用于光固化3d打印機的壓板裝置及面成型3d打印的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于光固化3D打印機的壓板裝置及面成型3D打印機，所示壓板裝置包括透明壓板，透明壓板上設有用于固定在光固化3D打印機的容器盒中的固定結構。面成型3D打印機，其特征在于，包括：容器盒，用于盛放液態的光固化材料；打印板，具有位于所述容器盒中的工作位，是產品的成型支持平臺；驅動機構，用于驅動所述打印板在所述容器盒中上下移動；投影設備，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。
【專利說明】用于光固化3D打印機的壓板裝置及面成型3D打印機
【技術領域】
[0001]本發明涉及疊層制造設備，尤其是涉及用于光固化3D打印機的壓板裝置及面成型3D打印機。
【背景技術】
[0002]3D打印(3D Printing)最早由美國麻省理工學院的Jim Bred和Tim Anderson提出，他們基于一臺普通的噴墨打印機設計出一臺可粘接粉末的設備，該設備也成為最早的3D打印機。2009年3月在美國華盛頓舉行的疊層制造發展研討會(Roadmap for AdditiveManufacturing (RAM) Workshop)上，正式確定使用疊層制造(Additive Manufacturing,縮略詞為AM) —詞來稱呼3D打印技術，并就未來10年快速成型技術的發展做出了規劃。目前主要的疊層制造技術包括選擇性激光燒結技術(Selective laser sintering,縮略詞為SLS ),立體光刻成型技術(Stereolithography, SLA)，熔融沉積成型技術(FusedDeposition Modeling,縮略詞為FDM)等。選擇性激光燒結技術使用高能量激光束對各種粉末材料進行燒結，所選用的粉末材料包括塑料、金屬、陶瓷、玻璃等。立體光刻成型技術采用具有一定光強的激光束照射液態光敏樹脂，樹脂在光照下迅速固化形成所需形狀。目前國際上美國的3D system公司在該領域具有較強的研發實力。熔融沉積成型技術則是通過噴頭擠壓被加熱熔化后的熱塑材料成型，該技術由美國的Stratasys公司實用新型，其在該領域具有較大的市場優勢。另外，因為FDM具有成本低的優勢，目前國內市場上的3D成型設備以該技術為主。疊層制造技術(AM)在美歐已廣泛應用于汽車、家用電器、計算機、航空航天、醫學、建筑、科研等領域。AM技術已發展形成一個新產業，統計資料表明，近三年來，AM的市場營銷以59%速度遞增。
[0003]但是，目前快速成型技術的關鍵設備的引進價格昂貴，設備維修價格高、響應慢的缺點。而低價格設備的制作精度則非常不理想，例如:1500美元左右的設備，其精度大概是0.25mm0
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是，針對現有3D打印設備成功高昂、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。
[0005]本發明所要解決的另一技術問題是提供一種用于光固化3D打印機的壓板裝置。
[0006]本發明的技術問題通過下述手段予以解決:
一種面成型3D打印機，包括:
容器盒，用于盛放液態的光固化材料；
打印板，具有位于所述容器盒中的工作位，是產品的成型支持平臺；
驅動機構，用于驅動所述打印板在所述容器盒中上下移動；
投影設備，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。
[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節。
[0010]本發明的一種用于光固化3D打印機的壓板裝置，包括透明壓板，所述透明壓板上設有用于固定在光固化3D打印機的容器盒中的固定結構。
[0011]優選地:
所述透明壓板的透光率大于80%，透明壓板的下表面上設有防粘連層。
[0012]所述透明壓板為石英板或無色玻璃板。
[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]本發明基于圖像投影進行立體快速成型，通過投影圖像由下而上地以“面”為單位進行疊層，與現有技術通過機電控制噴頭進行逐點打印的方式相比，具有以下優點:1)無需采用復雜的控制機電系統，可大幅的降低設備成本；2)由于是通過投影面成型進行打印，因此，相對于逐點打印的方式具有更高的效率，本發明打印同一產品所需的時間僅為普通3D打印機的20% ；3)由于產品是逐層成型，其精度由投影圖像決定，因而可輕易實現誤差在
0.0lmm范圍內的高精度打印。而且，本發明設置于容器盒中的壓板裝置能夠用于抑制液態光固化材料的液面膨脹，從而能夠避免打印出的產品出現如圖1中所示的頂部凸起現象，圖2所示為本發明的打印機所打印的產品，其頂部光滑無凸起。
[0017]本發明的壓板裝置底部優選設有防粘連層，可避免光固化材料在光照固化時粘結在壓板裝置上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明具體實施例的面成型3D打印機的正視圖；
圖2是圖1的面成型3D打印機的側視圖；
圖3是圖1的面成型3D打印機的的立體圖；
圖4是未設置壓板裝置時的打印產品結構示意圖；
圖5是設置壓板裝置后的打印產品結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面對照附圖并結合優選的實施方式對本發明作進一步說明。
[0020]如圖1-3所示，一種光固化3D打印機，其為面成型3D打印機，包括容器盒100、打印板200、驅動機構300、投影設備(圖中未示出)、和壓板裝置400 ；容器盒100用于盛放液態的光固材料；打印板200具有位于容器盒100中的工作位，是產品的成型支持平臺；打印板200與驅動機構300連接，驅動機構300用于驅動打印板200在容器盒100中上下移動以配合投影設備的投影圖像逐層打印，獲得最終的打印產品；投影設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設有與容器盒配合的固定結構，用于在容器盒100中進行固定，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打印機的使用方法和打印過程為:在容器盒100中添加液態光固化材料(例如液態光敏樹脂)至液面與壓板裝置的防粘連層相接觸，優選液面高于壓板裝置的防粘連層但不超過壓板裝置的上表面，從而保證在整個打印過程中，壓板裝置能夠始終壓住液面；利用驅動機構300驅動打印板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；利用投影設備向打印板200投射投影圖像，即:投射欲打印產品的3D實體模型的切層截面圖形的第一層圖形，投影光束穿過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向下移動單層打印距離，投影設備投射第二層圖形，如此重復打印直至打印完成。如圖4所示為本實施例的打印產品的效果圖，其上表面平滑無凸起，而在不使用壓板裝置的情況下，打印產品的效果圖如圖5所示，其上表面因液態光固化材料的表面張力與液面膨脹，會產生向上的凸起。
[0022]如圖1所示，在更加具體的面成型3D打印機中，其還包括機架，該機架包括承載臺501和支架502 ;所示壓板裝置400的壓板401為石英板或無色玻璃板其透光率優選大于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；驅動機構300包括電機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501具有大體呈矩形的承載面，支架502安裝于承載臺501上，本實施例中承載臺501與支架502垂直。
[0024]容器盒100固定于承載臺501上，為了便于在使用時調整容器盒100的位置，本實施例通過螺栓將容器盒100固定于承載臺501上，具體地:在承載臺501上設置螺紋孔，對應地在容器盒100底部四邊設置通孔，通過螺栓穿過通孔將容器盒100固定在承載臺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節，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。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。
[0026]驅動機構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301和絲桿303，電機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。
[0027]打印板200通過一連接架201與驅動機構300的滑塊304連接，從而實現打印板200與驅動機構300的聯動。
[0028]本實施例的壓板裝置的防粘連層優選采用全氟塑料薄膜或硅膠膜涂層。
[0029]在更優的實施例中，還可設置獨立的控制單元600用于統一控制、協調投影設備和驅動機構的工作，通過控制單元向電機提供指令控制其驅動距離、時間等。
[0030]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬【技術領域】的技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，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，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種用于光固化3D打印機的壓板裝置，其特征在于:包括透明壓板，所述透明壓板上設有用于固定在光固化3D打印機的容器盒中的固定結構。
2.根據權利要求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有透明防粘連層。
3.根據權利要求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色玻璃板。
4.根據權利要求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.根據權利要求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，其特征在于，包括: 容器盒，用于盛放液態的光固化材料； 打印板，具有位于所述容器盒中的工作位，是產品的成型支持平臺； 驅動機構，用于驅動所述打印板在所述容器盒中上下移動； 投影設備，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.根據權利要求6所述的面成型3D打印機，其特征在于:所述透明壓板的下表面上設有防粘連層。
8.根據權利要求6所述的面成型3D打印機，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。
9.根據權利要求6所述的面成型3D打印機，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節。
10.根據權利要求6所述的面成型3D打印機，其特征在于，所述壓板裝置為權利要求2-5任意一項所述的壓板裝置。
【文檔編號】B29C67/00GK103448248SQ201310417391
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月13日 優先權日:2013年9月13日
【發明者】金良, 宋軒, 王彬, 潘亞月, 張靖 申請人:紹興迅實電子科技有限公司