用于光固化3d打印機(jī)的壓板裝置及面成型3d打印的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于光固化3D打印機(jī)的壓板裝置及面成型3D打印機(jī)，所示壓板裝置包括透明壓板，透明壓板上設(shè)有用于固定在光固化3D打印機(jī)的容器盒中的固定結(jié)構(gòu)。面成型3D打印機(jī)，其特征在于，包括：容器盒，用于盛放液態(tài)的光固化材料；打印板，具有位于所述容器盒中的工作位，是產(chǎn)品的成型支持平臺(tái)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)所述打印板在所述容器盒中上下移動(dòng)；投影設(shè)備，其投影鏡頭位于所述打印板的上方，用于向所述打印板投射投影圖像；壓板裝置，該壓板裝置位于所述容器盒中并介于所述投影鏡頭和所述打印板之間。本發(fā)明具有成本低、打印精度高、打印速度快、打印效果好的有益效果。
【專利說(shuō)明】用于光固化3D打印機(jī)的壓板裝置及面成型3D打印機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及疊層制造設(shè)備，尤其是涉及用于光固化3D打印機(jī)的壓板裝置及面成型3D打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印(3D Printing)最早由美國(guó)麻省理工學(xué)院的Jim Bred和Tim Anderson提出，他們基于一臺(tái)普通的噴墨打印機(jī)設(shè)計(jì)出一臺(tái)可粘接粉末的設(shè)備，該設(shè)備也成為最早的3D打印機(jī)。2009年3月在美國(guó)華盛頓舉行的疊層制造發(fā)展研討會(huì)(Roadmap for AdditiveManufacturing (RAM) Workshop)上，正式確定使用疊層制造(Additive Manufacturing,縮略詞為AM) —詞來(lái)稱呼3D打印技術(shù)，并就未來(lái)10年快速成型技術(shù)的發(fā)展做出了規(guī)劃。目前主要的疊層制造技術(shù)包括選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(Selective laser sintering,縮略詞為SLS ),立體光刻成型技術(shù)(Stereolithography, SLA)，熔融沉積成型技術(shù)(FusedDeposition Modeling,縮略詞為FDM)等。選擇性激光燒結(jié)技術(shù)使用高能量激光束對(duì)各種粉末材料進(jìn)行燒結(jié)，所選用的粉末材料包括塑料、金屬、陶瓷、玻璃等。立體光刻成型技術(shù)采用具有一定光強(qiáng)的激光束照射液態(tài)光敏樹脂，樹脂在光照下迅速固化形成所需形狀。目前國(guó)際上美國(guó)的3D system公司在該領(lǐng)域具有較強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力。熔融沉積成型技術(shù)則是通過(guò)噴頭擠壓被加熱熔化后的熱塑材料成型，該技術(shù)由美國(guó)的Stratasys公司實(shí)用新型，其在該領(lǐng)域具有較大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。另外，因?yàn)镕DM具有成本低的優(yōu)勢(shì)，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的3D成型設(shè)備以該技術(shù)為主。疊層制造技術(shù)(AM)在美歐已廣泛應(yīng)用于汽車、家用電器、計(jì)算機(jī)、航空航天、醫(yī)學(xué)、建筑、科研等領(lǐng)域。AM技術(shù)已發(fā)展形成一個(gè)新產(chǎn)業(yè)，統(tǒng)計(jì)資料表明，近三年來(lái)，AM的市場(chǎng)營(yíng)銷以59%速度遞增。
[0003]但是，目前快速成型技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備的引進(jìn)價(jià)格昂貴，設(shè)備維修價(jià)格高、響應(yīng)慢的缺點(diǎn)。而低價(jià)格設(shè)備的制作精度則非常不理想，例如:1500美元左右的設(shè)備，其精度大概是0.25mm0

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有3D打印設(shè)備成功高昂、打印精度低、打印速度慢的缺陷，提供一種一種面成型3D打印機(jī)。
[0005]本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于光固化3D打印機(jī)的壓板裝置。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)下述手段予以解決:
一種面成型3D打印機(jī)，包括:
容器盒，用于盛放液態(tài)的光固化材料；
打印板，具有位于所述容器盒中的工作位，是產(chǎn)品的成型支持平臺(tái)；
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)所述打印板在所述容器盒中上下移動(dòng)；
投影設(shè)備，其投影鏡頭位于所述打印板的上方，用于向所述打印板投射投影圖像；
壓板裝置，該壓板裝置包括固定于所述容器盒中并介于所述投影鏡頭和所述打印板之間的透明壓板。
[0007]優(yōu)選地，所述透明壓板的下表面上(即朝向容器盒盒底與液面接觸的表面)設(shè)有透明防粘連層。
[0008]所述壓板裝置的面積大于所述投影圖像的面積，所述投影圖像全部透射在所述壓板裝置的覆蓋面之內(nèi)。
[0009]所述壓板裝置在所述容器盒中的位置在前后、左右和上下方向上均可調(diào)節(jié)。
[0010]本發(fā)明的一種用于光固化3D打印機(jī)的壓板裝置，包括透明壓板，所述透明壓板上設(shè)有用于固定在光固化3D打印機(jī)的容器盒中的固定結(jié)構(gòu)。
[0011]優(yōu)選地:
所述透明壓板的透光率大于80%，透明壓板的下表面上設(shè)有防粘連層。
[0012]所述透明壓板為石英板或無(wú)色玻璃板。
[0013]所述透明防粘連層為固定在所述透明壓板表面的防粘連薄膜或涂敷在所述透明壓板表面的防粘連涂層。
[0014]所述防粘連薄膜為全氟塑料薄膜。
[0015]所述防粘連涂層為硅膠膜涂層。
[0016]本發(fā)明基于圖像投影進(jìn)行立體快速成型，通過(guò)投影圖像由下而上地以“面”為單位進(jìn)行疊層，與現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)機(jī)電控制噴頭進(jìn)行逐點(diǎn)打印的方式相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):1)無(wú)需采用復(fù)雜的控制機(jī)電系統(tǒng)，可大幅的降低設(shè)備成本；2)由于是通過(guò)投影面成型進(jìn)行打印，因此，相對(duì)于逐點(diǎn)打印的方式具有更高的效率，本發(fā)明打印同一產(chǎn)品所需的時(shí)間僅為普通3D打印機(jī)的20% ；3)由于產(chǎn)品是逐層成型，其精度由投影圖像決定，因而可輕易實(shí)現(xiàn)誤差在
0.0lmm范圍內(nèi)的高精度打印。而且，本發(fā)明設(shè)置于容器盒中的壓板裝置能夠用于抑制液態(tài)光固化材料的液面膨脹，從而能夠避免打印出的產(chǎn)品出現(xiàn)如圖1中所示的頂部凸起現(xiàn)象，圖2所示為本發(fā)明的打印機(jī)所打印的產(chǎn)品，其頂部光滑無(wú)凸起。
[0017]本發(fā)明的壓板裝置底部?jī)?yōu)選設(shè)有防粘連層，可避免光固化材料在光照固化時(shí)粘結(jié)在壓板裝置上。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例的面成型3D打印機(jī)的正視圖；
圖2是圖1的面成型3D打印機(jī)的側(cè)視圖；
圖3是圖1的面成型3D打印機(jī)的的立體圖；
圖4是未設(shè)置壓板裝置時(shí)的打印產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是設(shè)置壓板裝置后的打印產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面對(duì)照附圖并結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]如圖1-3所示，一種光固化3D打印機(jī)，其為面成型3D打印機(jī)，包括容器盒100、打印板200、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)300、投影設(shè)備(圖中未示出)、和壓板裝置400 ；容器盒100用于盛放液態(tài)的光固材料；打印板200具有位于容器盒100中的工作位，是產(chǎn)品的成型支持平臺(tái)；打印板200與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)300連接，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)300用于驅(qū)動(dòng)打印板200在容器盒100中上下移動(dòng)以配合投影設(shè)備的投影圖像逐層打印，獲得最終的打印產(chǎn)品；投影設(shè)備的投影鏡頭位于打印板200的上方，用于向打印板投射投影圖像；壓板裝置400設(shè)有與容器盒配合的固定結(jié)構(gòu)，用于在容器盒100中進(jìn)行固定，其固定在容器盒100中后位置介于投影鏡頭和打印板200之間，其優(yōu)選包括透明壓板和附著于所述透明壓板朝向容器盒底的表面上的透明防粘連層。
[0021]上述面成型3D打印機(jī)的使用方法和打印過(guò)程為:在容器盒100中添加液態(tài)光固化材料(例如液態(tài)光敏樹脂)至液面與壓板裝置的防粘連層相接觸，優(yōu)選液面高于壓板裝置的防粘連層但不超過(guò)壓板裝置的上表面，從而保證在整個(gè)打印過(guò)程中，壓板裝置能夠始終壓住液面；利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)300驅(qū)動(dòng)打印板200靠近壓板裝置400使得打印板200上表面和壓板裝置400下表面的距離等于單層打印的厚度；利用投影設(shè)備向打印板200投射投影圖像，即:投射欲打印產(chǎn)品的3D實(shí)體模型的切層截面圖形的第一層圖形，投影光束穿過(guò)壓板裝置照射在光固化材料上，使得打印板200與壓板裝置400之間的材料固化，完成第一層打印，然后打印板200向下移動(dòng)單層打印距離，投影設(shè)備投射第二層圖形，如此重復(fù)打印直至打印完成。如圖4所示為本實(shí)施例的打印產(chǎn)品的效果圖，其上表面平滑無(wú)凸起，而在不使用壓板裝置的情況下，打印產(chǎn)品的效果圖如圖5所示，其上表面因液態(tài)光固化材料的表面張力與液面膨脹，會(huì)產(chǎn)生向上的凸起。
[0022]如圖1所示，在更加具體的面成型3D打印機(jī)中，其還包括機(jī)架，該機(jī)架包括承載臺(tái)501和支架502 ;所示壓板裝置400的壓板401為石英板或無(wú)色玻璃板其透光率優(yōu)選大于80%，透明防粘連層402為固定在所述透明壓板表面的防粘連薄膜或涂敷在所述透明壓板表面的防粘連涂層；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)300包括電機(jī)301、固定座一 302、絲桿303、滑塊304和固定座二 305。
[0023]如圖1-3所示，承載臺(tái)501具有大體呈矩形的承載面，支架502安裝于承載臺(tái)501上，本實(shí)施例中承載臺(tái)501與支架502垂直。
[0024]容器盒100固定于承載臺(tái)501上，為了便于在使用時(shí)調(diào)整容器盒100的位置，本實(shí)施例通過(guò)螺栓將容器盒100固定于承載臺(tái)501上，具體地:在承載臺(tái)501上設(shè)置螺紋孔，對(duì)應(yīng)地在容器盒100底部四邊設(shè)置通孔，通過(guò)螺栓穿過(guò)通孔將容器盒100固定在承載臺(tái)501上。
[0025]壓板裝置400在所述容器盒中的位置在前后、左右和上下方向上均可調(diào)節(jié)，為便于清楚可見，圖1-3中所示的壓板裝置為未裝入容器盒中的狀態(tài)。壓板裝置的面積大于所述投影圖像的面積，所述投影圖像全部透射在所述壓板裝置的覆蓋面之內(nèi)。
[0026]驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)300的固定座一 302和固定座二 305分別固定在支架502的上下兩端，電機(jī)301和絲桿303，電機(jī)301固定在固定座一 302上，絲桿303的兩端分別固定在固定座一 302和固定座二 305上，滑塊304安裝在絲桿303上并可在絲桿303上上下滑動(dòng)。
[0027]打印板200通過(guò)一連接架201與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)300的滑塊304連接，從而實(shí)現(xiàn)打印板200與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)300的聯(lián)動(dòng)。
[0028]本實(shí)施例的壓板裝置的防粘連層優(yōu)選采用全氟塑料薄膜或硅膠膜涂層。
[0029]在更優(yōu)的實(shí)施例中，還可設(shè)置獨(dú)立的控制單元600用于統(tǒng)一控制、協(xié)調(diào)投影設(shè)備和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作，通過(guò)控制單元向電機(jī)提供指令控制其驅(qū)動(dòng)距離、時(shí)間等。
[0030]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光固化3D打印機(jī)的壓板裝置，其特征在于:包括透明壓板，所述透明壓板上設(shè)有用于固定在光固化3D打印機(jī)的容器盒中的固定結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓板裝置，其特征在于:所述透明壓板的透光率大于80%，透明壓板的下表面上設(shè)有透明防粘連層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓板裝置，其特征在于:所述透明壓板為石英板或無(wú)色玻璃板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的壓板裝置，其特征在于:所述透明防粘連層為固定在所述透明壓板表面的防粘連薄膜或涂敷在所述透明壓板表面的防粘連涂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓板裝置，其特征在于:所述防粘連薄膜為全氟塑料薄膜，所述防粘連涂層為硅膠膜涂層。
6.一種面成型3D打印機(jī)，其特征在于，包括: 容器盒，用于盛放液態(tài)的光固化材料； 打印板，具有位于所述容器盒中的工作位，是產(chǎn)品的成型支持平臺(tái)； 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)所述打印板在所述容器盒中上下移動(dòng)； 投影設(shè)備，其投影鏡頭位于所述打印板的上方，用于向所述打印板投射投影圖像； 壓板裝置，該壓板裝置包括固定于所述容器盒中并介于所述投影鏡頭和所述打印板之間的透明壓板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的面成型3D打印機(jī)，其特征在于:所述透明壓板的下表面上設(shè)有防粘連層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的面成型3D打印機(jī)，其特征在于:所述壓板裝置的面積大于所述投影圖像的面積，所述投影圖像全部透射在所述壓板裝置的覆蓋面之內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的面成型3D打印機(jī)，其特征在于:所述壓板裝置在所述容器盒中的位置在前后、左右和上下方向上均可調(diào)節(jié)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的面成型3D打印機(jī)，其特征在于，所述壓板裝置為權(quán)利要求2-5任意一項(xiàng)所述的壓板裝置。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK103448248SQ201310417391
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】金良, 宋軒, 王彬, 潘亞月, 張靖 申請(qǐng)人:紹興迅實(shí)電子科技有限公司