[發明專利]一種基于凝膠環境的無支撐3D打印系統及方法

在審

• 申請號: 202010974446.X
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN111923408A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 陳炫瑋;李劍浩
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: B29C64/20
• 分類號: B29C64/20;B29C64/106;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 李斌

本發明提供了一種基于凝膠態環境的無支撐3D打印系統，包括箱體、Z軸移動組件、X軸移動組件、Y軸移動組件、第一針筒以及第一打印噴頭，Z軸移動組件固定安裝在X軸移動組件上，X軸移動組件固定安裝在Y軸移動組件上，Y軸移動組件固定安裝在箱體上，第一打印噴頭固定安裝在第一針筒上并與第一針筒連通，箱體的容腔中存儲有凝膠，第一針筒存儲有光敏樹脂，第一針筒固定安裝在Z軸移動組件上，Z軸移動組件用于驅動第一針筒以及第一打印噴頭沿Z軸方向移動。本發明可實現無支撐3D打印，其打印效率高。相應地，本發明還提供一種基于凝膠態環境的無支撐3D打印方法。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，具體而言，涉及一種基于凝膠態環境的無支撐3D打印系統及方法。

背景技術

目前市面上的針對于塑料的主流3D打印技術主要有FDM(Fused DepositionModeling，熔融沉積)、SLA(Stereo Lithography Apparatus，光敏樹脂選擇性固化)及DLP(DigitalLightProcession，數字光處理)。

其中，SLA和DLP技術雖然具備高精度(±0.02mm)以及高光滑度的表面，但因為其是在樹脂環境中通過紫外光定點照射而成型的，所以在打印角度大于等于60°以上的模型結構時必須添加支撐，否則會造成懸空部分下沉的后果，其步驟繁瑣，打印效率低下。

發明內容

基于此，為了解決現有3D打印機技術需要添加支撐，效率低下的問題，本發明提供了一種基于凝膠態環境的無支撐3D打印系統及方法，其具體技術方案如下：

一種基于凝膠態環境的無支撐3D打印系統，包括箱體、Z軸移動組件、X軸移動組件以及Y軸移動組件，所述Z軸移動組件固定安裝在所述X軸移動組件上，所述X軸移動組件固定安裝在所述Y軸移動組件上，所述Y軸移動組件固定安裝在所述箱體上，所述X軸移動組件用于驅動所述Z軸移動組件沿X軸方向移動，所述Y軸移動組件用于驅動所述X軸移動組件沿Y軸方向移動，所述基于凝膠態環境的無支撐3D打印系統還包括第一針筒以及第一打印噴頭，所述第一打印噴頭固定安裝在所述第一針筒上并與所述第一針筒連通，所述箱體的容腔中存儲有凝膠，所述第一針筒存儲有光敏樹脂，所述第一針筒固定安裝在所述Z軸移動組件上，所述Z軸移動組件用于驅動所述第一針筒以及所述第一打印噴頭沿Z軸方向移動。其中，光敏樹脂的密度與凝膠的密度相等或相近。

由于光敏樹脂的密度與凝膠的密度相等或相近，故而將光敏樹脂注入到凝膠時，可以處于懸浮狀態。通過第一針筒以及第一打印噴頭將光敏樹脂注入到凝膠當中，然后通過算法控制第一打印噴頭的移動路徑，可以勾勒出模型形狀。此時，在凝膠之中的光敏樹脂仍處于液態。再通過紫外光照射凝膠中的光敏樹脂，光敏樹脂由液態轉換成固態，而凝膠仍處在液態中，即可以將模型從凝膠中取出，實現無支撐3D打印，從而簡化打印步驟，提高打印效率。

進一步地，所述基于凝膠態環境的無支撐3D打印系統還包括第二針筒以及第二打印噴頭，所述第二打印噴頭固定安裝在所述第二針筒上并與所述第二針筒連通，所述第二針筒存儲有光敏樹脂，所述第二針筒固定安裝在所述Z軸移動組件上。

進一步地，所述第一針筒存儲的光敏樹脂為柔性光敏樹脂，所述第二針筒存儲的光敏樹脂為剛性光敏樹脂。

進一步地，所述第一打印噴頭以及第二打印噴頭均為微型打印噴頭。

進一步地，所述X軸移動組件包括X軸滑軌，所述Y軸移動組件包括Y軸滑軌，所述X軸滑軌以及所述Y軸滑軌均為上銀滑軌。

相應地，本發明還提供一種基于凝膠態環境的無支撐3D打印方法，其包括如下步驟：

根據預設移動路徑控制第一打印噴頭以及第二打印噴頭移動并通過第一打印噴頭以及第二打印噴頭將光敏樹脂注入到凝膠中，以勾勒模型形狀；

利用紫外光照射模型形狀，直至光敏樹脂凝固。