專利名稱：一種光固化快速成型裝置及其方法
一種光固化快速成型裝置及其方法技術(shù)領(lǐng)域
本申請涉及制造業(yè)中快速成型技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光固化快速成型裝置及 其相應(yīng)的方法。
背景技術(shù)：
快速成型(Rapid Prototyping, RP)技術(shù)是在現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、計算 機數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(shù)及新材料等技術(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的一項先進制造技術(shù)。 該技術(shù)作為制造業(yè)企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)的一項關(guān)鍵共性技術(shù)，對促進企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新、縮短新產(chǎn) 品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品競爭力有積極推動作用。
快速成型技術(shù)根據(jù)使用材料、成型方式等的不同可劃分為多種類別，其中較為常 見的是光固化快速成型。光固化成型的原理是利用流體狀態(tài)的光敏樹脂(UV)在光照下 發(fā)生聚合反應(yīng)的特點，將光源按照待成型物體的截面形狀進行照射，使流體狀態(tài)的光敏樹 脂固化成型。目前，利用流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型制作工件的光固化快速成型裝置主 要包括兩種，即選擇性激光固化裝置(Stereo lithography Appearance, SLA,又稱為立體 光固化成型裝置)和DLP掩模光固化裝置。前者采用激光振鏡在流體形態(tài)的光敏樹脂上掃 描二維圖形，使受照射部分的樹脂固化粘附逐層累加形成工件；后者采用DLP投影儀在流 體形態(tài)的光敏樹脂上投射二維圖形，使受照射部分的樹脂固化粘附逐層累加形成工件。然 而，這兩種光固化快速成型裝置由于或者采用激光振鏡，或者采用DLP投影儀，而這種兩種 部件的光路復(fù)雜，存在較長延時，影響到光固化快速成型的效果，降低了光固化快速成型的 效率。發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本申請實施例提供了一種光固化快速成型裝置及其對應(yīng)的 方法，以簡化光固化快速成型的光路，提高光固化快速成型的效果。
本申請實施例提供的一種光固化快速成型裝置包括用于承載流體狀態(tài)的光敏樹 脂的承載體，用于展現(xiàn)二維圖形的成像部件，所述成像部件展現(xiàn)的二維圖形所在區(qū)域與二 維圖形之外的成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域的透明狀態(tài)相反，以及用于使流體狀態(tài)的光敏樹 脂發(fā)生聚合反應(yīng)的光源，所述光源與所述承載體位于所述成像部件異側(cè)。
優(yōu)選地，所述裝置還包括第一移動部件和第一輸送部件，所述第一移動部件用于 在所述承載體內(nèi)的流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型后，將已固化成型的光敏樹脂向遠離所述 光源的方向移動第一間隙，所述第一輸送部件用于向所述承載體內(nèi)輸送新的流體狀態(tài)的光 敏樹脂，以填充所述第一間隙，所述第一間隙小于流體狀態(tài)的光敏樹脂的固化深度。
優(yōu)選地，所述裝置還包括第二移動部件和第二輸送部件，所述第二移動部件用于 在所述承載體內(nèi)的流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型后，將所述成像部件向遠離所述承載體 的方向移動第二間隙，所述第二輸送部件用于向所述承載體內(nèi)輸送新的流體狀態(tài)的光敏樹 脂，以填充所述第二間隙，所述第二間隙小于流體狀態(tài)的光敏樹脂的固化深度。
進一步優(yōu)選地，所述用于承載流體狀態(tài)的光敏樹脂的承載體為U型容器，所述用 于展現(xiàn)二維圖形的成像部件為液晶屏，所述用于使流體狀態(tài)的光敏樹脂發(fā)生聚合反應(yīng)的光 源為波長在350至400納米范圍內(nèi)的光源。
本申請實施例還提供了另一種光固化快速成型裝置。該裝置包括用于承載流體 狀態(tài)的光敏樹脂的承載體，用于展現(xiàn)二維圖形的成像部件，所述成像部件展現(xiàn)的二維圖形 所在區(qū)域與二維圖形之外的成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域的透明狀態(tài)相反，以及用于使流體 狀態(tài)的光敏樹脂發(fā)生聚合反應(yīng)的光源，所述光源與所述承載體位于所述成像部件同側(cè)，所 述裝置還包括反射部件，所述反射部件用于反射所述光源的光，使反射的光可經(jīng)過所述成 像部件照射到流體狀態(tài)的光敏樹脂。
本申請實施例提供了一種光固化快速成型方法。該方法包括
向承載流體狀態(tài)的光敏樹脂的承載體內(nèi)注入流體狀態(tài)的光敏樹脂，在展現(xiàn)二維圖 形的成像部件上展現(xiàn)二維圖形，所述成像部件展現(xiàn)的二維圖形所在區(qū)域與二維圖形之外的 成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域的透明狀態(tài)相反；
使用與所述承載體位于所述成像部件異側(cè)的光源照射所述成像部件，以便透過所 述成像部件展現(xiàn)的二維圖像所在區(qū)域或二維圖像之外的成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域使流 體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型。
優(yōu)選地，所述方法還包括
在所述承載體內(nèi)的流體狀態(tài)光敏樹脂固化成型后，將已固化成型的光敏樹脂向遠 離所述光源的方向移動第一間隙，所述第一間隙小于流體狀態(tài)的光敏樹脂的固化深度；
向所述承載體內(nèi)注入新的流體狀態(tài)的光敏樹脂填充所述第一間隙；
使用與所述承載體位于所述成像部件異側(cè)的光源照射所述成像部件，以便透過所 述成像部件展現(xiàn)的二維圖像所在區(qū)域或二維圖像之外的成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域使新 注入的流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型。
優(yōu)選地，所述方法還包括
在所述承載體內(nèi)的流體狀態(tài)光敏樹脂固化成型后，將所述成像部件向遠離所述承 載體的方向移動第二間隙，所述第二間隙小于流體狀態(tài)的光敏樹脂的固化深度；
向所述承載體內(nèi)注入新的流體狀態(tài)的光敏樹脂填充所述第二間隙；
使用與所述承載體位于所述成像部件異側(cè)的光源照射所述成像部件，以便透過所 述成像部件展現(xiàn)的二維圖像所在區(qū)域或二維圖像之外的成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域使新 注入的流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型。
本申請實施例提供的光固化快速成型裝置包括承載流體狀態(tài)的光敏樹脂的承載 體、展現(xiàn)二維圖像的成像部件以及用于照射光敏樹脂的光源，光源與承載體位于成像部件 異側(cè)或同側(cè)，同側(cè)時還包括發(fā)射部件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本申請實施例的光路部分僅由 成像部件和光源組成，位置關(guān)系簡單，降低了光固化過程的光路復(fù)雜度，減少了光路延遲， 從而提高了光固化快速成型效果。此外，本申請實施例的裝置結(jié)構(gòu)簡潔、部件數(shù)量少，降低 了光固化快速成型裝置的體積，而且，采用的成像部件相對于技術(shù)的激光振鏡或DLP投影 儀而言，制作成本低、使用材料少。


為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本申請的一種光固化快速成型裝置實施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖2為本申請的另一種光固化快速成型裝置實施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖3為本申請的基于圖1、圖2所述裝置實施例的方法的流程圖4為本申請的基于再一種光固化快速成型裝置實施例的方法的流程圖。
具體實施方式
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實 施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當屬于本申請保護 的范圍。
參見圖1，該圖示出了本申請的光固化快速成型裝置實施例的組成結(jié)構(gòu)。該實施例 包括承載體101、成像部件102和光源103，承載體101與光源103位于成像部件102的異 側(cè)，其中
承載體101，該承載體用于承載流體狀態(tài)的光敏樹脂100，實際應(yīng)用過程中，該承 載體可以是具有包容形狀的容器，比如U型容器，這通常適用于要求深度厚、邊緣部分規(guī)整 的成型對象，也可以體現(xiàn)為平板結(jié)構(gòu)的載體，這通常適用于要求深度薄、面積大、主體部分 規(guī)整的成型對象；
成像部件102，該部件用于展現(xiàn)待成型對象截面的二維圖形，展現(xiàn)在成像部件上的 二維圖像通常可區(qū)分為兩個連通區(qū)域，即二維圖形本身包含的區(qū)域和二維圖像之外成像部 件表面范圍之內(nèi)的區(qū)域，這兩部分區(qū)域的透明狀態(tài)相反，即包括兩種情形一種情形是二維 圖形部分為暗色狀態(tài)(不能透過光線)、其他部分為透明狀態(tài)(可以透射光線)，另一種情 形是二維圖形部分為透明狀態(tài)、其他部分為暗色狀態(tài)。前者由于暗色部分不能透過光線，被 該暗色區(qū)域遮住的光敏樹脂將不發(fā)生聚合反應(yīng)，不會固化成型，而其他部分則可以迅速固 化，這種情形適用于制作包容二維圖形的(鏤空)模具，類似于漢字雕刻的陰刻法；后者由 于暗色部分為二維圖形之外的區(qū)域，這部分區(qū)域沒有光照不發(fā)生聚合反應(yīng)，不被固化，其他 部分在光照下發(fā)生固化，這種情形適用于制作二維圖形本身形狀的工件，類似于漢字雕刻 的陽刻法。本實施例的成像部件具體實現(xiàn)時可以是任何能夠成像的物理設(shè)備，這里“成像” 的含義可以是機械性的，比如，通過人工將待成型的目標成型體的截面圖形粘附在成像部 件的表面上，這通常適用于小規(guī)模的快速成型的場景；也可以是電子性的，比如通過自動化 設(shè)備產(chǎn)生控制信號，在成像部件的表面成像出二維圖像，常見的如液晶屏，可以通過電路控 制液晶屏上的二維圖形的形狀，這較多地適用于大規(guī)模的快速成型的環(huán)境。此外，采用液晶 屏作為成像部件在現(xiàn)有工藝下比激光振鏡或DLP具有更高的分辨率。
光源103，用于使流體狀態(tài)的光敏樹脂發(fā)生聚合反應(yīng)的光源103，光源103與承載 體101位于成像部件102的異側(cè)。在實際應(yīng)用過程中，考慮到流體狀態(tài)的光敏樹脂的發(fā)生聚合反應(yīng)的速度、深度等因素，可以對光源的作用譜段進行適當選擇，比如，經(jīng)實驗證明，本 實施例可以優(yōu)選光源的波長在350至400納米范圍的光源。
本實施例的光固化成型裝置的工作原理是光源103發(fā)出光后，由于成像部件102 展現(xiàn)的二維圖形與二維圖形之外的區(qū)域存在不同的明暗狀態(tài)，照射到成像部件102上的光 線一部分能夠透過成像部件中的透明部分照射到流體狀態(tài)的光敏樹脂上，另一部分不能透 過成像部件的光將無法照射到流體狀態(tài)的光敏樹脂上，從而使得流體狀態(tài)的光敏樹脂出現(xiàn) 兩種不同的變化方向被光線照射到的流體狀態(tài)的光敏樹脂將發(fā)生聚合反應(yīng)迅速固化，沒 有被光線照射到的流體狀態(tài)的光敏樹脂不發(fā)生聚合反應(yīng)，仍然保持原有狀態(tài)。如果二維圖 形為暗色狀態(tài)，經(jīng)過上述過程后，將呈現(xiàn)出包容二維圖形的固化光敏樹脂成型體；如果二維 圖像為透明狀態(tài)，經(jīng)過上述過程后，將直接成像出二維圖形的固化光敏樹脂成型體。
本實施例的光固化快速成型裝置包括承載流體狀態(tài)的光敏樹脂的承載體、展現(xiàn)二 維圖像的成像部件以及用于照射光敏樹脂的光源，光源與承載體位于成像部件異側(cè)。與現(xiàn) 有技術(shù)相比，本實施例至少可以取得如下三方面的技術(shù)效果(I)由于本實施例實現(xiàn)光固 化快速成型過程中的光路部分僅由成像部件和光源組成，位置關(guān)系簡單，降低了光固化過 程的光路復(fù)雜度，減少了光路延遲，而且減少了插入光路元件(比如透鏡、反射鏡)帶來的 像差、畸變等光學(xué)誤差，從而提高了光固化快速成型效果。(2)本實施例的裝置包括三個組 成部件，其結(jié)構(gòu)簡潔、部件數(shù)量少，降低了光固化快速成型裝置的總體積。(3)本實施例的裝 置采用的成像部件相對于技術(shù)的激光振鏡或DLP投影儀而言，制作成本低、使用材料少。
需要說明的是，在實際應(yīng)用過程中，上述實施例的承載體101和成像部件102可以 合“二”為“一”，作成一個部件，即使成像部件同時作為承載流體狀態(tài)的光敏樹脂的承載 體，或者使承載流體狀態(tài)的光敏樹脂的承載體同時具有展現(xiàn)二維圖形的功能。同樣地，還可 以將上述實施例的光源103和成像部件102合“二”為“一”，作成一個部件，即使成像部件 展現(xiàn)的二維圖形同時具有發(fā)光的功能(比如，采用等離子電子屏)，或者，使光源呈現(xiàn)出二 維圖形的圖像(比如，對多個光源單元的發(fā)光狀態(tài)進行控制，使這些光源單元的整體呈現(xiàn) 出二維圖形)。
上述實施例的方案盡管能夠?qū)崿F(xiàn)本申請的發(fā)明目的，但是，在實際應(yīng)用過程中，不 僅需要制作出“二維圖形”形式的薄片結(jié)構(gòu)的固化成型體，而且更多的需求是制作立體形狀 的“三維結(jié)構(gòu)”的固化成型體?！叭S結(jié)構(gòu)”的固化成型體可以看作是由多個二維圖形截面 累積貼和而成，這樣可以將上述成型的過程連續(xù)循環(huán)進行即可實現(xiàn)該目的。為此，本申請還 優(yōu)選包括移動部件和輸送部件，移動部件用于在產(chǎn)生新的空隙，在該空隙內(nèi)注入新的流體 狀態(tài)的光敏樹脂，然后進行上述的光照過程，再次出現(xiàn)固化成型體，該固化成型體粘附在上 次的固化成型體上，多次進行這樣的操作，即可得到需要的三維結(jié)構(gòu)的固化成型體。這里的 移動部件和輸送部件可以采用多種具體實現(xiàn)方式，下面列舉兩種方式予以說明
方式之一參見圖2，在上述裝置實施例的基礎(chǔ)上進一步包括第一移動部件204和 第一輸送部件205 (從而構(gòu)成本申請的又一個光固化快速成型裝置實施例，與前述實施例 相同的部件分別標號為承載體201、成像部件202、光源203、流體狀態(tài)的光敏樹脂200)，第 一移動部件104用于在承載體內(nèi)的流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型后，將已固化成型的光敏 樹脂向遠離光源的方向移動第一間隙，第一輸送部件105用于向承載體內(nèi)輸送新的流體狀 態(tài)的光敏樹脂，以填充所述第一間隙。本方式中的移動部件可以表現(xiàn)為一個機械支架，輸送部件也可以表現(xiàn)為機械傳動裝置，這里的“第一間隙”通常選擇小于流體狀態(tài)的光敏樹脂的 固化深度，以使注入的流體狀態(tài)的光敏樹脂能夠得到充分的固化。在實際應(yīng)用過程中，除這 種對“間隙”的約束條件外，根據(jù)進一步實現(xiàn)的目的不同還可能強化對該間隙的限制如果 重點考慮的是固化成型的效果，在滿足小于光敏樹脂的固化深度的條件下，該間隙可以盡 可能小，使光固化的每個“層”盡可能的薄，從而一方面可以提高成型的分辨率和精度，一方 面使“層”與“層”之間粘附更穩(wěn)固，增強三維立體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；如果重點考慮的是固化成 型的速度，在滿足小于光敏樹脂的固化深度的條件下，該間隙可以盡可能大，使光固化的每 個“層”盡可能厚，從而使成型相同高度的三維立體結(jié)構(gòu)的成型體的光固化的次數(shù)變少，提 高光固化的整體速度。
方式之二 在上述裝置實施例的基礎(chǔ)上進一步包括第二移動部件和第二輸送部 件，第二移動部件用于在所述承載體內(nèi)的流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型后，將成像部件向 遠離所述承載體的方向移動第二間隙，第二輸送部件用于向所述承載體內(nèi)輸送新的流體狀 態(tài)的光敏樹脂，以填充所述第二間隙，所述第二間隙小于流體狀態(tài)的光敏樹脂的固化深度。 這種方式和第一種方式的移動方向相反，這是考慮到在實際應(yīng)用中可能移動承載液體狀態(tài) 光敏樹脂的承載體比移動成像部件更難，因此，采取移動成像部件的方式更容易實現(xiàn)。
上述在第一個實施例基礎(chǔ)上改進的實施例能夠制作出三維立體結(jié)構(gòu)的成型體，而 并沒有對成型的形狀進行任何限制，實際上，在工業(yè)制造成形體時，不僅需要制作每個截面 均相同的成型體(比如，柱體型成型體)，還需要制作每個截面均不同的成型體(比如，葫蘆 型成型體)，在后者情況下，還需要改變成像部件中呈現(xiàn)的二維圖形(即目標成型體的截面 圖形)，這時可以通過一般的控制電路向成型部件輸出不同的二維圖形，從而得到具有不同 截面的目標成型體。
上述內(nèi)容詳細敘述了本申請的光固化快速成型裝置實施例的組成結(jié)構(gòu)，與此對應(yīng) 地，本申請還提供了基于上述光固化快速成型方法實施例。參見圖3，該圖示出了本申請的 光固化快速成型方法的流程。該流程包括
步驟S301 向承載流體狀態(tài)的光敏樹脂的承載體內(nèi)注入流體狀態(tài)的光敏樹脂，在 展現(xiàn)二維圖形的成像部件上展現(xiàn)二維圖形，所述成像部件展現(xiàn)的二維圖形所在區(qū)域與二維 圖形之外的成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域的透明狀態(tài)相反；
本步驟包括兩個子步驟注入光敏樹脂和展現(xiàn)二維圖形的步驟，這兩個步驟均是 完成光固化快速成型的必要步驟，但是，由于他們均屬于光固化成型的兩個準備性步驟，本 申請并不限定他們的執(zhí)行順序，可以先進行注入光敏樹脂的步驟，也可以先進行展現(xiàn)二維 圖形的步驟，或者兩個同時進行，這取決于實際應(yīng)用過程中考慮的因素和面臨的環(huán)境。
步驟S302 :使用與所述承載體位于所述成像部件異側(cè)的光源照射所述成像部件， 以便透過所述成像部件展現(xiàn)的二維圖像所在區(qū)域或二維圖像之外的成像部件范圍內(nèi)的其 他區(qū)域使流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型；
經(jīng)過本步驟后“單層”的光固化成型體即已制作完成，如果進行光固化的目的僅在 于得到這樣“單層”的成型體，則可停止進行后續(xù)步驟。如果需要制作立體的三維結(jié)構(gòu)的成 型體，則需要連續(xù)多次進行液體狀態(tài)的光敏樹脂的注入操作和移動出新的用于填充光敏樹 脂的空隙，即執(zhí)行如下的步驟。
步驟S303 :在所述承載體內(nèi)的流體狀態(tài)光敏樹脂固化成型后，將已固化成型的光敏樹脂向遠離所述光源的方向移動第一間隙，所述第一間隙小于流體狀態(tài)的光敏樹脂的固 化深度；
將已固化成型的光敏樹脂遠離光源后，由于成像部件保持位置不變，在成像部件 與固化成型的成型體之間空出新的間隙，該間隙需要小于流體狀態(tài)的光敏樹脂的固化深 度，“固化深度”是在一定光照情形下，流體狀態(tài)的光敏樹脂能夠發(fā)生聚合反應(yīng)的深度，如果 大于該深度，將導(dǎo)致遠離光源側(cè)的光敏樹脂不能很好地發(fā)生聚合反應(yīng)或者聚合反應(yīng)進行不 完全，使成型體不能達到目標的固化(硬化)程度。
步驟S304 向所述承載體內(nèi)注入新的流體狀態(tài)的光敏樹脂填充所述第一間隙；
步驟S305 :使用與所述承載體位于所述成像部件異側(cè)的光源照射所述成像部件， 以便透過所述成像部件展現(xiàn)的二維圖像所在區(qū)域或二維圖像之外的成像部件范圍內(nèi)的其 他區(qū)域使新注入的流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型；
步驟S306 :判斷光敏樹脂的固化成型是否達到預(yù)設(shè)高度，如果是，則結(jié)束流程；如 果否，則返回步驟S303。
通過多次執(zhí)行上述S303 S305的步驟，多個單層的二維成形體將粘附累積成一 個立體三維結(jié)構(gòu)的目標成型體。
上述裝置或方法實施例敘述了光源和承載流體狀態(tài)的光敏樹脂的承載體位于成 像部件異側(cè)的情形，實際上，基于現(xiàn)實需要，可以對這種組成架構(gòu)進行適當變形，獲得其他 組成結(jié)構(gòu)的光固化快速成型裝置。比如，該是示出了再一種光固化快速成型裝置實施例的 組成結(jié)構(gòu)，該實施例與上述裝置實施例不同的是光源與承載體位于成像部件的同側(cè)，這種 情況下，光固化快速裝置還包括反射部件，用于反射所述光源的光，使反射的光可經(jīng)過所述 成像部件照射到流體狀態(tài)的光敏樹脂，這樣同樣能夠?qū)崿F(xiàn)本申請的發(fā)明目的。同樣地，基于 這種類型的光固化成型裝置，可以存在對應(yīng)的光固化快速成型方法，參見圖4，該圖示出了 該方法的流程，即
步驟S401 向承載流體狀態(tài)的光敏樹脂的承載體內(nèi)注入流體狀態(tài)的光敏樹脂，在 展現(xiàn)二維圖形的成像部件上展現(xiàn)二維圖形，所述成像部件展現(xiàn)的二維圖形所在區(qū)域與二維 圖形之外的成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域的透明狀態(tài)相反；
步驟S402 :使用與所述承載體位于所述成像部件同側(cè)的光源經(jīng)過反射部件照射 所述成像部件，以便經(jīng)反射部件反射的光透過所述成像部件展現(xiàn)的二維圖像所在區(qū)域或二 維圖像之外的成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域使流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型。
同樣地，在需要成型的目標成型體為立體三維結(jié)構(gòu)時，也可以通過增加移動步驟 使已固化成型的薄層與成像部件之間的產(chǎn)生新的間隙，從而在該間隙內(nèi)注入新的流體狀態(tài) 的光敏樹脂，制作新的薄層，多個薄層自動粘附在一起形成立體三維結(jié)構(gòu)的成型體。
實際上，基于上述改進光固化快速成型裝置的思路，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以得到 上述涉及裝置的更多變形形式，只要提供的光源能夠透過明暗狀態(tài)不同的二維圖形照射到 流體狀態(tài)的光敏樹脂使其固化成型，即可實現(xiàn)本申請的發(fā)明目的。
需要說明的是為了敘述的簡便，本說明書的每個實施例重點說明的都是與其他 實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。尤其，對于承載體與光 源位于成像部件同側(cè)的裝置實施例而言，由于其基本相似于其之前的實施例，所以描述得 比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所描述的裝置實施例的各組成部件可以是或者也可以不是物理上分開的，既可以在制作上做成一個完整的整體，也可以 分別制作各組成部分，然后根據(jù)需要安裝成能實現(xiàn)本申請發(fā)明目的的裝置。當制作為完成 整體時，本申請實施例的裝置方案實際上構(gòu)成一種3D打印機，通過控制向該3D打印機中輸 入的二維截面圖，可以利用流體狀態(tài)的光敏樹脂打印出各種需要的目標成型體。
以上所述僅是本申請的具體實施方式
，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng) 視為本申請的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種光固化快速成型裝置，其特征在于，所述裝置包括用于承載流體狀態(tài)的光敏樹脂的承載體，用于展現(xiàn)二維圖形的成像部件，所述成像部件展現(xiàn)的二維圖形所在區(qū)域與二維圖形之外的成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域的透明狀態(tài)相反，以及用于使流體狀態(tài)的光敏樹脂發(fā)生聚合反應(yīng)的光源，所述光源與所述承載體位于所述成像部件異側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于，所述裝置還包括第一移動部件和第一輸送部件，所述第一移動部件用于在所述承載體內(nèi)的流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型后，將已固化成型的光敏樹脂向遠離所述光源的方向移動第一間隙，所述第一輸送部件用于向所述承載體內(nèi)輸送新的流體狀態(tài)的光敏樹脂，以填充所述第一間隙，所述第一間隙小于流體狀態(tài)的光敏樹脂的固化深度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括第二移動部件和第二輸送部件，所述第二移動部件用于在所述承載體內(nèi)的流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型后，將所述成像部件向遠離所述承載體的方向移動第二間隙，所述第二輸送部件用于向所述承載體內(nèi)輸送新的流體狀態(tài)的光敏樹脂，以填充所述第二間隙，所述第二間隙小于流體狀態(tài)的光敏樹脂的固化深度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的裝置，其特征在于，所述用于承載流體狀態(tài)的光敏樹脂的承載體為U型容器，所述用于展現(xiàn)二維圖形的成像部件為液晶屏，所述用于使流體狀態(tài)的光敏樹脂發(fā)生聚合反應(yīng)的光源為波長在350至400納米范圍內(nèi)的光源。
5.一種光固化快速成型裝置，其特征在于，所述裝置包括用于承載流體狀態(tài)的光敏樹脂的承載體，用于展現(xiàn)二維圖形的成像部件，所述成像部件展現(xiàn)的二維圖形所在區(qū)域與二維圖形之外的成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域的透明狀態(tài)相反，以及用于使流體狀態(tài)的光敏樹脂發(fā)生聚合反應(yīng)的光源，所述光源與所述承載體位于所述成像部件同側(cè)，所述裝置還包括反射部件，所述反射部件用于反射所述光源的光，使反射的光可經(jīng)過所述成像部件照射到流體狀態(tài)的光敏樹脂。
6.一種光固化快速成型方法，其特征在于，所述方法包括 向承載流體狀態(tài)的光敏樹脂的承載體內(nèi)注入流體狀態(tài)的光敏樹脂，在展現(xiàn)二維圖形的成像部件上展現(xiàn)二維圖形，所述成像部件展現(xiàn)的二維圖形所在區(qū)域與二維圖形之外的成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域的透明狀態(tài)相反； 使用與所述承載體位于所述成像部件異側(cè)的光源照射所述成像部件，以便透過所述成像部件展現(xiàn)的二維圖像所在區(qū)域或二維圖像之外的成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域使流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 在所述承載體內(nèi)的流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型后，將已固化成型的光敏樹脂向遠離所述光源的方向移動第一間隙，所述第一間隙小于流體狀態(tài)的光敏樹脂的固化深度； 向所述承載體內(nèi)注入新的流體狀態(tài)的光敏樹脂填充所述第一間隙； 使用與所述承載體位于所述成像部件異側(cè)的光源照射所述成像部件，以便透過所述成像部件展現(xiàn)的二維圖像所在區(qū)域或二維圖像之外的成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域使新注入的流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 在所述承載體內(nèi)的流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型后，將所述成像部件向遠離所述承載體的方向移動第二間隙，所述第二間隙小于流體狀態(tài)的光敏樹脂的固化深度； 向所述承載體內(nèi)注入新的流體狀態(tài)的光敏樹脂填充所述第二間隙； 使用與所述承載體位于所述成像部件異側(cè)的光源照射所述成像部件，以便透過所述成像部件展現(xiàn)的二維圖像所在區(qū)域或二維圖像之外的成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域使新注入的流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型。
9.一種光固化快速成型方法，其特征在于，所述方法包括 向承載流體狀態(tài)的光敏樹脂的承載體內(nèi)注入流體狀態(tài)的光敏樹脂，在展現(xiàn)二維圖形的成像部件上展現(xiàn)二維圖形，所述成像部件展現(xiàn)的二維圖形所在區(qū)域與二維圖形之外的成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域的透明狀態(tài)相反； 使用與所述承載體位于所述成像部件同側(cè)的光源經(jīng)過反射部件照射所述成像部件，以便經(jīng)反射部件反射的光透過所述成像部件展現(xiàn)的二維圖像所在區(qū)域或二維圖像之外的成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域使流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型。
全文摘要
本申請實施例公開了一種光固化快速成型裝置。該裝置包括用于承載流體狀態(tài)的光敏樹脂的承載體，用于展現(xiàn)二維圖形的成像部件，所述成像部件展現(xiàn)的二維圖形所在區(qū)域與二維圖形之外的成像部件范圍內(nèi)的其他區(qū)域的透明狀態(tài)相反，以及用于使流體狀態(tài)的光敏樹脂發(fā)生聚合反應(yīng)的光源，所述光源與所述承載體位于所述成像部件異側(cè)。本申請還公開了一種光固化快速成型方法，以及另一種光固化快速成型裝置以及對應(yīng)方法。本申請的實施例減小了光路復(fù)雜度，能夠提高光固化快速成型的效果。
文檔編號B29C67/00GK103029301SQ20121059272
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者劉彥君, 蔣程宇, 張振宇 申請人:劉彥君, 蔣程宇, 張振宇