一種高精度光固化樹脂成型的3d列印的製造方法
2023-05-31 00:43:51
一種高精度光固化樹脂成型的3d列印的製造方法
【專利摘要】一種高精度光固化樹脂成型的3D印表機，包括LED光源，所述的LED光源四周與上部的菲涅爾透鏡之間設置光通；所述的菲涅爾透鏡面積大小可覆蓋液晶屏，液晶屏設置在液晶屏外框中，且液晶屏上表面與液晶屏外框的上表面水平；儲液槽通過儲液槽固定框放置在液晶屏正上方；儲液槽底板為塑料薄膜材質，並且繃緊；且在儲液槽底板上貼覆一層高透光的離型膜，該離型膜與列印後的固態樹脂易於剝離，液態樹脂存放在儲液槽中；在儲液槽的上部設置列印平臺，列印平臺上表面連接固定板，固定板與升降臂連接，升降臂固定在升降柱上，升降柱設置在升降底座上。本發明實現了高精度高效率的3D列印，而且結構緊湊，體積較小。
【專利說明】一種高精度光固化樹脂成型的3D印表機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種3D印表機，尤其涉及一種光固化樹脂成型的3D印表機。
【背景技術】
[0002]目前，在3D列印領域，光固化液態樹脂選擇區域固化成型技術是一個技術分支，因其高精度、高效率，將會成為未來桌面機的主流技術。現有的光固化印表機分類為:1.雷射繪圖成像紫外頻譜光固化技術，2.投影儀圖像化照射成型技術，3.雷射掃描成像光固化技術。國內外圍繞本領域申請了數十項專利，其中申請號為201310417401.2名稱為「一種面成型3D列印設備」的專利與本發明最為接近，該專利申請的具體結構包括:「盛液箱，用於盛放液態的光固化材料；加工平臺，具有位於所述盛液箱中的工作位，是產品的成型支持平臺；驅動機構，用於驅動所述加工平臺在所述盛液箱中上下移動；投影設備。」此專利申請的光源為投影設備，且投影鏡頭位於加工平臺的上方，不僅需要大功率照明燈作光源，而且在對光固化樹脂的時候，適合於光固化樹脂波長的光線含量很低，要付出很大的浪費才能使樹脂固化產生很小的反應。同時，投影設備使得印表機體積增大，且列印過程中先列印產品最下層，然後列印平臺下降到液體裡再列印上一層，這個過程中由於固化後的半成品均隨列印平臺下降到液體裡，所以看不到產品成型的過程，同時如果列印的產品較高，需要有足夠深的盛液箱和液態樹脂。
[0003]同時，也有技術人員王成偉在網上公開了其發明的「 IXD液晶屏選擇性透光成像原理 3D 印表機成像系統」，網址為 「http://blog.sina.com.cn/s/blog_69c8f72b01017jme.html」，該公開材料將該成像系統原理進行了描述，然而沒有涉及完整的3D印表機裝置，同時其公開的原理圖中光在穿過菲涅爾透鏡後的方向是錯誤的。並且對儲液槽底膜的描述不合理，其採用了比較鬆弛的透明薄膜結構，且不能繃緊，然而這種結構在實際產品應用中不僅會導致光進入儲液槽後發生折射，同時也沒有隔熱的效果，並且透明膜受到液體的重力作用容易在中間位置下沉，導致透明膜不平，影響光線直射到儲液槽內部。因此該公開素材只是將部分原理公開，本領域技術人員不能按照其描述推導出3D印表機的結構，因此不具有實用性。
【發明內容】
[0004]為了解決上述問題，本發明提供了一種高精度光固化樹脂成型的3D印表機，採用液晶屏選擇性透光成像原理，獨創性的設計了 3D印表機結構，同時還對儲液槽低部進行改進，設計了方便調整與液晶屏平行度的列印平臺，以及精密的列印平臺升降機構，還設計了獨創的新型LED光板。
[0005]本發明採用的技術方案為:包括LED光源，LED光源背部經熱管或熱板導熱後通過翅片和風扇散熱，風扇出風口設置在印表機底部；LED光源為波長375— 405匪的紫外LED光源，所述的LED光源四周與上部的菲涅爾透鏡之間設置光通；
[0006]所述的菲涅爾透鏡面積大小可覆蓋液晶屏，且菲涅爾透鏡與LED光源的距離為80-90mm,菲涅爾透鏡與上部的液晶屏間距為8_10mm ；
[0007]液晶屏設置在液晶屏外框中，且液晶屏上表面與液晶屏外框的上表面水平；
[0008]液晶屏外框左右兩側的上表面還設置有儲液槽固定框；
[0009]儲液槽通過儲液槽固定框放置在液晶屏正上方；儲液槽底板為塑料薄膜材質，並且繃緊；
[0010]且在儲液槽底板上貼覆一層高透光的離型膜，該離型膜與列印後的固態樹脂易於剝離，液態樹脂存放在儲液槽中；
[0011]在儲液槽的上部設置列印平臺，列印平臺上表面連接固定板，固定板與升降臂連接，升降臂固定在升降柱上，升降柱設置在升降底座上；
[0012]所述的列印平臺側視圖為上邊中間斷開的矩形結構，列印平臺底板為一整個平面，用以粘接列印的產品頂部，列印平臺的兩側上表面設置4個上拉螺紋孔；
[0013]固定板的四角分別設置與4個上拉螺紋孔對應的通孔，且每個通孔旁還設置4個相應的頂緊螺紋孔；頂緊螺栓穿過頂緊螺紋孔頂到列印平臺的兩側上表面；拉筋螺栓貫穿通孔和上拉螺紋孔，與頂緊螺栓配合調整列印平臺與液晶屏平行，同時調整列印平臺與液晶屏的間隙；
[0014]固定板中間還設置若干個與升降臂限位螺栓對應的限位孔，升降臂底板中部由外向內開有把緊槽，在把緊槽中穿過固定螺栓用於將固定板把緊到升降臂上；通過這樣的設置列印平臺與固定板整體可方便地從升降臂上抽出或固定；
[0015]升降臂的底板兩側上方設置梯形側板，與升降臂相連的升降柱為圓形或方形。
[0016]升降柱設置在升降底座上；升降底座可以與液晶屏外框聯為一體，以保證升降臂在升降過程中不受顫動的影響始終液晶屏與垂直。
[0017]列印時先列印產品上部，然後逐層向下列印。每列印一層，升降臂升高一層，即固化後的樹脂在液態樹脂液面上部。
[0018]列印平臺底板為鋁合金，其對固化後的樹脂離型度大於儲液槽底部薄膜，列印每層結束後，方便地將產品與儲液槽底部薄膜分離，然後再將列印平臺從升降臂上取出，利用平鏟等工具將產品與列印平臺底板分離。
[0019]做為另一種實施方式:採用LDE光板，LED光板與面積大於液晶屏並且距離約為1mm左右，取消菲涅爾透鏡，光線直射到液晶屏，沒有光斑，不形成暗角。散熱採用高效熱板，將LDE光板和液晶屏的熱量散出。
[0020]有益效果:本發明提供了一種獨創的3D印表機，實現了高精度高效率的3D列印，而且結構緊湊，體積較小。同時本發明在印表機的具體結構單元中的設計科學合理，列印平臺能保證與液晶屏的平行度，升降系統能保證升降柱與液晶屏的垂直度，列印過程溫度，精度提高。同時儲液槽底板不僅透光率高而且耐熱，保證液態樹脂的溫度不會過高，且光線直射。儲液槽底板設置的離型膜便於列印分離，具有明顯的技術進步。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明實施例1的結構原理側視圖。
[0022]圖2為本發明實施例1的結構原理立體圖。
[0023]圖3為本發明實施例2的結構原理側視圖。
[0024]圖中:1、散熱單元，2、導熱單元，3、LED光源，4、光通，5、升降底座，6、菲涅爾透鏡，7、液晶屏，8、儲液槽固定框，9、儲液槽底板，10、儲液槽，11、列印平臺，12、固定板，13、升降臂，14、升降柱，15、平面LED光板。
【具體實施方式】
[0025]實施例1:一種高精度光固化樹脂成型的3D印表機，本印表機的列印尺寸範圍160*110*200_ (長*寬*高)，採用的技術方案為:
[0026]包括LED光源3，所述的LED光源3功率為200W，規格為14串14並。LED光源3底部設置導熱單元2和散熱單元1，導熱單元2採用熱管或熱板，散熱單元I設置翅片和風扇散熱，風扇出風口設置在印表機底部向外排風。
[0027]LED光源3為波長375— 405匪的紫外LED光源，所述的LED光源3四周與上部的菲涅爾透鏡6之間設置光通4 ;光通4採用鋁合金板。
[0028]所述的菲涅爾透鏡6面積大小可覆蓋液晶屏7，且菲涅爾透鏡6與LED光源3的距離為80-90mm，菲涅爾透鏡6與上部的液晶屏7間距為8_10mm。
[0029]液晶屏7設置在液晶屏外框中，且液晶屏上表面與液晶屏外框的上表面水平。液晶屏7的解析度為1920*1200，尺寸為10.1英寸，點距0.1mm。液晶屏的對比度70%，亮度50%。
[0030]液晶屏外框左右兩側的上表面還設置有儲液槽固定框8。
[0031]儲液槽10通過儲液槽固定框8放置在液晶屏7正上方；
[0032]儲液槽底板9為選擇透光率高、拉伸強度較高且耐熱性好的塑料薄膜材質，並且繃緊；
[0033]選擇如透光率為95%以上，融化溫度80°C以上，拉伸強度1MPa以上的塑料薄膜材質。
[0034]且在儲液槽底板上貼覆一層高透光的離型膜，如耐氟隆或特氟龍薄膜，該離型膜與列印後的固態樹脂易於剝離，液態樹脂存放在儲液槽10中。此種結構儲液槽底部不僅隔熱、透光率高，而且還不易變形，光線折射率低，且產品在列印後容易剝離。
[0035]在儲液槽10的上部設置列印平臺11，列印平臺11上表面連接固定板12，固定板12與升降臂13連接，升降臂13固定在升降柱14上，升降柱14設置在升降底座5上。
[0036]所述的列印平臺11為中空結構，其側視圖為上邊中間斷開的矩形結構，列印平臺11底板為一整個平面，用以粘接列印的產品頂部。列印平臺11的兩側上表面設置4個上拉螺紋孔；
[0037]固定板12的四角分別設置與4個上拉螺紋孔對應的通孔，且每個通孔旁還設置4個相應的頂緊螺紋孔；頂緊螺栓穿過頂緊螺紋孔頂到列印平臺的兩側上表面；拉筋螺栓貫穿通孔和上拉螺紋孔，與頂緊螺栓配合調整列印平臺11底板與液晶屏7平行，同時調整列印平臺11與液晶屏7的間距。
[0038]固定板12中間還設置若干個與升降臂限位螺栓對應的限位孔，升降臂底板中部由外向內開有把緊槽，在把緊槽中穿過固定螺栓用於將固定板把緊到升降臂上。通過這樣的設置列印平臺11與固定板12整體可方便地從升降臂13上抽出或固定。
[0039]升降臂13的底板兩側上方設置梯形側板，與升降臂13相連的升降柱14為圓形或方形。
[0040]升降柱14設置在升降底座5上；
[0041]列印時先列印產品上部，然後逐層向下列印。每列印一層，升降臂13升高一層，SP固化後的樹脂在液態樹脂液面上部。
[0042]列印平臺11底板為鋁合金，其對固化後的樹脂離型度大於儲液槽底部薄膜，列印每層結束後，方便地將產品與儲液槽底部薄膜分離，然後再將列印平臺11從升降臂上取出，利用平鏟等工具將產品與列印平臺底板分離。
[0043]實施例2:
[0044]如圖3所示，做為另一種實施方式，本發明的光源採用平面LED光板15，平面LED光板15與面積大於液晶屏7，並且二者距離為1mm左右，取消菲涅爾透鏡，平面LED光板15的光線直射到液晶屏7，且本實施例基本沒有光斑，不形成暗角，光損小，列印精度提高。平面LED光板15的散熱採用導熱單元2和散熱單元1，導熱單元2採用高效熱板，將平面LDE光板15和液晶屏7的熱量散出。平面LDE光板15選擇波長375— 405匪的紫外光源。
[0045]實施例3:
[0046]做為另一種實施方式，所述的列印平臺11為中空或實心結構，其側視圖為矩形結構，上表面為一整個平面，列印平臺11底板也為一整個平面，用以粘接列印的產品頂部。列印平臺11的上表面設置4個上拉螺紋孔。
[0047]實施例4:
[0048]做為另外一種實施方式，所述的列印平臺11直接安裝在升降臂13上，取消固定板12。
[0049]實施例5:
[0050]做為另外一種實施方式，升降底座5與液晶屏外框連接為一體，以保證升降臂13在升降過程中不受顫動的影響，始終與液晶屏垂直。
【權利要求】
1.一種高精度光固化樹脂成型的3D印表機，其特徵在於， 包括LED光源，LED光源背部經熱管或熱板導熱後通過翅片和風扇散熱，風扇出風口設置在印表機底部；LED光源為波長375— 405匪的紫外LED光源，所述的LED光源四周與上部的菲涅爾透鏡之間設置光通； 所述的菲涅爾透鏡面積大小可覆蓋液晶屏，且菲涅爾透鏡與LED光源的距離為80-90mm，菲涅爾透鏡與上部的液晶屏間距為8_10mm ； 液晶屏設置在液晶屏外框中，且液晶屏上表面與液晶屏外框的上表面水平； 液晶屏外框左右兩側的上表面還設置有儲液槽固定框； 儲液槽通過儲液槽固定框放置在液晶屏正上方；儲液槽底板為塑料薄膜材質，並且繃緊； 且在儲液槽底板上貼覆一層高透光的離型膜，該離型膜與列印後的固態樹脂易於剝離，液態樹脂存放在儲液槽中； 在儲液槽的上部設置列印平臺，列印平臺上表面連接固定板，固定板與升降臂連接，升降臂固定在升降柱上，升降柱設置在升降底座上。
2.如權利要求1所述的一種高精度光固化樹脂成型的3D印表機，其特徵在於， 所述的列印平臺側視圖為上邊中間斷開的矩形結構，列印平臺底板為一整個平面，用以粘接列印的產品頂部，列印平臺的兩側上表面設置4個上拉螺紋孔； 固定板的四角分別設置與4個上拉螺紋孔對應的通孔，且每個通孔旁還設置4個相應的頂緊螺紋孔；頂緊螺栓穿過頂緊螺紋孔頂到列印平臺的兩側上表面；拉筋螺栓貫穿通孔和上拉螺紋孔，與頂緊螺栓配合調整列印平臺與液晶屏平行，同時調整列印平臺與液晶屏的間隙。
3.如權利要求1所述的一種高精度光固化樹脂成型的3D印表機，其特徵在於， 固定板中間還設置若干個與升降臂限位螺栓對應的限位孔，升降臂底板中部由外向內開有把緊槽，在把緊槽中穿過固定螺栓用於將固定板把緊到升降臂上；列印平臺與固定板整體從升降臂上抽出或固定； 升降臂的底板兩側上方設置梯形側板，與升降臂相連的升降柱為圓形或方形。
4.如權利要求1或2或3所述的一種高精度光固化樹脂成型的3D印表機，其特徵在於， 升降柱設置在升降底座上；升降底座與液晶屏外框聯為一體。
【文檔編號】B29C67/00GK104325642SQ201410550832
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月14日 優先權日:2014年10月14日
【發明者】青泉, 陽燁 申請人:優克多維(大連)科技有限公司