CN104924616A - 一种3d打印设备及3d打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D打印设备，其包括有主控制器、灯架、灯架驱动机构和储料箱，所述储料箱内装有液态光敏树脂，所述储料箱内设有升降机构和成型托板，所述升降机构固定于储料箱的底部，所述成型托板设于升降机构上，且由该升降机构驱动成型托板上升或下降，所述灯架设于成型托板上方，且由所述灯架驱动机构驱动该灯架平移，所述灯架上设有沿直线方向依次分布的多个LED固化灯，所述LED固化灯、灯架驱动机构和升降机构分别电连接于主控制器。本发明能够对大幅面、大尺寸产品进行3D成型制作，并且提高成型速度、减少制作过程所耗费的时间。
Description
技术领域
本发明涉及3D加工设备，尤其涉及一种3D打印设备及3D打印方法。
背景技术
3D打印技术，亦可称为增材制造技术，通过自动化数控逐层材料累积的过程实现三维模型的打印。相对于传统的加工技术而言，3D打印技术不需要另行制作模具，直接加工出成品。而且能够克服传统机械加工无法实现的特殊结构障碍，可以实现任意复杂结构部件的简单化生产，可以自动、直接、精确地将将设计思想从CAD模型，转化为具有一定功能的模型或器件。
目前，3D打印技术按照成型原理可以分为：熔融沉积技术FDM、激光选区烧结成型技术SLS、光固化液态树脂选区固化成型技术SLA。但是FDM技术是通过融化热塑性塑料或者共晶系统金属并挤出喷头，待冷却固化得到所需要的工件来实现三维成型。SLA则通过激光扫描固化光敏树脂成型，激光选区烧结是通过激光扫描将粉末烧结成型。SLS是最早商品化、应用做广泛的快速成型技术，其理论、工艺的完善及价格的降低等，对快速成型制造技术的普及应用具有重要的影响。现有的这些快速成型制造技术都存在着只能扫描小区域，由点到线、再由线到面的过程，制造时间长是其缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种3D打印设备及3D打印方法，该设备和方法能够对大幅面、大尺寸产品进行3D成型制作，并且提高成型速度、减少制作过程所耗费的时间。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种3D打印设备，其包括有主控制器、灯架、灯架驱动机构和储料箱，所述储料箱内装有液态光敏树脂，所述储料箱内设有升降机构和成型托板，所述升降机构固定于储料箱的底部，所述成型托板设于升降机构上，且由该升降机构驱动成型托板上升或下降，所述灯架设于成型托板上方，且由所述灯架驱动机构驱动该灯架平移，所述灯架上设有沿直线方向依次分布的多个LED固化灯，所述LED固化灯、灯架驱动机构和升降机构分别电连接于主控制器，所述主控制器通过升降机构而驱动成型托板逐层下降，所述成型托板每下降一层时，所述成型托板的上方形成有一层预设厚度的液态光敏树脂，所述主控制器通过灯架驱动机构而驱动灯架平移，并通过控制LED固化灯亮灭而对成型托板上方的液态光敏树脂进行扫描，以令经照射的液态光敏树脂固化。
优选地，所述灯架的两侧分别设有一刮板，所述刮板与灯架的平移方向垂直。
优选地，所述LED固化灯是紫外LED固化灯。
优选地，所述LED固化灯的数量是3000个，相邻两个LED固化灯之间的距离是0.1mm。
一种3D打印方法，其包括有如下步骤：步骤S1，利用3D建模软件制作3D模型，并将三维模型切片为二维图形，再将切片后的3D模型发送至主控制器；步骤S2，选取与LED固化灯相对应的光敏树脂材料；步骤S3，选取LED固化灯的发光功率为5W；步骤S4，在储料箱内放置足够的液态光敏树脂材料，并将成型托板调整到最高位置，确保成型托板上方有一层液态光敏树脂；步骤S5，启动后，灯架移动对成型托板进行扫描照射，主控制器在扫描过程中，根据切片生成的二维图形控制对应的LED固化灯亮灭；步骤S6，扫描中，前方刮板将液态树脂刮平，后方刮板紧贴着固化后的树脂表面，以带走多余材料；步骤S7，成型托板受升降机构驱动而下降一层的高度，液态树脂将成型件浸没。
本发明公开的3D打印设备中，主控制器通过升降机构而驱动成型托板下降，以令成型托板的上方形成有一层预设厚度的液态光敏树脂，液态光敏树脂在LED固化灯的照射下固化而形成二维图形，每一层二维图形成型完成后，通过主控制器控制升降机构向下移动成型托板，移动距离为一层厚，使得成型托板上方再覆盖一层树脂材料，以实现逐层扫描照射，获得整个三维模型的实体成型产品。本发明通过逐层扫描的方式，进而对大幅面、大尺寸产品进行3D成型制作，有效提高成型速度，并减少制作过程所耗费的时间。
附图说明
图1为本发明3D打印设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
本发明公开了一种3D打印设备，如图1所示，其包括有主控制器1、灯架2、灯架驱动机构3和储料箱4，所述储料箱4内装有液态光敏树脂，所述储料箱4内设有升降机构5和成型托板6，所述升降机构5固定于储料箱4的底部，所述成型托板6设于升降机构5上，且由该升降机构5驱动成型托板6上升或下降，所述灯架2设于成型托板6上方，且由所述灯架驱动机构3驱动该灯架2平移，所述灯架2上设有沿直线方向依次分布的多个LED固化灯7，所述LED固化灯7、灯架驱动机构3和升降机构5分别电连接于主控制器1，所述主控制器1通过升降机构5而驱动成型托板6逐层下降，所述成型托板6每下降一层时，所述成型托板6的上方形成有一层预设厚度的液态光敏树脂，所述主控制器1通过灯架驱动机构3而驱动灯架2平移，并通过控制LED固化灯7亮灭而对成型托板6上方的液态光敏树脂进行扫描，以令经照射的液态光敏树脂固化。
上述3D打印设备中，主控制器1通过升降机构5而驱动成型托板6下降，以令成型托板6的上方形成有一层预设厚度的液态光敏树脂，液态光敏树脂在LED固化灯7的照射下固化而形成二维图形，每一层二维图形成型完成后，通过主控制器1控制升降机构5向下移动成型托板6，移动距离为一层厚，使得成型托板6上方再覆盖一层树脂材料，以实现逐层扫描照射，获得整个三维模型的实体成型产品。本发明通过逐层扫描的方式，进而对大幅面、大尺寸产品进行3D成型制作，有效提高成型速度，并减少制作过程所耗费的时间。
本实施例中，每次成型托板下降时，由液态材料的流动浸没成型托板完成补充材料的过程。所述灯架2的两侧分别设有一刮板8，所述刮板8与灯架2的平移方向垂直，上述刮板8在往复扫描的同时，前方的刮板用于刮平树脂，后方的刮板用于将多余树脂刮除。
作为一种优选方式，所述LED固化灯7是紫外LED固化灯，所述LED固化灯7的数量是3000个，相邻两个LED固化灯7之间的距离是0.1mm。本发明理论上可以实现加工幅面的无限拓展，受实验条件所限，利用3000颗紫外LED，LED管之间的间距0.1mm,制备了长度约300mm的LED二极管线阵列。LED二极管灯珠的直径1mm既突破了大幅面加工的限制又保证了成型精度。此外，紫外LED二极管功率、波长有多种，根据所使用的功率及波长结合光敏树脂成型材料，可以满足不同的成型要求。在光照射器上多个LED二极管线阵列排布，每颗LED二极管之间的间距越小则成型精度越高，通常为0.01-0.1mm。
基于上述3D打印设备的打印方法，其包括有如下步骤：
步骤S1，利用3D建模软件制作3D模型，并将三维模型切片为二维图形，再将切片后的3D模型发送至主控制器；
步骤S2，选取与LED固化灯相对应的光敏树脂材料；
步骤S3，选取LED固化灯的发光功率为5W；
步骤S4，在储料箱内放置足够的液态光敏树脂材料，并将成型托板调整到最高位置，确保成型托板上方有一层液态光敏树脂；
步骤S5，启动后，灯架移动对成型托板进行扫描照射，主控制器在扫描过程中，根据切片生成的二维图形控制对应的LED固化灯亮灭；
步骤S6，扫描中，前方刮板将液态树脂刮平，后方刮板紧贴着固化后的树脂表面，以带走多余材料；
步骤S7，成型托板受升降机构驱动而下降一层的高度，液态树脂将成型件浸没。
上述3D打印方法中，光敏树脂材料在紫外光二极管的照射下固化凝固，首先制作出一排紫外LED二极管阵列线，在计算机及驱动电路控制下，LED二极管管阵列线由计算机程序提供图像信号，LED二极管点阵线移动照射出二维图案，即对应的LED二极管亮，这样，被光线照射到的光敏树脂会被固化凝固，每一层二维图形成型完成后，通过计算机控制升降机构向下移动成型件托板，移动距离为一层厚，再覆盖一层树脂材料，实现逐层扫描照射，当把三维模型切片而成的二维图像逐层扫描照射成型后，则获得了整个三维模型的实体。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种3D打印设备，其特征在于，包括有主控制器、灯架、灯架驱动机构和储料箱，所述储料箱内装有液态光敏树脂，所述储料箱内设有升降机构和成型托板，所述升降机构固定于储料箱的底部，所述成型托板设于升降机构上，且由该升降机构驱动成型托板上升或下降，所述灯架设于成型托板上方，且由所述灯架驱动机构驱动该灯架平移，所述灯架上设有沿直线方向依次分布的多个LED固化灯，所述LED固化灯、灯架驱动机构和升降机构分别电连接于主控制器，所述主控制器通过升降机构而驱动成型托板逐层下降，所述成型托板每下降一层时，所述成型托板的上方形成有一层预设厚度的液态光敏树脂，所述主控制器通过灯架驱动机构而驱动灯架平移，并通过控制LED固化灯亮灭而对成型托板上方的液态光敏树脂进行扫描，以令经照射的液态光敏树脂固化。
2.如权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述灯架的两侧分别设有一刮板，所述刮板与灯架的平移方向垂直。
3.如权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述LED固化灯是紫外LED固化灯。
4.如权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述LED固化灯的数量是3000个，相邻两个LED固化灯之间的距离是0.1mm。
5.一种3D打印方法，其特征在于，包括有如下步骤：
步骤S1，利用3D建模软件制作3D模型，并将三维模型切片为二维图形，再将切片后的3D模型发送至主控制器；
步骤S2，选取与LED固化灯相对应的光敏树脂材料；
步骤S3，选取LED固化灯的发光功率为5W；
步骤S4，在储料箱内放置足够的液态光敏树脂材料，并将成型托板调整到最高位置，确保成型托板上方有一层液态光敏树脂；
步骤S5，启动后，灯架移动对成型托板进行扫描照射，主控制器在扫描过程中，根据切片生成的二维图形控制对应的LED固化灯亮灭；
步骤S6，扫描中，前方刮板将液态树脂刮平，后方刮板紧贴着固化后的树脂表面，以带走多余材料；
步骤S7，成型托板受升降机构驱动而下降一层的高度，液态树脂将成型件浸没。
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