[發明專利]一種基于全息投影的3D打印方法及系統

有效

• 申請號: 201810234619.7
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108501363B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 勞長石;陳張偉;何奕;盧振;危巖
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: B29C64/135
• 分類號: B29C64/135;B29C64/264;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 王永文;劉文求

1.一種基于全息投影的3D打印方法，其特征在于，所述方法：

步驟A、預先制作具有待打印物體全息圖的全息干板；

步驟B、相干光源發出的相干光沿著預設的全息投影成像光路經過全息干板，并在預設的投影空間中形成與所述待打印物體對應的三維立體實像；

步驟C、所述三維立體實像使預設在投影空間中的光敏材料一次性聚合固化，形成與所述三維立體實像尺寸和樣貌一致的三維結構物體；

所述步驟B具體包括：

預先在投影空間的前、后、左、右、上、下方位上各設置一個全息干板；

相干光源發出的相干光，沿著全息投影光路系統發射，并經過所述全息干板，使各個全息干板上的全息圖在所述投影空間中形成不同視角的三維投影；

將不同視角的三維投影，形成三維立體實像；

所述光敏材料容納于透明容器或者依靠懸浮機制無需支撐而懸于投影空間中；

多個全息干板在投影空間中形成三維空間上的立體投影，使該多個立體投影在某一空間位置疊加，從而形成三維立體實像；利用疊加形成的三維立體實像投影一次性觸發固化成型過程；

所述步驟B中的全息投影成像光路包括：按照預設的空間位置進行設置的相干光源、波前再現光路系統、全息干板以及投影空間；所述波前再現光路系統包括用于對所述相干光進行擴束處理的擴束元件、用于將經擴束的相干光進行分光處理的分光元件以及用于將相干光引導至所述全息干板處的光學傳輸元件；所述光學傳輸元件包括反光鏡，以便將經分光形成的兩束相干光分別引導至兩個不同的全息干板上。

2.根據權利要求1中所述的基于全息投影的3D打印方法，其特征在于，所述步驟C之后還包括：

步驟D、將固化后的三維結構物體取出，并移出表面未固化的多余光敏材料。

3.根據權利要求1中所述的基于全息投影的3D打印方法，其特征在于，所述步驟A中的全息圖具體生成方法包括：利用計算機生成或者借助待打印物體和參考光通過在記錄介質中發生干涉作用來生成。

4.根據權利要求1中所述的基于全息投影的3D打印方法，其特征在于，所述步驟C具體包括：

預先將三維立體實像的光強分布與投影空間中的光敏材料的聚合閾值相匹配；

當所述三維立體實像形成時，投影空間中的光敏材料在投影光的作用下一次性全方位立體式聚合，形成與所述三維立體實像尺寸和樣貌一致的三維結構物體。

5.一種基于全息投影的3D打印系統，其特征在于，所述系統包括：相干光源、波前再現光路系統、全息干板以及投影空間；所述相干光源、波前再現光路系統、全息干板以及投影空間依次設置；

所述相干光源用于生成相干光；

所述波前再現光路系統用于將相干光引導至全息干板；

所述全息干板用于記錄待打印物體在多個視角下的外部特征的光學信息；

所述投影空間用于生成三維立體實像并完成一次性3D成型，生成三維結構物體；

所述全息干板預先設置在投影空間的前、后、左、右、上、下方位上，所述相干光經過所述全息干板，使各個全息干板上的全息圖在所述投影空間中形成不同視角的三維投影；

所述投影空間中設置有用于在投影光的作用下發生一次性全方位立體式聚合，生成三維結構物體的光敏材料；

所述光敏材料容納于透明容器或者依靠懸浮機制無需支撐而懸于投影空間中；

所述波前再現光路系統包括用于對所述相干光進行擴束處理的擴束元件、用于將經擴束的相干光進行分光處理的分光元件以及用于將相干光引導至所述全息干板處的光學傳輸元件；所述光學傳輸元件包括反光鏡，以便將經分光形成的兩束相干光分別引導至兩個不同的全息干板上；

多個全息干板在投影空間中形成三維空間上的立體投影，使該多個立體投影在某一空間位置疊加，從而形成三維立體實像；利用疊加形成的三維立體實像投影一次性觸發固化成型過程。