用于光固化3d打印機的樹脂池及3d打印機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光固化3D打印機領域，特別涉及一種帶有冷卻裝置的樹脂池及采用該樹脂池的3D打印機。
【背景技術】
[0002]現有的光固化3D打印機具有用于容納液態光敏樹脂的樹脂池。為了避免固化成型的物體與樹脂池底部粘連，在SLA型或者DLP型光固化3D打印機中，可以在光敏樹脂池的底壁的內表面覆設能夠透過氧氣的半透膜。在LCD型光固化3D打印機中，LCD顯示單元設置于光敏樹脂池的底壁之上，那么可以在LCD顯示單元的上表面覆設能夠透過氧氣的半透膜。
[0003]為了提高光固化速度，減小每層光敏樹脂的固化時間，通常需要選擇強度較高的光源。光敏樹脂受到光源的照射發生固化時會放出熱量，并且所放出的熱量聚集在光敏樹脂池底部。因此，自樹脂池底部至樹脂池頂部的溫度呈梯度分布。另外，未被光敏樹脂吸收的一部分光能也會轉化為熱量，在其與光敏樹脂固化所產生的熱量的共同作用下，樹脂池底部的溫度可能會超過120°C。這將導致覆設在光敏樹脂池底部或者LCD顯示單元上的半透膜發生褶皺變形，進而使得光固化精度下降、固化后的樹脂與半透膜(LCD型3D打印機)或者樹脂池底(SLA或DLP型3D打印機)發生粘黏，最終樹脂池損壞。
[0004]因此，目前所采用的光固化3D打印機在每層光敏樹脂固化完成時都存在打印間隔，以使得熱量得到散發，避免上述問題，導致3D打印機的生產效率受到極大地影響。
[0005]為了解決這一問題，亟待提供一種具有降溫系統的樹脂池。
【發明內容】
[0006]鑒于現有技術中存在的問題，本發明提供一種用于光固化3D打印機的樹脂池，包括:開設有第一孔和第二孔的底壁；用于置于所述底壁之上的周壁，所述周壁和所述底壁形成第一腔室；用于與所述底壁平行地設置于所述第一腔室的支撐板，所述支撐板的四周與所述周壁連接且所述支撐板與所述底壁之間形成位于第一腔室內的第二腔室，所述第一孔和所述第二孔均和所述第二腔室連通。
[0007]此外，本發明還提供了另一種用于光固化3D打印機的樹脂池，包括:開設有第一孔和第二孔的底壁；用于置于所述底壁之上的周壁，所述周壁和所述底壁形成第一腔室，所述第一孔和所述第二孔均和所述第一腔室連通；用于與所述底壁平行地設置于所述第一腔室內的IXD顯示單元，所述IXD顯示單元的四周與所述周壁連接且所述IXD顯示單元與所述底壁之間形成位于第一腔室內的第二腔室，所述第一孔和所述第二孔均和所述第二腔室連通。
[0008]利用IXD顯示單元替代支撐板，即可將這種樹脂池應用于IXD型的光固化3D打印領域。LCD顯示單元的下表面和底壁之間可以形成供冷卻水通過的第二腔室。冷卻水從第一孔進入，充滿第二腔室后從第二孔流出，從而帶走樹脂池中聚集的熱量，達到迅速降溫的目的。
[0009]在本發明的一些實施方式中，所述樹脂池還包括覆設在所述支撐板或者所述LCD顯示單元之上的半透膜。
[0010]在本發明的一些實施方式中，所述底壁透明，所述樹脂池還包括:用于固定連接在所述底壁的下表面的散熱板，所述散熱板與所述底壁的下表面形成第三腔室，所述散熱板具有形成于其內部的第四腔室，且具有與所述第四腔室連通的第三孔和第四孔；用于設置在所述散熱板之上并且處于所述第三腔室內的光源。
[0011]當采用IXD型光固化3D打印機時，可以通過散熱板與樹脂池底壁連接，以使二者之間形成第三腔室，并將光源設置于第三腔室內。另外，散熱板的自身的內部或者在散熱板下方形成額外的供冷卻液通過的第四腔室。將第二腔室和第四腔室連通，即可實現冷卻水由第二腔室進入第四腔室或者由第四腔室進入第二腔室，以達到直接為樹脂池的底部以及光源散熱的目的。這樣設置結構更為簡潔，易于實現，制造成本低。
[0012]在本發明的一些實施方式中，所述第一孔和所述第二孔設置于所述底板的最大直徑的兩端。
[0013]為了使得冷卻水能夠充分的流入到整個第二腔室內，第一孔和第二孔開設在底壁的相對的最遠端，冷卻水進入第一孔，流經整個底壁之后，才能夠從第二孔流出。例如，底壁呈正方形，那么第一孔和第二孔設置在底壁對角線的兩端。底壁呈長方形，那么第一孔和第二孔設置在較長的對角線的兩端。底壁呈圓形，第一孔和第二孔設置在底壁直徑的兩端。底壁呈不規則形狀，第一孔和第二孔則設置在最大直徑的兩端。
[0014]在本發明的一些實施方式中，所述用于設置在所述散熱板底部的散熱扇。
[0015]在IXD技術的光固化3D打印過程中，位于樹脂池下部的光源會長時間開啟，因此會產生大量熱量，如不處理，就會造成樹脂池的溫度升高，從而影響設置于樹脂池內的半透膜。在底壁下方安裝散熱板，然后將光源安裝在散熱板之上，并配以散熱扇，能夠最大程度的將光源產生的熱量散發出去，以保證半透膜不因樹脂池的溫度升高而卷曲、褶皺，間接的提高光固化3D打印機質量。
[0016]另外，本發明還提供了一種采用上述樹脂池的光固化3D打印機。
[0017]本發明提供的一種光固化3D打印機，包括:
[0018]外部框架；
[0019]設置于所述外部框架內的樹脂池；
[0020]用于設置于所述外部框架內的具有第一管道和第二管道的液體容器，所述第一管道和所述第二孔連通，所述第二管道和所述第四孔連通；
[0021]用于連接所述第一孔和所述第三孔的第三管道；
[0022]用于設置在所述第一管道上的栗。
[0023]本發明還提供了一種結構較為簡單，并且散熱效果良好的光固化3D打印機，其通過設置液體容器并且將液體容器的第一管道與第二孔連通，第二管道和第四孔連通以及連接第一孔和第三孔的第三管道，完成冷卻水的循環。為了使得第一管道內的冷卻水流量大于第二管道內的冷卻水流量，以使得冷卻水能夠盡快充滿第二腔室和第四腔室，在第一管道上還設置有栗。
[0024]在本發明的一些實施方式中，所述3D打印機還包括設置于所述第一管道上的位于所述栗和所述樹脂池之間的散熱部件，以使得循環使用的冷卻水能夠盡快降低溫度。散熱部件可以采用散熱器或者散熱片，并在其之上加裝散熱扇，以達到快速降溫的目的。
[0025]在光敏樹脂固化實驗中，采用如下樣品以及實驗環境:
[0026]樣品名稱:甲基丙烯酸酯；樣品描述:透明液體
[0027]溫度范圍:室溫下恒溫30.50C ;測試氣氛:N2 ;測試坩禍:A1203
[0028]光強:0.5ff/cm2 ;照射時間:0.5s ;照射延遲:15s
[0029]在此類測試中，紫外光照射到樣品上，會產生固化放熱效應，多次照射直至固化完全。本次測試中使用兩次測試，先將未固化原始樣品經多次照射測試，然后將固化完全后的樣品重新進行第二次測試作為基線反扣除，以去除固化后樣品的信號干擾。樣品的總固化放熱熱焓值為280.4J/g?337.7J/g。
[0030]本發明的實施方式中采用的冷卻液為水，其比熱容為4.186J/(g.°C )，每10g水溫度升高1°所能吸收的熱量為418.6J，遠大于Ig樹脂固化釋放的熱量。冷卻水在流出樹脂池的外部之后會將一部分熱量散發到空氣之中，能夠自主的降低溫度，另外，冷卻水在流經第四腔室時，設置于第四腔室下部的風扇能夠使其降低溫度，并且設置于第一管道上的散熱部件(散熱器、散熱片)也具有強大的散熱功能，使得冷卻水的溫度進一步下降。冷卻水如此往復循環就能將樹脂固化時釋放的熱量和光源部件釋放的熱量吸收并散發到外部。
[0031]采用上述3D打印機，使得在光固化3D打印機過程中，每層光敏樹脂可以連續固化(連續打印，無需間隔)，每層光敏樹脂固化時間僅需要2?5s，其相比現有的光固化成型速度提升了 20倍。因此，本發明所提供的3D打印機不但成本低廉，而且極大地提升了打印效率，能夠極大地提升用戶滿意度。
[0032]本發明提供的用于光固化3D打印機的樹脂池在底壁和支撐板之間形成第二腔室，并在底壁上開設供冷卻水流入的第一孔和供冷卻水流出的第二孔。冷卻水能夠充分的填充在整個第二腔室內，并通過循環吸收樹脂池(特別是樹脂池底壁)所聚集的熱量。該種樹脂池的結構簡單，制造成本低，散熱效果好，并且在不改變現有的樹脂池的外部結構的情況下，就能夠達到冷卻的目的，其具有很好的通用性。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發明第一種實施方式的樹脂池截面剖視圖；
[0034]圖2為采用圖1所示的樹脂池的光固化3D打印機的示意圖；
[0035]圖3為本發明第二種實施方式