[發(fā)明專利]一種面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710106069.6
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN108501362A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設計）人: 宗學文;徐文博
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: B29C64/129
• 分類號: B29C64/129;B29C64/241;B29C64/30;B29C64/393;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)及方法，其特征在于：包括升降式步進電機(1)、打印平臺(2)、樹脂液槽(3)、升降系統(tǒng)包括導桿(4)、絲桿(5)、旋轉式步進電機(6)、DLP投影系統(tǒng)(7)、不粘涂層(8)、旋轉連接機架(9)，旋轉連接機架(9)上端連接打印平臺(2)，下端安裝有DLP投影系統(tǒng)(7)，由旋轉式步進電機(6)通過旋轉驅動旋轉連接機架(9)作旋轉運動，同時帶動打印平臺(2)以及DLP投影系統(tǒng)(7)進行同向旋轉，DLP投影系統(tǒng)(7)自下向上對樹脂液槽(3)底部進行投影照射，升降系統(tǒng)包括導桿(4)、絲桿(5)、旋轉式步進電機(6)安裝固定于旋轉連接機架(9)內部，不隨旋轉連接機架(9)的旋轉而旋轉，由升降式步進電機(1)驅動升降系統(tǒng)(4、5、6)對安裝于其上的樹脂液槽(3)作升降運動，樹脂液槽(3)底部為石英玻璃材料，其上鍍覆一層不粘涂層(8)用以防止樹脂固化層與石英玻璃底板相互粘結而導致打印失敗，在打印過程中，樹脂固化層與不粘涂層(8)之間的分離是靠樹脂液槽(3)向下運動的Z向拉力與旋轉連接機架(9)驅動打印平臺(2)作旋轉運動的X向剪切力同時作用才使得二者分離平滑，從而得到高質量三維實體。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)及方法，其特征在于：所述DLP投影系統(tǒng)(7)由紫外光源、DMD芯片、透鏡、反射鏡等組成，紫外光源采用波長為355nm的紫外光激光器，其DMD芯片所發(fā)出的動態(tài)掩模二維圖像自下向上照射至樹脂液槽(3)內。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)及方法，其特征在于：所述升降系統(tǒng)包括絲桿(5)、導桿(4)、升降式步進電機(1)，升降系統(tǒng)安裝在旋轉連接機架(9)上且不隨其作旋轉運動，由安裝于最上端的升降式步進電機(1)驅動，升降式步進電機(1)的轉動帶動絲桿(5)轉動，導桿(4)作Z向定位，帶動樹脂液槽(3)作豎直升降運動。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)及方法，其特征在于：所述樹脂液槽(3)為頂部開口、四周封閉、底部透明的圓柱抽殼結構，用以盛放打印模型所需液態(tài)光敏樹脂，其透明底板為石英玻璃，可透射紫外激光器所照射的紫外光源。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)及方法，其特征在于：所述打印平臺(2)結構為同樹脂液槽(3)尺寸相匹配的圓盤形狀。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)及方法，其特征在于：所述不粘涂層(8)為鍍覆于樹脂液槽(3)底部透明石英玻璃上表面的一層厚度0.8mm～1.5mm的聚四氟乙烯或聚二甲基硅氧烷材料薄膜。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)及方法，其特征在于：所述旋轉連接機架(9)形狀為弓形，其上端連接的打印平臺(2)延伸至樹脂液槽(3)中，其下安裝有DLP投影系統(tǒng)(7)。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)及方法，其特征在于：所述旋轉式步進電機(6)利用旋轉運動驅動旋轉連接機架(9)以及其上安裝的DLP投影系統(tǒng)(7)與打印平臺(2)同步作旋轉運動。

9.一種利用權利要求1-8任意之一所述的面曝光快速成型的機械運動系統(tǒng)及方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：開啟面曝光快速成型機，向樹脂液槽中填充進打印所需液態(tài)光敏樹脂；

步驟2：計算機控制系統(tǒng)將三維模型轉換為若干二維截面輪廓，并將每層厚度、輪廓信息傳給DLP投影系統(tǒng)；

步驟3：計算機控制系統(tǒng)控制升降式步進電機驅動升降系統(tǒng)帶動樹脂液槽上升至打印平臺與樹脂液槽底部石英玻璃內表面鍍覆的不粘涂層保持一個層厚的距離；

步驟4：DLP投影系統(tǒng)經石英玻璃底板的透射對樹脂液槽中的液態(tài)光敏樹脂進行第一層紫外光照射；

步驟5：升降式步進電機驅動升降系統(tǒng)帶動樹脂液槽下降一個層厚的距離，與此同時，旋轉式步進電機驅動旋轉連接機架帶動打印平臺與DLP投影系統(tǒng)作旋轉運動，在樹脂固化層與不粘涂層分離的同時，液態(tài)光敏樹脂經旋轉力與重力迅速補充至樹脂固化層與不粘涂層之間的間隙區(qū)域；

步驟6：重復步驟4、步驟5進行第二層的樹脂固化，直到固化到最后一層樹脂為止，模型制作完畢。