[發(fā)明專利]一種基于全息投影的3D打印方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108501363B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)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

本發(fā)明公開了一種基于全息投影的3D打印方法及打印系統(tǒng)；所述打印方法包括：預先制作具有待打印物體全息圖的全息干板；相干光源發(fā)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；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。本發(fā)明通過在投影空間設置與三維立體實像的光強分布相匹配的光敏材料，實現一次性全方位立體式聚合，由此能夠實現復雜結構樣件成形過程的一次性完成，且無需經過點?線?面?體逐步連續(xù)累積成形過程，大大縮短了成形時間，提高了工作效率和成型精度。

技術領域

本發(fā)明涉及增材制造技術領域，具體涉及一種基于全息投影的3D打印方法及系統(tǒng)。

背景技術

3D打印是增材制造的俗稱，其核心是數字化、智能化制造與材料科學的結合，與傳統(tǒng)上對原材料進行機加工切削的減材料制造法正相反。

現在市面上已經有不同方法的3D打印技術，常見的有：FDM（熔融沉積式）、SLA（光固化）、SLS（選擇性激光燒結）、DLP(數字光處理）等，他們普遍采用的成形過程還只是逐步連續(xù)累積打印的方式，即需要對打印樣件數據進行分層，然后從點開始打印，到線，再到面，最后層層疊加到三維實體（DLP是直接從面到體的打印過程）。這樣就會導致打印的工作時間較長，嚴重影響了打印效率。而且在不添加支撐的前提下，若待打印的樣件具有懸空或者多孔結構時，上述打印技術就很難完成任務。

雖然現有也有號稱“一次性體積成型”的全息光刻3D技術，有效提高了打印效率。但是并沒有實現真正意義上的投射全息實像進行一次性3D打印，且只能成型非常簡單的對稱結構件，無法成型具有復雜結構的非對稱件，成型效果和精度較差，使得其應用也受到了很大的局限。

因此，現有技術還有待于改進和發(fā)展。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種基于全息投影的3D打印方法及系統(tǒng)，旨在解決現有技術中傳統(tǒng)增材制造逐步累積打印的方式帶來的加工效率低、加工時間長等缺點，同時克服了現有一次性3D成型技術不能制作復雜結構、成型效果和精度差的不足。

本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種基于全息投影的3D打印方法，其中，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(fā)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。

優(yōu)選地，所述的基于全息投影的3D打印方法，其中，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。

優(yōu)選地，所述的基于全息投影的3D打印方法，其中，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(fā)生干涉作用來生成。

優(yōu)選地，所述的基于全息投影的3D打印方法，其中，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(tǒng)、全息干板以及投影空間。

優(yōu)選地，所述的基于全息投影的3D打印方法，其中，所述投影空間為透明容器或者自由空間。

優(yōu)選地，所述的基于全息投影的3D打印方法，其中，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；