本發明涉及一種3D打印系統及其打印方法，尤其涉及一種以光敏樹脂作為打印材料的3D打印系統及其打印方法。
背景技術：
3D打印是一種增材制造技術，又稱快速原型(rapid prototyping，RP)技術。到目前為止，其主要有熔融沉積快速成型(Fused Deposition Modeling，FDM)、光固化成型(Stereo lithography Apparatus，SLA)、薄材疊層成型(Laminated Object Manufacturing，LOM)、三維粉末粘接(Three Dimensional Printing and Gluing，3DP)和選擇性激光燒結(Laser Sintering，SLS)。它們與傳統制造業相比較，可在制造首個產品即從圖紙到實物的過程中實現快速原型成型。
但由于技術的限制，3D打印這種一層層制作產品的方式，如果想把產品制作的更精細，則需要將每層厚度減小；如果想提高打印速度，則需要增加層厚，而這勢必又影響產品的精度質量。若生產同樣精度的產品，同傳統的大規模工業生產相比，沒有成本上的優勢，尤其是考慮到時間成本，規模成本之后。而作為桌面級產品來說，打印速度太慢，影響客戶體驗，推廣難度較大。
因此，市場急需打印速度更快，打印精度更高的3D打印系統，以解決現有技術的不足。
技術實現要素：
本發明的目的是為了解決現有3D打印系統在打印精度高的前提下打印速度慢的問題，提供一種快速提拉成型3D打印系統及其打印方法。
為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：
本發明提供一種快速提拉成型3D打印系統，用于以光敏樹脂作為打印材料的3D打印系統，其特征在于，包括：打印升降平臺系統，其用于控制打印平臺上下移動；可透光透氧樹脂槽系統，其用于裝載光敏樹脂；光源系統，其用于固化光敏樹脂；和控制系統，其用于控制三維模型軟件與打印升降平臺系統和光源系統配合工作，以實現快速提拉成型3D打印。
本發明所述的3D打印系統，優選地，所述光敏樹脂的感光波長范圍為200nm-800nm。
本發明所述的3D打印系統，優選地，所述打印升降平臺系統由驅動主機、傳動部件和打印平臺組成，通過驅動主機驅動傳動部件帶動打印平臺做升降運動；其中，所述驅動主機選自步進電機或者伺服電機中的任意一種，所述傳動部件選自滾珠絲桿系統或者螺桿系統的任意一種，所述打印平臺選自有孔或無孔的不銹鋼板、鋁合金板、聚甲基丙烯酸甲酯板和二氧化硅玻璃板中的任意一種材料構成。
本發明所述的3D打印系統，優選地，所述可透光透氧樹脂槽系統位于打印平臺與光源系統之間，且包括槽壁和槽底。
本發明所述的3D打印系統，優選地，所述槽壁是由選自不銹鋼、鋁合金、聚甲基丙烯酸甲酯和二氧化硅玻璃中的任意一種材料構成。
本發明所述的3D打印系統，優選地，所述槽底包含透光透氧層，所述透光透氧 層在14.7PSI壓力下標準氧氣在1秒鐘內通過面積為1cm2、厚度為1cm的層時滲透量不低于1×10-7cm3/cm2/cm/sec，其200nm-800nm波長范圍的光線透過率不低于50％。
本發明所述的3D打印系統，優選地，所述槽底為透光透氧槽底，其由有機硅材料、氟素材料或二者的復合物構成。
本發明所述的3D打印系統，優選地，所述有機硅材料為以硅氧鍵為主鏈骨架結構組成的聚硅氧烷化合物，所述氟素材料為無定形氟聚合物或以全氟聚醚為主鏈結構的化合物。
本發明所述的3D打印系統，優選地，所述有機硅材料為Wacker公司的ELASTOSIL系列有機硅產品中的至少一種，所述氟素材料為Dupont公司的Teflon AF系列產品中的至少一種或Solvay公司的Fluorolink系列產品中的至少一種。
本發明所述的3D打印系統，優選地，所述光源系統為投影機系統，其投影方式采用LCD投影方式、DLP投影方式、SXRD投影方式或LCOS投影方式中的任意一種。
本發明所述的3D打印系統，優選地，所述控制系統脫機采用存儲卡導入數據情況下單獨執行打印任務，或通過有線或無線聯機通過電腦或智能終端控制軟件控制執行打印任務。
根據上述的快速提拉成型3D打印系統的打印方法，步驟如下：
步驟1)在電腦或智能終端上預裝上位機軟件，將設計好的三維模型數據導入所述上位機軟件，通過有線或者無線連接技術連接所述快速提拉成型3D打印系統，在所述可透光透氧樹脂槽系統內加入所述光敏樹脂，所述上位機軟件發出開始打印指令或者將存儲有三維模型數據的存儲卡插入3D打印系統預留接口，讓其直接讀 取其中數據進入內置的所述上位機軟件中，控制3D打印系統中的內置下位機軟件開始工作；
步驟2)所述下位機軟件控制所述光源系統把三維模型切片截面輪廓圖案投影到所述可透光透氧樹脂槽系統底部，光束透過所述可透光透氧樹脂槽系統槽底引發光敏樹脂反應，使曝光區域的光敏樹脂固化，形成光敏樹脂固化層；
步驟3)所述光敏樹脂固化層粘貼在從上往下貼平所述可透光透氧樹脂槽系統底部的打印平臺上，此時打印升降平臺系統按Z軸打印精度設定連續平穩提升，而所述光源系統按切片先后順序將截面輪廓圖案連續投影曝光到所述可透光透氧樹脂槽系統底部，曝光固化的光敏樹脂會隨著打印平臺一起連續地被拉出，直到整個三維模型打印完畢。
本發明提供了一種快速提拉成型3D打印系統及其打印方法，與現有技術相比，具有以下有益效果：
1、本發明提供的快速提拉成型3D打印系統采用可透光透氧樹脂槽系統，能大大加快光敏樹脂的成型速度，從而實現3D打印物件快速提拉成型，使得3D打印成型效率在現有技術基礎上大為提高；
2、本發明提供的快速提拉成型3D打印系統采用不間斷打印及提拉系統，使得3D打印物件表面更加光滑細致，特別適合制造結構復雜的精密物件，成型精度更高。
3、本發明提供的快速提拉成型3D打印系統及其打印方法，其操作簡單，相對于現有技術，打印時間短，效率高，能提供更優質的用戶體驗。
附圖說明
用附圖對本發明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發明的任何限制。
圖1是本發明的一種快速提拉成型3D打印系統的結構示意圖。
圖中：1、打印平臺；2、光源系統；3、傳動部件；4、驅動主機；5A、可透光透氧樹脂槽系統之槽壁；5B、可透光透氧樹脂槽系統之槽底；6、光敏樹脂。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本發明的具體實施方式進行進一步的說明，這是本發明的較佳實施例。
實施例1
如圖1所示，一種快速提拉成型3D打印系統，包括打印平臺1，光源系統2，傳動部件3，驅動主機4，可透光透氧樹脂槽系統之槽壁5A，可透光透氧樹脂槽系統之槽底5B。
所述光源系統為采用LCD投影方式的投影系統。
所述打印升降平臺系統，由附圖1中打印平臺1，傳動部件3和驅動主機4組成。
所述打印升降平臺系統中附圖1中打印平臺1，選用鋁合金板。
所述打印升降平臺系統中附圖1中傳動部件3，選用滾珠絲桿系統。
所述打印升降平臺系統中附圖1中驅動主機4，選用步進電機系統。
所述可透光透氧樹脂槽系統之槽壁，選用鋁合金產品組成。
所述可透光透氧樹脂槽系統之槽底，選用有機硅材料為Wacker公司的 ELASTOSIL系列中厚度為20μm的薄膜產品。
所述控制系統，采用存儲卡導入數據由打印系統單獨執行打印任務。
根據上述快速提拉成型3D打印系統的打印方法，步驟如下：
步驟1)在樹脂槽內加入光敏樹脂材料，將存儲有三維模型數據的存儲卡插入3D打印系統預留接口，讓其直接讀取其中數據進入內置的上位機軟件中，上位機軟件發出開始打印指令，控制3D打印系統中的內置下位機軟件開始工作；
步驟2)下位機軟件控制采用LCD投影方式的投影系統把三維模型切片截面輪廓圖案投影到樹脂槽底部，光束透過槽底透光透氧層引發光敏樹脂反應，使曝光區域的光敏樹脂固化；
步驟3)固化的第一層光敏樹脂層粘貼在從上往下貼平樹脂槽底部的打印平臺上，此時打印升降平臺系統按Z軸打印精度設定連續平穩提升，而光源投影系統按切片先后順序將截面輪廓圖案連續投影曝光到樹脂槽底部，曝光固化的光敏樹脂會隨著打印平臺一起連續地被拉出，直到整個三維模型打印完畢。
實施例2
如圖1所示，一種快速提拉成型3D打印系統，包括打印平臺1，光源系統2，傳動部件3，驅動主機4，可透光透氧樹脂槽系統之槽壁5A，可透光透氧樹脂槽系統之槽底5B。
進一步地，所述光源系統為采用DLP投影方式的投影系統。
所述打印升降平臺系統，由附圖1中打印平臺1，傳動部件3和驅動主機4組成。
所述打印升降平臺系統中附圖1中打印平臺1，選用聚甲基丙烯酸甲酯板。
所述打印升降平臺系統中附圖1中傳動部件3，選用螺桿系統。
所述打印升降平臺系統中附圖1中驅動主機4，選用伺服電機系統。
所述可透光透氧樹脂槽系統之5A槽壁，選用聚甲基丙烯酸甲酯產品組成。
所述可透光透氧樹脂槽系統之5B槽底，選用的有機硅材料為Wacker公司的ELASTOSIL系列中厚度為40μm的薄膜產品、氟素材料為Solvay公司的Fluorolink P56產品共同組成。
所述控制系統，采用有線聯機方式通過電腦控制軟件控制執行打印任務。
根據上述快速提拉成型3D打印系統的打印方法，步驟如下：
步驟1)在電腦上預裝上位機軟件，將設計好的三維模型數據導入上位機軟件，通過有線連接3D打印系統，在樹脂槽內加入光敏樹脂材料，上位機軟件發出開始打印指令，控制3D打印系統中的內置下位機軟件開始工作；
步驟2)下位機軟件控制DLP投影方式的投影系統把三維模型切片截面輪廓圖案投影到樹脂槽底部，光束透過槽底透光透氧層引發光敏樹脂反應，使曝光區域的光敏樹脂固化；
步驟3)固化的第一層光敏樹脂層粘貼在從上往下貼平樹脂槽底部的打印平臺上，此時打印升降平臺系統按Z軸打印精度設定連續平穩提升，而光源投影系統按切片先后順序將截面輪廓圖案連續投影曝光到樹脂槽底部，曝光固化的光敏樹脂會隨著打印平臺一起連續地被拉出，直到整個三維模型打印完畢。
實施例3
如圖1所示，一種快速提拉成型3D打印系統，包括打印平臺1，光源系統2，傳動部件3，驅動主機4，可透光透氧樹脂槽系統之槽壁5A，可透光透氧樹脂槽系統之槽底5B。
進一步地，所述光源系統為采用LCOS投影方式的投影系統。
所述打印升降平臺系統，由附圖1中打印平臺1，傳動部件3和驅動主機4組成。
所述打印升降平臺系統中附圖1中打印平臺1，選用有孔洞的不銹鋼板。
所述打印升降平臺系統中附圖1中傳動部件3，選用滾珠絲桿系統。
所述打印升降平臺系統中附圖1中驅動主機4，選用伺服電機系統。
所述可透光透氧樹脂槽系統之5A槽壁，選用不銹鋼產品組成。
所述可透光透氧樹脂槽系統之5B槽底，選用的氟素材料為Dupont公司的Teflon AF2400產品組成。
所述控制系統，采用無線聯機方式通過電腦控制軟件控制執行打印任務。
根據上述快速提拉成型3D打印系統的打印方法，步驟如下：
步驟1)在電腦上預裝上位機軟件，將設計好的三維模型數據導入上位機軟件，通過無線聯機方式連接3D打印系統，在樹脂槽內加入光敏樹脂材料，上位機軟件發出開始打印指令，控制3D打印系統中的內置下位機軟件開始工作；
步驟2)下位機軟件控制LCOS投影方式的投影系統把三維模型切片截面輪廓圖案投影到樹脂槽底部，光束透過槽底透光透氧層引發光敏樹脂反應，使曝光區域的光敏樹脂固化；
步驟3)固化的第一層光敏樹脂層粘貼在從上往下貼平樹脂槽底部的打印平臺 上，此時打印升降平臺系統按Z軸打印精度設定連續平穩提升，而光源投影系統按切片先后順序將截面輪廓圖案連續投影曝光到樹脂槽底部，曝光固化的光敏樹脂會隨著打印平臺一起連續地被拉出，直到整個三維模型打印完畢。
實施例4
如圖1所示，一種快速提拉成型3D打印系統，包括打印平臺1，光源系統2，傳動部件3，驅動主機4，可透光透氧樹脂槽系統之槽壁5A，可透光透氧樹脂槽系統之槽底5B。
進一步地，所述光源系統為采用SXRD投影方式的投影系統。
所述打印升降平臺系統，由附圖1中打印平臺1，傳動部件3和驅動主機4組成。
所述打印升降平臺系統中附圖1中打印平臺1，選用二氧化硅玻璃板
所述打印升降平臺系統中附圖1中傳動部件3，選用螺桿系統。
所述打印升降平臺系統中附圖1中驅動主機4，選用伺服電機系統。
所述可透光透氧樹脂槽系統之5A槽壁，選用二氧化硅玻璃產品組成。
所述可透光透氧樹脂槽系統之5B槽底，選用的有機硅材料為Wacker公司的ELASTOSIL系列中厚度為400μm的薄膜產品、氟素材料為Dupont公司的Teflon AF1600產品共同組成。
所述控制系統，采用無線聯機方式通過智能終端控制軟件控制執行打印任務。
根據上述快速提拉成型3D打印系統的打印方法，步驟如下：
步驟1)在智能終端上預裝上位機軟件，將設計好的三維模型數據導入上位機 軟件，通過無線聯機方式連接3D打印系統，在樹脂槽內加入光敏樹脂材料，上位機軟件發出開始打印指令，控制3D打印系統中的內置下位機軟件開始工作；
步驟2)下位機軟件控制SXRD投影方式的投影系統把三維模型切片截面輪廓圖案投影到樹脂槽底部，光束透過槽底透光透氧層引發光敏樹脂反應，使曝光區域的光敏樹脂固化；
步驟3)固化的第一層光敏樹脂層粘貼在從上往下貼平樹脂槽底部的打印平臺上，此時打印升降平臺系統按Z軸打印精度設定連續平穩提升，而光源投影系統按切片先后順序將截面輪廓圖案連續投影曝光到樹脂槽底部，曝光固化的光敏樹脂會隨著打印平臺一起連續地被拉出，直到整個三維模型打印完畢。
最后應該說明的是：以上實施例僅用以說明本發明一種快速提拉成型3D打印系統及其打印方法的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解，亦能夠實現或使用本發明，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。