。

本發明的跨界面液體3D打印裝置，包括打印液體容器1、運動控制系統2和固化系統3，其中固化系統3由光學聚焦系統3-1和光路控制開關3-2組成；其中光學聚焦系統包括自然光點光源3-1-1、凸透鏡3-1-2和聚焦鏡3-1-3；或者包括激光光源3-1-4、擴束鏡3-1-5和聚焦鏡3-1-3；光路控制開關3-2設置在光學聚焦系統3-1的聚焦鏡3-1-3與該光學聚焦系統產生的光束焦點之間的光路中，通過光路控制開關3-2的打開或閉合來控制光路的開關；打印液體容器1固定在運動控制系統2中，由運動控制系統2控制打印液體容器的移動方向和速度；光學聚焦系統3-1產生的聚焦光束的焦點，位于打印液體容器1中。

更進一步地，自然光點光源3-1-1為LED燈或氙燈；

更進一步地，氙燈為長弧氙燈、短弧氙燈或脈沖氙燈；氙燈光源熱量較高，利于打印液體快速固化。

更進一步地，激光光源為連續激光或脈沖激光；激光為紅色激光、藍色激光或綠色激光；

更進一步地，光路控制開關3-2為循環定時方式、B門方式、T門方式；

更進一步地，光路控制開關3-2為手動觸發、無線遙控觸發或TTL觸發方式；

更進一步地，光路控制開關3-2可通過RS232或USB接口與計算機相連接，由計算機發送ASCII碼命令序列給定時器來控制開關狀態；

更進一步地，光路控制開關3-2的最大通光孔徑為Φ1.0～50.0mm；

更進一步地，運動控制系統2為三維位移臺，三維位移臺由X、Y和Z三軸組成，每軸為滾珠與絲杠組成的模組系統，或者為皮帶帶動的軌道運動系統；運動控制系統的驅動動力為步進電機、直流電機或私服電機。

更進一步地，光學聚焦系統3-1還包括反射裝置；用于改變光的方向。

更進一步地，反射裝置為平面鏡。

利用跨界面液體3D打印裝置進行3D打印的方法，按以下步驟進行：

一、將打印液體加入到打印液體容器1中；