DLP三維印表機及其列印方法與流程
2023-06-04 06:02:51
本發明涉及一種快速成型裝置及其成型方法，具體地說涉及一種基於數字光處理技術的三維印表機及其列印方法。
背景技術：
三維印表機，是一種基於三維物體的數字模型，利用塑料、液態光固化樹脂、粉末狀金屬等材料，通過逐層列印的方式構造三維物體的設備。
目前，三維成型技術主要包括：膠水噴印固化粉末成型(color-jetprinting，簡稱cjp)技術、熔融沉積成型(fuseddepositionmodeling，簡稱fdm)技術、雷射燒結液態樹脂成型(stereolithographyapparatus，簡稱sla)技術、紫外光固化液態樹脂成型(multi-jetmodeling，簡稱mjm)技術、雷射燒結固態粉末成型(selectivelasersintering，簡稱sls)技術、數字光處理（digitallightprocessing，簡稱dlp）技術。然前述這些快速成型技術中，除了cjp技術能產生全彩的三維成型物外，其餘三維成型技術均無法能製造全彩的產品。
dlp（digitallightprocessing，數字光處理）三維印表機是一種基於數字光處理技術，以液態光固化樹脂為成型材料的快速成型設備，其具有成型速度快及成型精度高的優點。然而，由現有的dlp三維印表機列印出來的產品的顏色由列印材料的顏色決定，通常只有一種顏色，導致其列印出來的產品顏色單調，無法列印出全彩的產品，限制了dlp三維印表機的使用範圍。
技術實現要素：
本發明的主要目的是提供一種能列印出色彩模型的dlp三維印表機。
本發明的另一目的是提供一種上述dlp三維印表機的列印方法。
為了實現上述主要目的，本發明提供的dlp三維印表機包括容納腔、掃描投影單元、uv墨水列印頭、控制單元和驅動單元，控制單元向驅動單元發送控制信號；容納腔用於放置液態光固化樹脂，容納腔內設置有列印平臺，驅動單元驅動列印平臺沿著豎直方向移動；掃描投影單元可向列印平臺發射固化光源，uv墨水列印頭可向列印平臺噴射uv墨水，控驅動單元驅動uv墨水列印頭沿著水平方向移動。
進一步的方案是，固化光源包括模型固化光和色彩固化光。
更進一步的方案是，模型固化光和色彩固化光均為uv光。
為了實現上述另一目的，本發明提供一種dlp三維印表機的列印方法，其中，dlp三維印表機包括容納腔、掃描投影單元、uv墨水列印頭、控制單元和驅動單元，控制單元向驅動單元發送控制信號；容納腔用於放置液態光固化樹脂，容納腔內設置有列印平臺，驅動單元驅動列印平臺沿著豎直方向移動；掃描投影單元可向列印平臺發射固化光源，uv墨水列印頭可向列印平臺噴射uv墨水，驅動單元驅動uv墨水列印頭沿著水平方向移動；固化光源包括模型固化光和色彩固化光；列印方法包括：掃描投影單元朝向列印平臺發射模型固化光，列印平臺上形成固化層；uv墨水列印頭對固化層噴塗uv墨水；掃描投影單元朝向固化層發射色彩固化光。
進一步的方案是，獲取模型成像數據，生成分層模型信號，掃描投影單元根據分層模型信號朝向列印平臺發射模型固化光，列印平臺上形成固化層；獲取色彩成像數據，生成分層色彩信號，uv墨水列印頭對固化層噴塗uv墨水；掃描投影單元根據分層色彩信號朝向固化層發射色彩固化光。
進一步的方案是，uv墨水列印頭根據分層色彩信號向固化層噴塗uv墨水。
更進一步的方案是，在對三維模型進行整體上色時，模型固化光和色彩固化光的投影形狀相同；在對三維模型進行局部上色時，模型固化光和色彩固化光的投影形狀不同。
本發明的有益效果是：掃描投影單元可以投射模型固化光和色彩固化光兩種不同的固化光，分別在模型固化成型過程中將液態光固化樹脂固化和模型上色過程中將uv墨水固化，uv墨水列印頭可以噴射多種顏色的uv墨水，因此，模型的表面可以形成各種顏色的圖案，通過改變色彩固化光的投影形狀，在模型的表面形成各種形狀的圖案。本發明的dlp三維印表機可以列印出彩色的模型，有效的擴大了dlp三維印表機的使用範圍，且uv墨水的附著力強，模型彩色印刷層不容易掉色。
附圖說明
圖1是本發明dlp三維印表機實施例的結構示意圖。
圖2是本發明dlp三維印表機的列印方法的流程圖。
圖3是通過本發明dlp三維印表機列印的模型的剖視結構示意圖。
以下結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
具體實施方式
參見圖1，圖1是本發明dlp三維印表機實施例的結構示意圖。
本發明的dlp三維印表機包括容納腔1、掃描投影單元2、uv墨水列印頭3、控制單元4和驅動單元（圖中未示出），控制單元4向驅動單元發送控制信號，容納腔1內設置有列印平臺10，在列印平臺10上進行三維模型13的列印成型和上色。控制單元4分別與掃描投影單元2、uv墨水列印頭3和列印平臺10連接，驅動單元驅動uv墨水列印頭3沿著水平方向移動，水平方向移動包括沿x軸方向左右移動和/或沿y軸方向前後移動，驅動單元驅動列印平臺10沿著豎直方向上下移動。
容納腔1內盛放有液態光固化樹脂11，掃描投影單元2可向列印平臺10發射固化光源20，uv墨水列印頭3可向列印平臺10噴射uv墨水。本實施例中，液態光固化樹脂11為紫外光固化樹脂，uv墨水的顏色包括多種。固化光源20包括模型固化光和色彩固化光，模型固化光和色彩固化光均為uv光。
參見圖2，圖2是本發明dlp三維印表機的列印方法的流程圖，同時參見圖1。
首先，執行步驟s1，樹脂固化，dlp三維印表機通過獲取模型成像數據，生成分層模型信號，將三維模型13劃分為多層（第一層、第二層、……、第n層），驅動單元驅動列印平臺10上升，使得液態光固化樹脂11的液面與列印平臺10的上表面之間的距離與三維模型13的第一層的層高相等，掃描投影單元2對列印平臺10上的液態光固化樹脂11發射模型固化光，模型固化光的投影形狀與三維模型13的第一層的形狀相同，使得列印平臺10上的液態光固化樹脂11固化，形成第一層固化層；
然後，執行步驟s2，噴墨，dlp三維印表機通過獲取色彩成像數據，生成分層色彩信號，驅動單元驅動uv墨水列印頭3移動至列印平臺10的上方，uv墨水列印頭3根據分層色彩信號向列印平臺10上通過步驟s1形成的第一層固化層的外圍噴塗彩色uv墨水。
最後，執行步驟s3，固化上色，掃描投影單元2根據分層色彩信號朝向第一層固化層上的彩色uv墨水發射色彩固化光，色彩固化光照射的區域的uv墨水固化，在第一層固化層上形成彩色印刷層。
重複上述步驟，在第一層固化層上依次形成多層固化層（第二層固化層、第三層固化層、……、第n層固化層），且每一層固化層的外圍均通過uv墨水固化上色，直至列印完成，形成彩色的三維模型13。
在上述列印方法步驟中，當需要對三維模型13進行整體上色時，即在三維模型13的外表面上均列印上顏色，模型固化光和色彩固化光的投影形狀相同；當需要對三維模型13進行局部上色時，即在三維模型13的外表面上的局部列印上某種圖案，模型固化光和色彩固化光的投影形狀不同，色彩固化光的形狀由需要列印的圖案的形狀決定。
在列印過程中，由於uv墨水列印頭3可以噴出多種顏色的墨水，因此，可以在三維模型13的表面形成多種顏色的彩色印刷層，列印出來的三維模型13色彩多樣，通過改變色彩固化光的投影形狀，可以在三維模型13的表面形成各種形狀的圖案，有效的擴大了dlp三維印表機的使用範圍。且uv墨水的附著力強，三維模型13的彩色印刷層不容易掉色。
參見圖3，圖3是本發明dlp三維印表機列印的模型的剖視示意圖。三維模型13的外圍由uv墨水層14包裹，可以隱藏液態光固化樹脂11原有的顏色，在三維模型13上呈現出uv墨水層14的顏色。
當然，上述實施例僅是本發明較佳的實施方案，實際應用時還可以有更多的變化，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明權利要求的保護範圍內。