3d打印設(shè)備及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種3D打印設(shè)備及方法。該一種3D打印方法使用幕簾涂覆器在成型缸的固化平面上涂覆光敏感型工作液，所述幕簾涂覆器具有出液口，從所述出液口擠出的工作液形成幕簾，隨著所述幕簾涂覆器與所述固化平面的相對運(yùn)動(dòng)，所述幕簾均勻涂覆在所述固化平面上形成涂覆層，在涂覆過程中，控制所述幕簾的高度小于50mm。本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，幕簾涂覆過程中并非幕簾越高其狀態(tài)越穩(wěn)定，滿足條件的短的幕簾，如高度小于50mm的幕簾，其穩(wěn)定性更優(yōu)，并且能夠節(jié)約設(shè)備空間，使幕簾涂覆的方法更加經(jīng)濟(jì)和實(shí)用。
【專利說明】
3D打印設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種3D打印設(shè)備及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] SLA(立體光固化)技術(shù)是基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作，是常見的3D打印 技術(shù)之一。常用的SLA設(shè)備通常包括光源、用于容納光敏樹脂的液槽，控制器以及一個(gè)可升 降的支撐平臺(tái)，支撐平臺(tái)上放置成型缸(又稱工作缸或制造缸）。3D打印時(shí)，將液態(tài)光敏樹脂 盛滿在一個(gè)液槽中，控制光束在樹脂液面上掃描，掃描的軌跡及光斑的有無均由控制器來 控制，光斑照射的地方，液體固化。固化開始時(shí)，控制成型缸的固化平面下一個(gè)層厚的深度， 光斑在液面上選擇性照射并固化液體；當(dāng)一層掃描完成后，未被照射的地方仍是液態(tài)樹脂； 接著控制成型缸下降一層高度，在已固化成形的層面上又涂覆一層樹脂，然后再進(jìn)行該層 的光照掃描，使新固化的一層牢固地粘在之前的固化層上，如此重復(fù)直到整個(gè)三維物體制 造完畢，得到一個(gè)三維實(shí)體。
[0003] 目前在光固化技術(shù)中，如何在加工中的三維物體頂層表面上實(shí)現(xiàn)下一層液體樹脂 的涂覆是人們關(guān)系的研究課題，通常采用的做法是利用刮刀以一個(gè)層厚的高度掠過三維物 體來實(shí)施。然而這種做法的缺點(diǎn)是，刮刀在推進(jìn)時(shí)前方堆積有大量的液體樹脂，容易在刮刀 和三維物體之產(chǎn)生作用力，尤其是在三維物體的邊緣，這種作用力會(huì)使之變形或者損壞，同 時(shí)還可能導(dǎo)致液面不平整。這些問題可以通過減緩刮刀的涂覆速度來實(shí)現(xiàn)，但意味著在涂 覆過程中將浪費(fèi)更多的時(shí)間，從而降低SLA工藝效率。實(shí)際操作過程中，為了實(shí)現(xiàn)較好的涂 覆效果，刮刀式的涂覆過程耗時(shí)巨大，占據(jù)整個(gè)加工工藝時(shí)間一半以上。這個(gè)問題隨著高粘 度樹脂在SLA中的使用而變得更加突出。高粘度樹脂材料產(chǎn)品具有更好的性能，但顯而易見 的是，材料的高粘度在一定程度上降低了刮刀的涂覆速度。
[0004] 使用簾式涂覆的方法可以克服上述問題。使用簾式涂覆的方法關(guān)鍵在于液體幕簾 的穩(wěn)定性，同時(shí)要兼顧考慮該方法在光固化設(shè)備中實(shí)施的便捷性和實(shí)用性。Materialize公 司在專利W09729901A1中提及了一方法，并根據(jù)此方法開發(fā)了Mammoth光固化設(shè)備。對于幕 簾的穩(wěn)定性，Materialize公司認(rèn)為，簾體越高，其狀態(tài)越穩(wěn)定，短的簾體不夠"固定"，容易 在作用力下發(fā)生拉拽現(xiàn)象，導(dǎo)致幕簾破壞和液體飛派。基于這種認(rèn)識(shí)，Mammoth設(shè)備中使用 了較高的幕簾設(shè)計(jì)，其高度為125mm。
[0005] 然而Materialize公司采用的幕簾涂覆方法實(shí)際過程中存在如下問題：1、涂覆開 始前，需要一段長的初始距離來使幕簾達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài);2、形成的幕簾容易受到空氣阻力的 影響。前者使得光固化設(shè)備必須設(shè)置更為龐大的空間來容納初始距離，后者使得設(shè)計(jì)者們 必須在涂覆裝置中設(shè)計(jì)一個(gè)防護(hù)罩，用于減小空氣阻力的影響，但這些解決措施使得其簾 式涂覆方法的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性大大降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 基于此，有必要提供一種能夠使幕簾快速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)且不易受空氣阻力影響的 3D打印設(shè)備及方法。
[0007] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：
[0008] 一種3D打印方法，包括如下步驟：
[0009] 使用幕簾涂覆器在成型缸的固化平面上涂覆光敏感型工作液，所述幕簾涂覆器具 有出液口，從所述出液口擠出的工作液形成幕簾，隨著所述幕簾涂覆器與所述固化平面的 相對運(yùn)動(dòng)，所述幕簾均勻涂覆在所述固化平面上形成涂覆層，在涂覆過程中，控制所述幕簾 的高度小于50mm;
[0010] 使用光源在所述涂覆層的預(yù)設(shè)位點(diǎn)進(jìn)行選擇性光照，使預(yù)設(shè)位點(diǎn)處的所述工作液 固化成型；
[0011] 控制所述固化平面下降一層新近涂覆的涂覆層的高度，在已固化成型的涂覆層上 繼續(xù)涂覆工作液，形成新的涂覆層，并使用所述光源在預(yù)設(shè)位點(diǎn)照射所述新的涂覆層；
[0012] 重復(fù)上述動(dòng)作直至完成所需的3D打印。
[0013] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述幕簾涂覆器或所述幕簾的運(yùn)動(dòng)速度v滿足：
[0015] 其中，t為所述幕簾的厚度，〇為所述幕簾的表面張力，P為所述工作液的密度。
[0016] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述幕簾的厚度根據(jù)待形成的涂覆層的厚度設(shè)計(jì)，所述幕 簾的厚度與所述涂覆層的厚度相等。
[0017] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述3D打印方法還包括在涂覆之前使所述幕簾達(dá)到穩(wěn)定狀 態(tài)的步驟，具體是在涂覆之前，在所述出液口出液之后，將所述幕簾涂覆器以非穩(wěn)定態(tài)加速 運(yùn)行預(yù)設(shè)距離，直至從所述出液口擠出的幕簾達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
[0018] 本發(fā)明還提供了一種3D打印設(shè)備，其包括成型缸、光源、儲(chǔ)液容器及幕簾涂覆器； 所述成型缸的支撐組件為可升降式結(jié)構(gòu);所述光源及所述幕簾涂覆器位于所述成型缸的上 方;所述幕簾涂覆器具有進(jìn)液口和出液口且內(nèi)部設(shè)有與所述進(jìn)液口及所述出液口連通的壓 力均衡槽，所述出液口與所述成型缸的固化平面之間的距離小于50mm;所述儲(chǔ)液容器與所 述幕簾涂覆器的進(jìn)液口之間通過輸液管道連通。
[0019] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述幕簾涂覆器包括第一涂覆頭和第二涂覆頭;所述第一 涂覆頭內(nèi)設(shè)有第一壓力槽，所述第二涂覆頭內(nèi)設(shè)有第二壓力槽，所述第一涂覆頭與所述第 二涂覆頭固定連接且第一壓力槽與所述第二壓力槽對應(yīng)配合構(gòu)成所述壓力均衡槽，所述第 一涂覆頭的底部與所述第二涂覆頭的底部之間具有連通所述壓力均衡槽的間隙，該間隙形 成所述出液口；
[0020] 所述進(jìn)液口設(shè)在所述第一涂覆頭上，且所述進(jìn)液口的數(shù)量至少為一個(gè)，若所述進(jìn) 液口有多個(gè)，多個(gè)所述進(jìn)液口在所述第一涂覆頭上均勻分布，相鄰的進(jìn)液口之間的距離不 超過100mm。
[0021] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一壓力槽及所述第二壓力槽均為半圓柱形槽，所述 第一壓力槽與所述第二壓力槽配合構(gòu)成圓柱形的所述壓力均衡槽。
[0022] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述幕簾涂覆器還包括內(nèi)襯片，所述內(nèi)襯片設(shè)在所述第一 涂覆頭與所述第二涂覆頭之間，用以調(diào)節(jié)所述第一涂覆頭的底部與所述第二涂覆頭的底部 之間的間隙的寬度。
[0023]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一涂覆頭、所述內(nèi)襯片及所述第二涂覆頭之間通過 多個(gè)等距設(shè)置的螺絲固定連接，相鄰的螺絲之間相距不超過50mm，且所述螺絲所在位置與 所述壓力均衡槽之間的距離不超過1〇_。
[0024] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述壓力均衡槽的內(nèi)徑為5~7mm。
[0025]在本發(fā)明大量的理論和實(shí)踐過程中，意外的發(fā)現(xiàn)，幕簾涂覆過程中并非幕簾越高 其狀態(tài)越穩(wěn)定，滿足條件的短的幕簾，如高度小于50mm的幕簾，其穩(wěn)定性更優(yōu)，并且能夠節(jié) 約設(shè)備空間，使幕簾涂覆的方法更加經(jīng)濟(jì)和實(shí)用。
【附圖說明】
[0026]圖1為一實(shí)施例的幕簾涂覆的原理示意圖；
[0027] 圖2為一實(shí)施例的幕簾涂覆器的剖視圖；
[0028] 圖3為圖2所示幕簾涂覆器的另一視角的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中 給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所 描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹 全面。
[0030] 需要說明的是，當(dāng)元件被稱為"固定于"另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上 或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是"連接"另一個(gè)元件，它可以是直接連接 到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。
[0031] 除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具 體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語"和/或"包括一個(gè)或多個(gè)相 關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0032] 一實(shí)施例的3D打印方法，使用幕簾涂覆的原理，具體包括如下步驟：
[0033] 步驟一:使用幕簾涂覆器在成型缸的固化平面上涂覆光敏感型工作液，幕簾涂覆 器具有出液口，從出液口擠出的工作液形成幕簾，隨著幕簾涂覆器與固化平面的相對運(yùn)動(dòng)， 幕簾均勻涂覆在固化平面上形成涂覆層，在涂覆過程中，控制幕簾的高度小于50mm。
[0034] 幕簾涂覆器可采用常用的擠出型涂覆器，其具有長條形的出液口。
[0035] 光敏感型工作液可以是但不限于各種光固化樹脂材料等，如采用丙烯酸酯和環(huán)氧 樹脂混合配比得到的常用的樹脂材料。
[0036] 在本實(shí)施例中，在步驟一之前還包括使幕簾達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的步驟，具體是在形成 有效的涂覆層之前，在出液口出液之后，將幕簾涂覆器以非穩(wěn)定態(tài)加速運(yùn)行預(yù)設(shè)距離，直至 從出液口擠出的幕簾達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
[0037] 在本實(shí)施例中，幕簾涂覆器或幕簾的運(yùn)動(dòng)速度v滿足：
[0039]其中，t為幕簾的厚度，〇為幕簾的表面張力，P為工作液的密度，下同。
[0040] 滿足上述關(guān)系的運(yùn)動(dòng)速度v的推導(dǎo)過程如下：
[0041] 如圖1所示，取下落的幕簾的厚度為t，在某一段的曲率半徑為R，在幕簾的運(yùn)動(dòng)方 向上取一段單元長度ds(其中幕簾的垂直長度為L)。
[0042]離心力使幕簾沿著曲率為R的圓弧運(yùn)動(dòng)，從而有：
[0044]其中，p為工作液的密度，即幕簾的密度；
[0045]另一方面，表面張力影響幕簾與涂覆層的各個(gè)面，從而提供一個(gè)總的向心力：
[0047]其中σ為幕簾的表面張力；
[0048] 處于當(dāng)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，F(xiàn)cf=Fcp，或者
[0052]當(dāng)乘積t · v2小于
，的值時(shí)，離心力起主要作用，圓弧半徑將斷裂;當(dāng)乘積t · v2大 吁
：的值時(shí)，圓弧半徑R將趨向無窮，幕簾將變的垂直平整，不產(chǎn)生任何弧度。嚴(yán)格來說，包 括重力在內(nèi)的以及其他對幕簾可能的作用力也必須考慮，不過即使在更加嚴(yán)格的推導(dǎo)過程 中，只要t · v2的乘積超過某一最小值時(shí)，幕簾就可以變的垂直平穩(wěn)。
[0053]理論和實(shí)踐都表明，幕簾是否"固定"與幕簾的高度無關(guān)，而采用短的幕簾可以在 設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)提供更多的空間，例如使設(shè)備整體更加緊湊，空間利用率更高，無需額外設(shè)計(jì)防 護(hù)罩來降低空氣壓力影響等。進(jìn)一步的試驗(yàn)也表明，當(dāng)簾的高度為50_或者以下時(shí)，空氣阻 力的影響作用幾乎可以忽略，這種情況在以下具體試驗(yàn)中使涂覆速度（即上述相對運(yùn)動(dòng)速 度)達(dá)到2000mm/s時(shí)得到了驗(yàn)證。
[0054]可以理解的是，長幕簾更容易受到空氣阻力等因素的影響，進(jìn)而影響幕簾的穩(wěn)定 性，因此Materialize在采用125mm的幕簾高度時(shí)，不得不在涂覆裝置上安裝防護(hù)罩以降低 影響。而實(shí)際過程中短的幕簾受環(huán)境影響非常小，受到的空氣影響幾乎可以忽略，無需為涂 覆裝置設(shè)計(jì)防護(hù)罩。
[0055]從而，根據(jù)上述分析可以得到穩(wěn)定狀態(tài)的幕簾，其與固化平面的相對運(yùn)動(dòng)速度v滿 足如下關(guān)系：
[0057]進(jìn)一步的，幕簾的厚度由涂覆層的厚度決定，幕簾的厚度與涂覆層的厚度相等。 [0058]進(jìn)一步的，通過降低幕簾高度和/或提高幕簾運(yùn)動(dòng)加速度，能縮短幕簾達(dá)到穩(wěn)定狀 態(tài)前所運(yùn)行的初始距離。在采用幕簾涂覆的過程中，能夠形成穩(wěn)定的液態(tài)幕簾在涂覆過程 中分為初始階段和穩(wěn)定階段，幕簾涂覆器在初始階段以非穩(wěn)定態(tài)加速運(yùn)行一段初始距離 后，才能達(dá)到穩(wěn)定階段形成穩(wěn)定液態(tài)幕簾，初始階段的涂覆因幕簾不連續(xù)而舍棄，穩(wěn)定階段 的幕簾才能實(shí)施有效的涂覆。
[0059] 試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在具備形成穩(wěn)定幕簾的相同條件下，幕簾高度越小，初始距離越小， 幕簾高度越大，初始距離相應(yīng)也大，而且提高初始階段的幕簾加速度也能達(dá)到縮短初始距 離的目的。這一發(fā)現(xiàn)給設(shè)備設(shè)計(jì)提供了積極效果，通過選擇一個(gè)較小的簾高度，可以將初始 距離變小，從而節(jié)省光固化設(shè)備空間，并使得設(shè)備結(jié)構(gòu)更加緊湊、經(jīng)濟(jì)。在本實(shí)施例的研究 中發(fā)現(xiàn)，曾經(jīng)在初始距離值100mm之前簾便達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)涂覆器的速度是1500mm/ So
[0060] 進(jìn)一步，本實(shí)施例通過理論分析和試驗(yàn)研究，幕簾的高度優(yōu)選不小于2mm。
[0061] 步驟二:使用光源在涂覆層的預(yù)設(shè)位點(diǎn)進(jìn)行選擇性光照，使預(yù)設(shè)位點(diǎn)處的工作液 固化成型。
[0062]步驟三:控制固化平面下降一層新近涂覆的涂覆層的高度，在已固化成型的涂覆 層上繼續(xù)涂覆工作液，形成新的涂覆層，并使用光源在預(yù)設(shè)位點(diǎn)照射新的涂覆層。
[0063]步驟四：重復(fù)上述動(dòng)作直至完成所需的3D打印。
[0064] 本實(shí)施例所述的幕簾涂覆是指一種處于特定壓力下的工作液，在涂覆器(如幕簾 涂覆器)上被擠出形成幕簾形狀，與被涂覆物體進(jìn)行相對運(yùn)動(dòng)并將其涂覆的方式。幕簾涂覆 不僅能避免因涂布器與大量工作液直接相互作從而可能產(chǎn)生的三維物體破壞，而且涂覆速 度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過使用刮刀的涂覆速率，縮短了材料涂覆的時(shí)間，成倍的提高了 SLA工藝效率。
[0065] 在一具體的研究降低幕簾高度的試驗(yàn)中，幕簾涂覆使用的涂覆速度為2000mm/s， 根據(jù)幕簾涂覆器和幕簾速度滿足的關(guān)系：
[0067] 分別設(shè)計(jì)了 100mm、48mm兩種高度來驗(yàn)證幕簾的穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)果表明，在涂覆速 度滿足條件的情況下，兩種高度均能形成"固定"的幕簾，但100mm高度的幕簾在涂覆過程中 因?yàn)榭諝庾枇Φ脑虺霈F(xiàn)了 "拉拽"現(xiàn)象，而48mm高度的幕簾在涂覆過程中表現(xiàn)穩(wěn)定，基本 可以忽略空氣阻力影響。這一結(jié)果表明短的幕簾不僅也能形成穩(wěn)定的狀態(tài)，而且能在空氣 阻力作用下表現(xiàn)更加優(yōu)秀，在采用簾式涂覆的設(shè)備中可以使用較低的涂覆高度實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的 涂覆，無需過多考慮空氣阻力，節(jié)省設(shè)備空間。
[0068]在另一研究降低涂覆初始距離的試驗(yàn)中，涂覆頭或幕簾速度為1.5m/s，根據(jù)幕簾 涂覆器與幕簾速度滿足的關(guān)系：
[0070]分別設(shè)計(jì)了 100mm、48mm涂覆兩種高度來進(jìn)行試驗(yàn)，并進(jìn)一步設(shè)計(jì)涂覆頭的不同加 速度。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用48_的簾在涂覆頭使用更高的加速度時(shí)，經(jīng)歷100mm左右的初始 距離便達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)，而100mm的簾歷經(jīng)的初始距離要大很多。這一結(jié)果表明短的幕簾能 縮短初始距離，給光固化設(shè)備節(jié)省大量空間，同時(shí)還能節(jié)省原材料，提高涂覆效率。
[0071]本實(shí)施例的3D打印方法是一種逐層固化形成三維物體的方法，所述三維物體是通 過將光敏感型工作液一層一層固化形成，其中新的層固化是在已經(jīng)固化的層或者基底上形 成，各層之間工作液的涂覆方式一致，均由一個(gè)具有出液口的幕簾涂覆器流出，形成液態(tài)幕 簾狀，并通過調(diào)節(jié)工作液涂覆過程中幕簾涂覆器或幕簾的運(yùn)動(dòng)速度，獲得穩(wěn)定的液態(tài)幕簾， 以及通過調(diào)節(jié)幕簾高度，特別是在幕簾高度低于50mm的情況下，幕簾能縮短初始距離，快速 達(dá)到穩(wěn)定連續(xù)的狀態(tài)。采用本實(shí)施例的幕簾式的3D打印方法，能快速穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)三維制造 過程中新一層工作液的涂覆，并使現(xiàn)有簾式涂覆方法更加便捷、高效。
[0072]本實(shí)施例還提供了一種3D打印設(shè)備，其包括成型缸、光源、儲(chǔ)液容器及幕簾涂覆 器。
[0073] 成型缸的支撐組件為可升降式結(jié)構(gòu)。光源及幕簾涂覆器位于成型缸的固化平面的 上方。
[0074] 請結(jié)合圖2和圖3,幕簾涂覆器100具有進(jìn)液口 102和出液口 104且內(nèi)部設(shè)有與進(jìn)液 口 102及出液口 104連通的壓力均衡槽106。出液口 104與固化平面之間的距離小于50mm。儲(chǔ) 液容器與幕簾涂覆器100的進(jìn)液口 102之間通過輸液管道連通。
[0075] 具體的，在本實(shí)施例中，幕簾涂覆器100包括第一涂覆頭110和第二涂覆頭120。第 一涂覆頭110內(nèi)設(shè)有第一壓力槽112。第二涂覆頭120內(nèi)設(shè)有第二壓力槽122。第一涂覆頭110 與第二涂覆頭120固定連接且第一壓力槽112與第二壓力槽122對應(yīng)配合構(gòu)成壓力均衡槽 106。第一涂覆頭110的底部與第二涂覆頭120的底部之間具有連通壓力均衡槽的間隙，該間 隙形成出液口 104?？衫斫?，在其他實(shí)施例中，出液口 104也可以直接開設(shè)在第一涂覆頭110 的底部或第二涂覆頭120的底部。通過在兩個(gè)涂覆頭中均設(shè)置壓力槽相比只采用單邊槽的 做法更具優(yōu)勢，這是因?yàn)橛捎趦蛇叾荚O(shè)有壓力槽，所形成的壓力均衡槽的橫截面積變得更 大，為實(shí)現(xiàn)壓力均衡所需的槽的直徑變的更短，從而可以減小涂覆頭的高度。
[0076]在本實(shí)施例中，第一涂覆頭110上設(shè)有多個(gè)進(jìn)液口 102。多個(gè)進(jìn)液口 102在第一涂覆 頭110上均勻分布，且相鄰的進(jìn)液口之102間的距離不超過100mm。可理解，在其他實(shí)施例中， 進(jìn)液口 102的數(shù)量也可以只有一個(gè)。
[0077]進(jìn)一步，在本實(shí)施例中，第一壓力槽112及第二壓力槽122均為半圓柱形槽，第一壓 力槽112與第二壓力槽122配合構(gòu)成圓柱形的壓力均衡槽106。壓力均衡槽106的內(nèi)徑優(yōu)選為 5~7mm。為保證圓柱形的壓力均衡槽106內(nèi)工作液達(dá)到等壓效果，設(shè)計(jì)多個(gè)進(jìn)液口 102向壓 力均衡槽106內(nèi)注入工作液，每個(gè)進(jìn)液口 102負(fù)責(zé)一段相等的填充工作液的距離，因此圓柱 形的壓力均衡槽106的內(nèi)徑也可以相應(yīng)減小。
[0078]此外，在本實(shí)施例中，幕簾涂覆器100還包括內(nèi)襯片130。內(nèi)襯片130優(yōu)選采用延展 性較好的銅制作成型。內(nèi)襯片130設(shè)在第一涂覆頭110與第二涂覆頭120之間且與第一涂覆 頭110及第二涂覆頭120的頂部的側(cè)壁及兩端的側(cè)壁密封配合。第一涂覆頭110與第二涂覆 頭120通過內(nèi)襯片130在底部隔開且形成與壓力均衡槽106連通的長條形的間隙，該間隙形 成出液口 104。內(nèi)襯片130的厚度即出液口 104的寬度?？梢岳斫獾氖牵瑑?nèi)襯片130的設(shè)計(jì)是方 便出液口 104的寬度可調(diào)節(jié)，在一個(gè)寬度固定需求的幕簾涂覆器100內(nèi)，可以直接設(shè)置成所 需寬度的縫隙，也可以無需設(shè)置內(nèi)襯片170進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0079]本實(shí)施例的第一涂覆頭110、內(nèi)襯片130及第二涂覆頭120之間通過多個(gè)等距設(shè)置 的螺絲140固定連接。相鄰的螺絲140之間相距不超過50mm，且螺絲140所在位置與壓力均衡 槽106之間的距離不超過10mm。這種緊湊型螺絲140連接設(shè)計(jì)能更加接近出液口 104,例如螺 絲140與幕簾涂覆器100的底部相距可達(dá)15mm，甚至更小，而整個(gè)幕簾涂覆器100的橫截面甚 至可以設(shè)計(jì)成小至30mm*30mm左右，極大減輕了幕簾涂覆器100的質(zhì)量，從而在涂覆開始時(shí) 或者結(jié)束時(shí)使用更大的加速或者減速，而且輕質(zhì)的涂覆器能減少在加速或者減速過程中所 受的振動(dòng)或者沖擊。此外，采用該幕簾涂覆器100具有良好的延展性，只要在滿足上述設(shè)計(jì) 的基礎(chǔ)上，通過類似結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的延展，可以實(shí)現(xiàn)不同長度需求的幕簾涂覆器100制備。
[0080] 此外，該3D打印設(shè)備還包括壓力栗、壓力傳感器、控制器、第一過濾器、阻尼器、回 收容器及第二過濾器等部件。其中，壓力栗用于將儲(chǔ)液容器內(nèi)的工作液栗入進(jìn)液口 102。壓 力傳感器用于檢測輸液管道、進(jìn)液口和/或壓力均衡槽106內(nèi)的工作液的壓力，并將該壓力 數(shù)值反饋至控制器，控制器根據(jù)該實(shí)時(shí)反饋的壓力數(shù)值控制壓力栗的工作功率。第一過濾 器及阻尼器設(shè)在輸液管道上。從儲(chǔ)液容器中栗出的工作液依次經(jīng)過第一過濾器過濾后，經(jīng) 阻尼器穩(wěn)流后進(jìn)入進(jìn)液口 102。回收容器用于回收多余的工作液。回收容器與儲(chǔ)液容器之間 連通，并且在之間設(shè)有第二過濾器，以對回收的工作液過濾后重復(fù)利用。
[0081] 在本發(fā)明大量的理論和實(shí)踐過程中，意外的發(fā)現(xiàn)，幕簾涂覆過程中并非幕簾越高 其狀態(tài)越穩(wěn)定，滿足條件的短的幕簾，如高度小于50mm的幕簾，其穩(wěn)定性更優(yōu)，并且能夠節(jié) 約設(shè)備空間，使幕簾涂覆的方法更加經(jīng)濟(jì)和實(shí)用。
[0082] 以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí) 施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存 在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
[0083] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來 說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種3D打印方法，其特征在于，包括如下步驟： 使用幕簾涂覆器在成型缸的固化平面上涂覆光敏感型工作液，所述幕簾涂覆器具有出 液口，從所述出液口擠出的工作液形成幕簾，隨著所述幕簾涂覆器與所述固化平面的相對 運(yùn)動(dòng)，所述幕簾均勻涂覆在所述固化平面上形成涂覆層，在涂覆過程中，控制所述幕簾的高 度小于50mm; 使用光源在所述涂覆層的預(yù)設(shè)位點(diǎn)進(jìn)行選擇性光照，使預(yù)設(shè)位點(diǎn)處的所述工作液固化 成型； 控制所述固化平面下降一層新近涂覆的涂覆層的高度，在已固化成型的涂覆層上繼續(xù) 涂覆工作液，形成新的涂覆層，并使用所述光源在預(yù)設(shè)位點(diǎn)照射所述新的涂覆層； 重復(fù)上述動(dòng)作直至完成所需的3D打印。2. 如權(quán)利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述幕簾涂覆器或所述幕簾的運(yùn)動(dòng)速 度V滿足：其中，t為所述幕簾的厚度，0為所述幕簾的表面張力，P為所述工作液的密度。3. 如權(quán)利要求2所述的3D打印方法，其特征在于，所述幕簾的厚度根據(jù)待形成的涂覆層 的厚度設(shè)計(jì)，所述幕簾的厚度與所述涂覆層的厚度相等。4. 如權(quán)利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，還包括在涂覆之前使所述幕簾達(dá)到穩(wěn) 定狀態(tài)的步驟，具體是在涂覆之前，在所述出液口出液之后，將所述幕簾涂覆器W非穩(wěn)定態(tài) 加速運(yùn)行預(yù)設(shè)距離，直至從所述出液口擠出的幕簾達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。5. -種3D打印設(shè)備，其特征在于，包括成型缸、光源、儲(chǔ)液容器及幕簾涂覆器;所述成型 缸的支撐組件為可升降式結(jié)構(gòu);所述光源及所述幕簾涂覆器位于所述成型缸的上方;所述 幕簾涂覆器具有進(jìn)液口和出液口且內(nèi)部設(shè)有與所述進(jìn)液口及所述出液口連通的壓力均衡 槽，所述出液口與所述成型缸的固化平面之間的距離小于50mm;所述儲(chǔ)液容器與所述幕簾 涂覆器的進(jìn)液口之間通過輸液管道連通。6. 如權(quán)利要求5所述的3D打印設(shè)備，其特征在于，所述幕簾涂覆器包括第一涂覆頭和第 二涂覆頭;所述第一涂覆頭內(nèi)設(shè)有第一壓力槽，所述第二涂覆頭內(nèi)設(shè)有第二壓力槽，所述第 一涂覆頭與所述第二涂覆頭固定連接且第一壓力槽與所述第二壓力槽對應(yīng)配合構(gòu)成所述 壓力均衡槽，所述第一涂覆頭的底部與所述第二涂覆頭的底部之間具有連通所述壓力均衡 槽的間隙，該間隙形成所述出液口； 所述進(jìn)液口設(shè)在所述第一涂覆頭上，且所述進(jìn)液口的數(shù)量至少為一個(gè)，若所述進(jìn)液口 有多個(gè)，多個(gè)所述進(jìn)液口在所述第一涂覆頭上均勻分布，相鄰的進(jìn)液口之間的距離不超過 100mm。7. 如權(quán)利要求6所述的3D打印設(shè)備，其特征在于，所述第一壓力槽及所述第二壓力槽均 為半圓柱形槽，所述第一壓力槽與所述第二壓力槽配合構(gòu)成圓柱形的所述壓力均衡槽。8. 如權(quán)利要求7所述的3D打印設(shè)備，其特征在于，所述幕簾涂覆器還包括內(nèi)襯片，所述 內(nèi)襯片設(shè)在所述第一涂覆頭與所述第二涂覆頭之間，用W調(diào)節(jié)所述第一涂覆頭的底部與所 述第二涂覆頭的底部之間的間隙的寬度。9. 如權(quán)利要求8所述的3D打印設(shè)備，其特征在于，所述第一涂覆頭、所述內(nèi)襯片及所述 第二涂覆頭之間通過多個(gè)等距設(shè)置的螺絲固定連接，相鄰的螺絲之間相距不超過50mm，且 所述螺絲所在位置與所述壓力均衡槽之間的距離不超過10mm。10. 如權(quán)利要求7~9中任一項(xiàng)所述的3D打印設(shè)備，其特征在于，所述壓力均衡槽的內(nèi)徑 為5 ~TmiriD
【文檔編號】B29C67/00GK106079435SQ201610393197
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月2日 公開號201610393197.9, CN 106079435 A, CN 106079435A, CN 201610393197, CN-A-106079435, CN106079435 A, CN106079435A, CN201610393197, CN201610393197.9
【發(fā)明人】許小曙, 雅各布·賈馬爾, 李清, 賴端, 肖朋
【申請人】廣州南沙3D打印創(chuàng)新研究院