本發(fā)明涉及一種三維打印機,具體涉及一種數(shù)字光處理三維打印機及其打印方法。
背景技術(shù):
三維打印,也稱增材制造或者積層造型,是利用數(shù)字模型加工出物理對象的過程,在加工過程中,通過逐層填加材料而建造打印對象。
三維快速成型的方法主要包括的類型為:立體平板印刷或光固化(Stereolithography,SLA)、分層實體制造(Laminated object manufacturing, LOM)、選擇性激光熔化(Selective laser Melting, SLM)、熔融沉積成型(Fused deposition modeling, FDM)。
數(shù)字光處理技術(shù)(Digital Light Processing,簡稱DLP) 是一種基于數(shù)字微鏡晶片(Digital Micromirror Device,簡稱DMD,也稱數(shù)字微器件) 的新式投影技術(shù),數(shù)字微鏡晶片為一個半導(dǎo)體開關(guān),其在CMOS 硅基片上集成了50-130 萬個微鏡片,每一微鏡片代表一個像素,當(dāng)一個微鏡片處于" 開" 狀態(tài)時,入射光將被反射并通過投影鏡將影像投射至屏幕上,當(dāng)一個微鏡片處于" 關(guān)" 狀態(tài)時,入射光將被反射至光吸收器而被吸收。光固化三維打印機是一種基于數(shù)字光處理技術(shù),以液態(tài)光固化樹脂為成型材料的快速成型設(shè)備,其具有成型速度快及成型精度高的優(yōu)點。
DLP光固化3D打印機主要有軟件和硬件兩部分組成。硬件包括打印機框架、投影儀光源、打印平臺以及光敏樹脂槽。打印平臺在光敏樹脂槽內(nèi)能夠上下運動,而在光敏樹脂槽內(nèi)裝有光敏樹脂。軟件部分產(chǎn)生的影像信號經(jīng)過數(shù)字處理后,通過投影儀光源投影到光敏樹脂槽的底部,這樣光敏樹脂槽內(nèi)的光敏樹脂能夠瞬間聚合成固體,而未與光接觸的光敏樹脂則保持液態(tài),這樣就在打印平臺與光敏樹脂槽相對的平面上逐層生成三維物體。
但是,這樣的DLP光固化3D打印機的結(jié)構(gòu)容易存在一個問題。當(dāng)打印一層三維物體后,由于打印物體層仍然在液態(tài)的光敏樹脂內(nèi),所以在打印平臺向上移動時,打印物體層與光敏樹脂槽底面之間就會形成真空,打印平臺需要克服打印物體層受到液壓及大氣壓共同的作用力,打印物體層與光敏樹脂槽底面是硬性脫開,會影響打印物體層的脫模效果,由于這種打印機是通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體,每一打印物體層均需要與光敏樹脂槽底面完成一次脫模,因此會嚴重影響物體最終的成型效果,同時還會影響打印機整體的使用壽命。在專利號201420510803.7以及申請?zhí)枮镃N201520629000的文件中就描述這種問題的存在,并給出了解決方案。但是,這些現(xiàn)有的方法不能夠解決下面問題。
對于在打印平臺上形成的第一層三維物體,該三維物體的上表面是與打印平臺的下表面接觸的,由于三維物體的上表面距離光源的距離較遠,因此其固化效果經(jīng)常受到影響而導(dǎo)致固化效果不理想,并且,由于三維物體的上表面經(jīng)常會受到向下的作用力,實踐中發(fā)現(xiàn),第一層打印物體容易與打印平臺發(fā)生脫離或者緊固效果不佳。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的主要目的是提供一種解決第一層打印物體與打印平臺的表面接觸不牢固,容易脫離的問題。
為了完成上述目的,本發(fā)明提供了一種強化三維物體附著力的數(shù)字光處理三維打印機,其包括框架、光敏樹脂槽、打印平臺、第一光源和真空吸附裝置,光敏樹脂槽設(shè)置在所述框架內(nèi);用于承載打印物體的打印平臺可在所述光敏樹脂槽內(nèi)運動;第一光源設(shè)置在所述光敏樹脂槽的下方,在靠近所述第一光源的一側(cè),所述打印平臺具有用于承載三維物體的承載面;所述承載面上還設(shè)置有多個小孔,所述小孔上設(shè)置有可開閉的密封遮蔽板;真空吸附裝置可向所述小孔提供負壓氣流。
由上述方案可見,真空吸附裝置在一定時期,可以向第一層三維物體提供負壓氣流,從而把三維物體更好地固定在打印平臺的承載面上,避免第一層三維物體與打印平臺的脫離。
另外,本發(fā)明還提供了一種數(shù)字光處理三維打印機的打印方法,所述數(shù)字光處理三維打印機包括框架、光敏樹脂槽和用于承載打印物體的打印平臺;光敏樹脂槽設(shè)置在所述框架內(nèi),所述光敏樹脂槽內(nèi)裝載有光敏樹脂;打印平臺可在所述光敏樹脂槽內(nèi)運動;所述承載面上還設(shè)置有多個小孔,所述小孔上設(shè)置有可開閉的密封遮蔽板;真空吸附裝置可向所述小孔提供負壓氣流
該打印方法包括下面的步驟:
首先,所述密封遮蔽板遮蔽小孔,所述數(shù)字光處理三維打印機的控制器獲得預(yù)備打印三維物體的切片數(shù)據(jù)信息;
然后,執(zhí)行第一層打印步驟,所述打印平臺移動至所述光敏樹脂槽靠近所述槽底板的位置;
接著,執(zhí)行第一層固化步驟,所述第一光源發(fā)出給定圖案的光照,該光照通過槽底板后照射在第一層的液體光敏樹脂上,光敏樹脂發(fā)生固化并且在所述承載面上形成第一層三維物體;
接著,所述密封遮蔽板處于打開狀態(tài),真空吸附裝置向小孔提供負壓氣流,以對第一層三維物體施加一定的力,力的方向豎直方向向上;
接著,執(zhí)行移動步驟,所述移動機構(gòu)帶動所述打印平臺向上移動一個給定的間隔距離,預(yù)備打印第二層物體;
接著,執(zhí)行第二層固化步驟,所述第一光源發(fā)出給定圖案的光照,該光照通過槽底板后照射在第二層液體光敏樹脂上,第二層液體光敏樹脂在所述第一層三維物體上固化形成第二層三維物體;
最后,重復(fù)執(zhí)行打印平臺移動步驟、并利用所述第一光源對每一層液體光敏樹脂進行照射固化,直至形成預(yù)備打印的所述三維物體。
為了完成上述目的,本發(fā)明提供了一種數(shù)字光處理三維打印機,其包括框架;光敏樹脂槽設(shè)置在框架內(nèi)和用于承載打印物體的打印平臺,打印平臺可在光敏樹脂槽內(nèi)運動;第一光源設(shè)置在光敏樹脂槽的下方,在靠近第一光源的一側(cè),打印平臺具有用于承載三維物體的承載面;打印平臺還包括隔空部,隔空部的下側(cè)壁的下表面形成承載面,下側(cè)壁為透明下側(cè)壁,隔空部內(nèi)設(shè)置有第二光源。
由上述方案可見,第二光源靠近下側(cè)壁的承載面,這樣有助于對靠近承載面的第一層液體光敏樹脂進行照射固化,從而加強第一層三維物體在打印平臺上的附著程度,避免第一層三維物體在受到向下的拉力的時候發(fā)生脫離打印平臺承載面的問題。
一個優(yōu)選的方案是,數(shù)字光處理三維打印機還包括切割機構(gòu),切割機構(gòu)具有連接在一起的推拉裝置和切割刀片,推拉裝置的一端與光敏樹脂槽的側(cè)壁連接,推拉裝置的另一端與切割刀片連接。
由上述方案可見,切割機構(gòu)帶動切割刀片把固化后的光敏樹脂層與槽底板分離,避免槽底板拉動已經(jīng)固化的三維物體時使得第一層三維物體與打印平臺的承載面脫離。
一個優(yōu)選的方案是,切割刀片的后端與推拉裝置連接,切割刀片的前端貼住光敏樹脂槽的槽底板。
一個優(yōu)選的方案是,切割刀片的后端的位置高于切割刀片的前端所在位置,且切割刀片沿后端至前端呈曲線形。
由上述方案可見,保證切割位置準確,避免意外切割光敏樹脂造成的問題。
數(shù)字光處理三維打印機的打印方法,其特征在于,數(shù)字光處理三維打印機包括框架、光敏樹脂槽和用于承載打印物體的打印平臺;光敏樹脂槽設(shè)置在框架內(nèi),光敏樹脂槽內(nèi)裝載有光敏樹脂;打印平臺可在光敏樹脂槽內(nèi)運動;第一光源設(shè)置在光敏樹脂槽的下方,在靠近第一光源的位置,打印平臺具有用于承載三維物體的承載面;打印平臺還包括隔空部,隔空部的下表面形成承載面,所述下側(cè)壁為透明下側(cè)壁,隔空部內(nèi)設(shè)置有第二光源;
該打印方法包括下面的步驟:
首先,數(shù)字光處理三維打印機的控制器獲得預(yù)備打印三維物體的切片數(shù)據(jù)信息;
然后,執(zhí)行第一層打印步驟,打印平臺移動至光敏樹脂槽靠近槽底板的位置;
接著,執(zhí)行第一層固化步驟,第一光源發(fā)出給定圖案的光照,該光照通過槽底板后照射在光敏樹脂上,同時,第二光源發(fā)出給定圖案的光照,該光照通過承載面照射在光敏樹脂上,光敏樹脂發(fā)生固化并且在承載面上形成第一層物體;
接著,執(zhí)行移動步驟,移動機構(gòu)帶動打印平臺向上移動一個給定的間隔距離,預(yù)備打印第二層物體;
接著,執(zhí)行第二層固化步驟,第一光源發(fā)出給定圖案的光照,該光照通過槽底板后照射在光敏樹脂上,光敏樹脂在第一層物體上固化形成第二層物體;
最后,重復(fù)執(zhí)行打印平臺移動步驟、并利用第一光源對每一層光敏樹脂進行照射固化,直至形成預(yù)備打印的三維物體。
一個優(yōu)選的方案是,數(shù)字光處理三維打印機還包括切割機構(gòu),切割機構(gòu)具有連接在一起的推拉裝置和切割刀片,推拉裝置的一端與光敏樹脂槽的側(cè)壁連接,推拉裝置的另一端與切割刀片連接;切割刀片的后端與推拉裝置連接,切割刀片的前端貼住光敏樹脂槽的槽底板;切割刀片的后端的位置高于切割刀片的前端所在位置,且切割刀片沿后端至前端方向呈曲形;當(dāng)打印平臺的承載面上具有固化的光敏樹脂時,且在打印平臺向上移動之前,推拉裝置帶動切割刀片沿著槽底板與固化的光敏樹脂之間的連接面進行切割。
另外,這種三維打印機也存在如下缺陷。這種三維打印機的基本原理就是移動機構(gòu)帶動打印平臺在光敏樹脂槽內(nèi)逐層向上移動,同時,數(shù)字光處理單元對每一層光敏樹脂固化照射,逐層形成三維物體。然而,受限于液體光敏樹脂的密度變化或者其它物理參數(shù)的影響,液體光敏樹脂在固化過程中,其體積一般會發(fā)生變化?,F(xiàn)有的液體光敏樹脂在發(fā)生固化之后,體積通常會縮小。并且,這種縮小的程度根據(jù)具體的外界因素會不斷變化,外界因素例如為光照強度、光敏樹脂的特性、環(huán)境溫度等。如圖9所示,在打印平臺的下表面具有待固化的第一層液體光敏樹脂1,第一層液體光敏樹脂1的厚度為d1,通過光源對該第一層液體光敏樹1脂照射固化之后形成固化的第一層三維物體2(圖中虛線部分),厚度變?yōu)閐2,d1與d2的差值為d0。雖然d1與d2之間的差值d0可能非常微小,但是,當(dāng)打印多個層之后;或者,對于精度較高的三維物體,這種精度的損失依然是顯著的。
為了解決上述問題,本發(fā)明提供了一種具有自動補差功能的數(shù)字光處理三維打印機,其包括框架;光敏樹脂槽設(shè)置在框架內(nèi),光敏樹脂槽內(nèi)盛裝有液體光敏樹脂;用于承載打印物體的打印平臺可在光敏樹脂槽內(nèi)運動;第一光源設(shè)置在光敏樹脂槽的下方;液面高度傳感器用于檢測液體光敏樹脂的高度;控制器分別與液面高度傳感器、打印平臺電性連接,控制器還包括處理器。
由上述方案可見,通過液面高度傳感器可以感應(yīng)到液面高度的變化,進而計算出每一層三維物體固化后的收縮變化率,進而計算出需要補償?shù)囊苿痈叨?,最后,提高打印平臺的高度移動間隔距離的精準度。
一個優(yōu)選的方案是,具有自動補差功能的數(shù)字光處理三維打印機還包括桶容器,桶容器的下端與光敏樹脂槽的下端連通,液面高度傳感器設(shè)置在桶容器內(nèi)。
由上述方案可見,桶容器為一個單獨的部件,液面高度傳感器設(shè)置在桶容器內(nèi)時,不會干擾到光敏樹脂槽內(nèi)的正常工作,且方便工作人員對液面高度傳感器的維護。
本發(fā)明還提供了一種具有自動補差功能的數(shù)字光處理三維打印機的打印方法,數(shù)字光處理三維打印機包括框架;光敏樹脂槽設(shè)置在框架內(nèi),光敏樹脂槽內(nèi)盛裝有液體光敏樹脂;用于承載打印物體的打印平臺可在光敏樹脂槽內(nèi)運動;第一光源設(shè)置在光敏樹脂槽的下方;液面高度傳感器用于檢測液體光敏樹脂的高度;控制器分別與液面高度傳感器、打印平臺電性連接。
該打印方法包括下面的步驟:首先,數(shù)字光處理三維打印機的控制器獲得預(yù)備打印三維物體的切片數(shù)據(jù)信息;然后,執(zhí)行第一層打印步驟,打印平臺移動至光敏樹脂槽靠近槽底板的位置,液面高度傳感器感應(yīng)到光敏樹脂槽內(nèi)的光敏樹脂的液面高度為第一高度;接著,執(zhí)行第一層固化步驟,第一光源發(fā)出給定圖案的光照,該光照通過槽底板后照射在第一層的液體光敏樹脂上,光敏樹脂發(fā)生固化并且在承載面上形成第一層三維物體,同時,液面高度傳感器感應(yīng)到光敏樹脂槽內(nèi)的光敏樹脂的液面高度為第二高度;接著,執(zhí)行移動步驟,移動機構(gòu)帶動打印平臺向上移動一個給定的間隔距離,預(yù)備打印第二層三維物體;接著,執(zhí)行微調(diào)距離計算步驟,控制器的處理器根據(jù)第一高度、第二高度的差值,計算出第一層三維物體固化后的收縮率,隨之計算出微調(diào)距離;接著,執(zhí)行微調(diào)距離移動步驟,移動機構(gòu)帶動打印平臺向下移動微調(diào)距離;接著,執(zhí)行第二層固化步驟,第一光源發(fā)出給定圖案的光照,該光照通過槽底板后照射在第二層液體光敏樹脂上,第二層液體光敏樹脂在第一層三維物體上固化形成第二層三維物體;最后,重復(fù)執(zhí)行打印平臺移動步驟、微調(diào)距離計算步驟和微調(diào)距離移動步驟,并利用第一光源對每一層液體光敏樹脂進行照射固化,直至形成預(yù)備打印的三維物體。
本發(fā)明提供的高精度數(shù)字光處理三維打印包括框架;光敏樹脂槽設(shè)置在框架內(nèi),光敏樹脂槽內(nèi)盛裝有液體光敏樹脂;和用于承載打印物體的打印平臺,可在光敏樹脂槽內(nèi)運動;第一光源設(shè)置在光敏樹脂槽的下方;控制器與打印平臺電性連接,控制器還包括處理器和校準模塊,校準模塊內(nèi)設(shè)置有微調(diào)距離的數(shù)據(jù)。
由上述方案可見,通過校準模塊內(nèi)設(shè)置有微調(diào)距離,進而計算出需要補償?shù)囊苿痈叨?,最后,提高打印平臺的高度移動間隔距離的精準度。
高精度數(shù)字光處理三維打印的打印方法,數(shù)字光處理三維打印機包括框架;光敏樹脂槽設(shè)置在框架內(nèi),光敏樹脂槽內(nèi)盛裝有液體光敏樹脂;和用于承載打印物體的打印平臺,可在光敏樹脂槽內(nèi)運動;第一光源設(shè)置在光敏樹脂槽的下方;控制器與打印平臺電性連接,控制器還包括處理器和校準模塊,校準模塊內(nèi)設(shè)置有微調(diào)距離的數(shù)據(jù)。
該打印方法包括下面的步驟:首先,數(shù)字光處理三維打印機的控制器獲得預(yù)備打印三維物體的切片數(shù)據(jù)信息;然后,執(zhí)行第一層打印步驟,打印平臺移動至光敏樹脂槽靠近槽底板的位置,液面高度傳感器感應(yīng)到光敏樹脂槽內(nèi)的光敏樹脂的液面高度為第一高度;接著,執(zhí)行第一層固化步驟,第一光源發(fā)出給定圖案的光照,該光照通過槽底板后照射在第一層的液體光敏樹脂上,光敏樹脂發(fā)生固化并且在承載面上形成第一層三維物體;接著,執(zhí)行移動步驟,移動機構(gòu)帶動打印平臺向上移動一個給定的間隔距離,預(yù)備打印第二層三維物體;同時,執(zhí)行微調(diào)距離移動步驟,控制器的處理器根據(jù)校準模塊內(nèi)設(shè)置的微調(diào)距離,移動機構(gòu)帶動打印平臺向下移動微調(diào)距離;接著,執(zhí)行第二層固化步驟,第一光源發(fā)出給定圖案的光照,該光照通過槽底板后照射在第二層液體光敏樹脂上,第二層液體光敏樹脂在第一層三維物體上固化形成第二層三維物體;最后,重復(fù)執(zhí)行打印平臺移動步驟和微調(diào)距離移動步驟,并利用第一光源對每一層液體光敏樹脂進行照射固化,直至形成預(yù)備打印的三維物體。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
圖1是本發(fā)明DLP三維打印機實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明DLP三維打印機實施例隱藏部分框架后的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明DLP三維打印機實施例隱藏部分框架后的另一視圖。
圖4是本發(fā)明DLP三維打印機實施例的光敏樹脂槽、打印平臺、第一光源和第二光源的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明數(shù)字光處理三維打印機實施例的部分組件在打印第一層三維物體時的狀態(tài)圖。
圖6是本發(fā)明數(shù)字光處理三維打印機實施例的部分組件在打印第二層三維物體時的狀態(tài)圖。
圖7是本發(fā)明數(shù)字光處理三維打印機第二實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是本發(fā)明數(shù)字光處理三維打印機第三實施例的部分組件的結(jié)構(gòu)圖。
圖9時現(xiàn)有的DLP三維打印機的打印平臺上的第一層液體光敏樹脂在發(fā)生固化過程后形成第一層三維物體時發(fā)生收縮的示意圖。
圖10時本發(fā)明DLP三維打印機第四實施例的部分組件在打印第一層三維物體時的示意圖。
圖11時本發(fā)明DLP三維打印機第四實施例的部分組件在打印第二層三維物體時的示意圖。
具體實施方式
第一實施例:
如圖1至圖3所示,本實施例的DLP三維打印機包括框架10、投影儀光源、光敏樹脂槽20、打印平臺30、絲桿傳動機構(gòu)40和控制系統(tǒng)。光敏樹脂槽20內(nèi)盛裝有用于光照固化成型的光敏樹脂,光敏樹脂槽20設(shè)置在框架10內(nèi),在絲桿傳動機構(gòu)40的帶動下,打印平臺30可在光敏樹脂槽20內(nèi)運動,打印平臺30用于承載三維物體??蚣?0形成密閉室,進而使得光敏樹脂的光照固化成型過程可以置于密閉環(huán)境中,一定程度上避免光敏樹脂在固化過程中產(chǎn)生的刺激性廢氣擴散至周圍的環(huán)境中。
控制系統(tǒng)能夠獲取三維物體的打印數(shù)據(jù),獲取數(shù)據(jù)的方式可以是通過電腦上切片軟件處理后得到,也可以通過插入存儲卡的方式獲得打印數(shù)據(jù)。絲桿傳動機構(gòu)40具有絲桿和電機,控制系統(tǒng)能夠控制電機的正常工作,帶動絲桿的運動,最終控制打印平臺30的升降??刂葡到y(tǒng)還與投影儀光源連接,從而控制和調(diào)節(jié)投影儀光源的成像圖案、照射時間和照射強度等參數(shù)。另外,例如在公告號為CN204505857U的中國實用新型專利以及申請?zhí)枮镃N201510512791.0的中國發(fā)明專利申請中均公開了DLP三維打印機的具體結(jié)構(gòu)和打印原理。
如圖4所示,第一光源50設(shè)置在光敏樹脂槽20的槽底板21的下方,第一光源50優(yōu)選為數(shù)字光處理光源,例如投影儀光源。在靠近第一光源50的一側(cè),打印平臺30具有用于承載三維物體的下表面34。
打印平臺30還包括隔空部31,隔空部31的下表面形成承載面(下表面34),承載面為透明承載面,隔空部31內(nèi)設(shè)置有第二光源33,第二光源33優(yōu)選為數(shù)字光處理光源。第二光源33靠近承載面,這樣有助于對靠近承載面的液體光敏樹脂進行照射固化,加強第一層三維物體36在打印平臺30上的附著程度,避免第一層三維物體36在受到向下的力的時候發(fā)生脫離打印平臺30承載面的問題。
本實施例的數(shù)字光處理三維打印機的打印方法包括下面的步驟。
首先,數(shù)字光處理三維打印機的控制器獲得預(yù)備打印三維物體的切片數(shù)據(jù)信息。
然后,執(zhí)行第一層三維物體36的打印步驟,打印平臺30移動至光敏樹脂槽20靠近槽底板21的位置。
接著,如圖5所示,執(zhí)行第一層固化步驟,第一光源50發(fā)出給定圖案的光照,該光照通過槽底板21后照射在第一層的液體光敏樹脂上,同時,第二光源33發(fā)出給定圖案的光照,該光照通過承載面照射在第一層的液體光敏樹脂上,第一層的液體光敏樹脂發(fā)生固化并且在承載面上形成第一層三維物體36。
接著,如圖6所示,執(zhí)行移動步驟,移動機構(gòu)帶動打印平臺30向上移動一個給定的間隔距離d(打印平臺30相對于光敏樹脂槽20向上移動間隔距離d),預(yù)備打印第二層三維物體37。
接著,執(zhí)行第二層固化步驟,第一光源50發(fā)出給定圖案的光照,該光照通過槽底板21后照射在第二層液體光敏樹脂上,光敏樹脂在第一層三維物體36上固化形成第二層三維物體37。
最后,重復(fù)執(zhí)行打印平臺30的移動步驟、并利用第一光源50對每一層液體光敏樹脂進行照射固化,直至形成預(yù)備打印的三維物體。
第二實施例:
本實施例提供了一種數(shù)字光處理三維打印機,其包括框架10、光敏樹脂槽20和打印平臺30。光敏樹脂槽20設(shè)置在框架10內(nèi),用于承載打印物體的打印平臺30可在光敏樹脂槽20內(nèi)運動,打印平臺30的運動方式可以通過電機、絲桿的傳動方式實現(xiàn)。
本實施例的數(shù)字光處理三維打印機還包括切割機構(gòu),如圖7所示,切割機構(gòu)具有連接在一起的推拉裝置60和切割刀片61,推拉裝置60的一端與光敏樹脂槽20的側(cè)壁22連接,推拉裝置60具有可沿水平方向伸縮拉長的桿件,桿件的末端與切割刀片61連接。推拉裝置60的另一端與切割刀片61連接。切割機構(gòu)帶動切割刀片61把固化后的光敏樹脂層(即形成的三維物體)與槽底板21分離,避免槽底板21拉動固化的三維物體時使得第一層三維物體36與打印平臺30的承載面(下表面34)脫離。切割刀片61的后端與推拉裝置60連接,切割刀片61的前端貼住光敏樹脂槽20的槽底板21。
切割刀片61的后端的位置高于切割刀片61的前端所在位置,且切割刀片61沿后端至前端呈曲形。這樣可以保證切割位置準確,避免意外切割光敏樹脂造成的危害。
第三實施例
本實施例的數(shù)字光處理三維打印機與第一實施例相同,下面僅就不同之處作出詳細描述。如圖8所示,本實施例的打印平臺具有真快吸附裝置70,打印平臺的下側(cè)壁的承載面35上具有多個通孔38,通孔38的數(shù)量可以是數(shù)千個,且通孔38的直徑優(yōu)選小于100微米或小于10微米,該真空吸附裝置70的真空氣流通過對承載面35上的第一層三維物體36進行吸附固定,從而避免第一層三維物體36在受到向下的作用力時與打印平臺30的承載面35(下表面34)脫離。在優(yōu)選的實施例中,通孔38為密集排列的小孔,且密集排列的小孔上具有可開閉的密封遮擋板,如果不設(shè)置密封遮擋板,第一層三維物體36的上表面就會出現(xiàn)不平整的結(jié)構(gòu)。在液體光敏樹脂固化之前,密封遮擋板密閉小孔,而當(dāng)?shù)谝粚右后w光敏樹脂固化之后(形成第一層三維物體36之后),密封遮擋板打開,小孔內(nèi)的負壓氣流可以對第一層三維物體36起到固定作用。在三維物體打印完畢之后,還可以通過密集排列的小孔對第一層三維物體36施加豎直方向向下的力,豎直方向向下的力由正壓氣流提供,正壓氣流的來源為正壓氣流供應(yīng)裝置,正壓氣流供應(yīng)裝置例如為鼓風(fēng)機。并且,真空吸附裝置和正壓氣流供應(yīng)裝置之間可以相互切換工作,例如由電磁閥完成切換過程,交替向密集排列的小孔內(nèi)提供不同類型的氣流,當(dāng)提供正壓氣流時,可以方便工作人員把三維物體從打印平臺的承載面上取下該三維物體。
第四實施例
本實施例的三維打印機與上述任一項實施例的三維打印機的結(jié)構(gòu)基本相同,下面僅就不同之處作出詳細介紹。
如圖10所示,第一光源50設(shè)置在光敏樹脂槽20的下方。液面高度傳感器80用于檢測液體光敏樹脂的高度??刂破鞣謩e與液面高度傳感器80、打印平臺30電性連接,控制器還包括處理器。該三維打印機還包括桶容器90,桶容器90的下端91與光敏樹脂槽20的下端連通,液面高度傳感器80設(shè)置在桶容器90內(nèi)。
該打印方法包括下面的步驟。
首先,數(shù)字光處理三維打印機的控制器獲得預(yù)備打印三維物體的切片數(shù)據(jù)信息。
然后,如圖10所示,執(zhí)行第一層打印步驟,打印平臺30移動至光敏樹脂槽20靠近槽底板21的位置,液面高度傳感器80感應(yīng)到光敏樹脂槽20內(nèi)的液體光敏樹脂的液面高度為第一高度。
接著,執(zhí)行第一層固化步驟,第一光源50發(fā)出給定圖案的光照,該光照通過槽底板21后照射在第一層液體光敏樹脂上,液體光敏樹脂發(fā)生固化并且在承載面上形成第一層三維物體36,同時,液面高度傳感器80感應(yīng)到光敏樹脂槽內(nèi)的光敏樹脂的液面高度變化為第二高度。
接著,執(zhí)行移動步驟,控制器控制移動機構(gòu)帶動打印平臺20向上移動一個給定的間隔距離H,預(yù)備打印第二層三維物體。
接著,執(zhí)行微調(diào)距離計算步驟,控制器的處理器根據(jù)第一高度、第二高度的差值,計算出第一層三維物體36固化后的收縮率,隨之計算出微調(diào)距離Y,微調(diào)距離Y一般為間隔距離H的1%至5%。
接著,執(zhí)行微調(diào)距離移動步驟,移動機構(gòu)帶動打印平臺20豎直方向向下移動微調(diào)距離Y。
接著,如圖11所示,執(zhí)行第二層三維物體的固化步驟,第一光源50發(fā)出給定圖案的光照,該光照通過槽底板21后照射在第二層液體光敏樹脂上,第二層液體光敏樹脂在第一層三維物體36上固化形成第二層三維物體37。
最后,重復(fù)執(zhí)行打印平臺移動步驟、微調(diào)距離計算步驟和微調(diào)距離移動步驟,并利用第一光源對每一層液體光敏樹脂進行照射固化,直至形成預(yù)備打印的三維物體。
本實施例的液面高度傳感器具體可以采用下面的方案實現(xiàn)。用超聲波或雷達傳感器安裝在容器頂部(光敏樹脂槽頂部或者桶容器的頂部)測量,還可以用差壓變送器正壓腔接在容器底部測量。另外,液面高度傳感器還可以設(shè)置為:液面高度傳感器包括一個磁感應(yīng)傳感器和磁性浮球,磁性浮球設(shè)置在桶容器內(nèi),磁感應(yīng)傳感器設(shè)置在桶容器的頂部,傳感器把檢測信號傳輸至控制器,控制器的處理器可以經(jīng)過運算后得到液面高度的變化值d1。此外,工作人員可以手動量取液體光敏樹脂固化后光敏樹脂槽內(nèi)的液體高度的變化值d1。此外,液面高度傳感器還可以設(shè)置為:包括LDM4X距離傳感器和浮標,LDM4X距離傳感器安裝在桶容器的頂部,浮標放置在桶容器的液體光敏樹脂上,距離傳感器檢測浮標的距離就可以,檢測信號傳輸至控制器,控制器的處理器經(jīng)過計算后得到液面高度的變化值d1。
在一個具體的實施方案中,處理器存有如下信息:光敏樹脂槽和桶容器內(nèi)的總的液體光敏樹脂為V1,光敏樹脂槽和桶容器的底面積為S,預(yù)備固化的第一層液體光敏樹脂的體積為V2,第一層液體光敏樹脂的水平方向的面積為S1,理論間隔距離為H。當(dāng)?shù)谝粚右后w光敏樹脂固化形成第一層三維物體后,如果處理器得到的液體光敏樹脂的高度變化值為d1。再假設(shè)第一層三維物體為矩形,那么,微調(diào)距離Y的計算公式為:(S/S1)*d1?;蛘?,微調(diào)距離Y的計算公式為:(V1/V2)*d1。
在其它實施例中,也可以預(yù)先得知液體光敏樹脂的收縮率,也就是說,預(yù)先得知每一次微調(diào)距離Y應(yīng)該是多少,即,微調(diào)距離Y為固定設(shè)定值。但是,在這種實施方式中,微調(diào)距離Y是一個固定不變的值,但是在實際過程中,該值會根據(jù)環(huán)境因素的不同發(fā)生變化,因此將失去校準功能,精度相應(yīng)降低。
第五實施例:
本實施例的三維打印機與上述任一實施例的結(jié)構(gòu)基本相同,下面僅就不同之處作出詳細說明。
本實施例的高精度數(shù)字光處理三維打印包括框架;光敏樹脂槽設(shè)置在框架內(nèi),光敏樹脂槽內(nèi)盛裝有液體光敏樹脂;和用于承載打印物體的打印平臺,可在光敏樹脂槽內(nèi)運動;第一光源設(shè)置在光敏樹脂槽的下方;控制器與打印平臺電性連接,控制器還包括處理器和校準模塊,校準模塊內(nèi)設(shè)置有微調(diào)距離的數(shù)據(jù)。通過校準模塊內(nèi)設(shè)置有微調(diào)距離,進而計算出需要補償?shù)囊苿痈叨?,最后,提高打印平臺的高度移動間隔距離的精準度。
微調(diào)距離是根據(jù)液體光敏樹脂的收縮率計算得到的值,例如,根據(jù)多次的三維打印試驗后,測出收縮率的平均值,最后得到誤差較小的微調(diào)距離Y,微調(diào)距離Y的得到過程也可以參照上述第一實施例的微調(diào)距離Y的得到過程。
高精度數(shù)字光處理三維打印的打印方法,數(shù)字光處理三維打印機包括框架;光敏樹脂槽設(shè)置在框架內(nèi),光敏樹脂槽內(nèi)盛裝有液體光敏樹脂;和用于承載打印物體的打印平臺,可在光敏樹脂槽內(nèi)運動;第一光源設(shè)置在光敏樹脂槽的下方;控制器與打印平臺電性連接,控制器還包括處理器和校準模塊,校準模塊內(nèi)設(shè)置有微調(diào)距離的數(shù)據(jù)。
該打印方法包括下面的步驟:首先,數(shù)字光處理三維打印機的控制器獲得預(yù)備打印三維物體的切片數(shù)據(jù)信息;然后,執(zhí)行第一層打印步驟,打印平臺移動至光敏樹脂槽靠近槽底板的位置,液面高度傳感器感應(yīng)到光敏樹脂槽內(nèi)的光敏樹脂的液面高度為第一高度;接著,執(zhí)行第一層固化步驟,第一光源發(fā)出給定圖案的光照,該光照通過槽底板后照射在第一層的液體光敏樹脂上,光敏樹脂發(fā)生固化并且在承載面上形成第一層三維物體;接著,執(zhí)行移動步驟,移動機構(gòu)帶動打印平臺向上移動一個給定的間隔距離,預(yù)備打印第二層三維物體;同時,執(zhí)行微調(diào)距離移動步驟,控制器的處理器根據(jù)校準模塊內(nèi)設(shè)置的微調(diào)距離,移動機構(gòu)帶動打印平臺向下移動微調(diào)距離;接著,執(zhí)行第二層固化步驟,第一光源發(fā)出給定圖案的光照,該光照通過槽底板后照射在第二層液體光敏樹脂上,第二層液體光敏樹脂在第一層三維物體上固化形成第二層三維物體;最后,重復(fù)執(zhí)行打印平臺移動步驟和微調(diào)距離移動步驟,并利用第一光源對每一層液體光敏樹脂進行照射固化,直至形成預(yù)備打印的三維物體。
在其它實施例中,打印平臺上安裝有重量感應(yīng)器,當(dāng)三維物體打印完成之后,重量感應(yīng)器可以測量固化的三維物體的重量,從而檢測到消耗的液體光敏樹脂的重量。進而,用戶還可以得到該三維物體的體積,進而計算其密度,進而,可以得到液體光敏樹脂固化后的收縮率。重量感應(yīng)器和控制器電性連接??刂破骶哂袩o線發(fā)射天線,無線發(fā)射天線把信號傳輸至移動終端。
光敏樹脂槽內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器,壓力傳感器把檢測到的壓力信號傳輸至控制器,控制器判斷壓力值小于閾值時,說明液體光敏樹脂槽內(nèi)的液體光敏樹脂不足,需要補充,控制器把信號通過無線發(fā)射天線發(fā)送至移動終端例如手機。另外,控制器還可以包括報警裝置,該報警裝置發(fā)出聲音警報或顏色警報,以提示用戶,該光敏樹脂槽內(nèi)缺少液體光敏樹脂。