光固化3d打印方法及光固化3d打印系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種光固化3D打印方法及光固化3D打印系統(tǒng)，該方法包括步驟：接收3D打印指令，根據(jù)預(yù)定照射順序以及對應(yīng)的照射時間采用紫外光源依次對光敏液體槽成型面的各部分進行照射，所述照射順序自所述光敏液體槽成型面的中心部分向邊緣部分延伸排列，且光敏液體槽的成型面的中心部分位于照射順序的首位，光敏液體槽成型面的整體表面位于照射順序的末位。本發(fā)明方案是先初始固化光敏液體槽成型面的中心部分，排除光敏液體槽成型面中心部分的水分，周圍的液體固化材料會再流向中間來補償，從而有效避免了光敏樹脂固化過程中的翹邊現(xiàn)象。
【專利說明】光固化3D打印方法及光固化3D打印系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種光固化3D打印方法及光固化3D打印系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于具有大幅降低生產(chǎn)成本、提高原材料和能量的利用率、可根據(jù)需求進行定制、大大節(jié)省產(chǎn)品制作時間等優(yōu)點，3D打印技術(shù)近年來逐漸進入公眾視野并得到快速發(fā)展，而3D打印機是3D打印技術(shù)應(yīng)用中的重要設(shè)備，相對于其他的添加劑制造技術(shù)而言，通過3D打印機進行打印具有速度快、價格便宜、高易用性等優(yōu)點。
[0003]3D打印的基本原理是分層加工、迭加成形，即通過逐層增加材料來生成3D實體，在進行3D打印時，軟件通過電腦輔助設(shè)計技術(shù)(CAD)完成一系列數(shù)字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機上，3D打印機將連續(xù)的薄型層面堆疊起來，直到一個固態(tài)物體成型，完成3D打印。
[0004]在3D打印技術(shù)中，采用德州儀器(TI)的數(shù)字微鏡(Digital Micro-mirrorDevice)快速成型技術(shù)(俗稱:DLP光固化3D打印機)，通過采用單顆UV LED光源或者用紫外激光光源照射到DMD芯片后，再通過單個鏡頭照射到樹脂槽表面或底部以使得被照射到的樹脂固化，從而完成3D打印過程。在這種DLP光固化3D打印技術(shù)中，當強紫外光在固化大面積的樹脂的時候，材料會有一定的縮水率，例如，液態(tài)固化材料的提及為500毫米*400毫米*10毫米的時候，采用強紫外光源來一次性固化該液體材料，會產(chǎn)生中間薄周圍厚的現(xiàn)象，而當材料體積為500毫米*400毫米*0.1毫米的時候，固化后就會產(chǎn)生四周翹邊、中間開裂的現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種3D打印方法以及光固化3D打印系統(tǒng)，其可以修正光敏樹脂固化過程中的翹邊現(xiàn)象。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明實施例采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種光固化3D打印方法，包括步驟:
[0008]接收3D打印指令，根據(jù)預(yù)定照射順序以及對應(yīng)的照射時間采用紫外光源依次對光敏液體槽成型面的各部分進行照射，所述照射順序自所述光敏液體槽成型面的中心部分向邊緣部分延伸排列，且光敏液體槽的成型面的中心部分位于照射順序的首位,光敏液體槽成型面的整體表面位于照射順序的末位。
[0009]一種光固化3D打印系統(tǒng)，包括與光源發(fā)生器、控制單元連接的DMD投影單元陣列，所述DMD投影單元陣列包括兩個以上的DMD投影單元，所述控制單元根據(jù)預(yù)定照射順序以及對應(yīng)的照射時間控制各DMD投影單元處于開啟狀態(tài)或者關(guān)閉狀態(tài)，所述照射順序根據(jù)DMD投影單元與光敏液體槽成型面的對應(yīng)關(guān)系，自所述光敏液體槽成型面的中心部分向邊緣部分延伸排列設(shè)置，且與光敏液體槽成型面的中心部分對應(yīng)的DMD投影單元位于照射順序的首位，與光敏液體槽成型面的整體表面對應(yīng)的DMD投影單元陣列位于照射順序的末位。
[0010]根據(jù)上述本發(fā)明的方案，其在通過紫外光照射的方式進行3D打印時，是自光敏液體槽成型面的中心部分向邊緣部分進行照射，且是先照射光明液體槽成型面的中心部分，最后照射光敏液體槽成型面的整體表面，由于是先初始固化光敏液體槽成型面的中心部分，排除光敏液體槽成型面中心部分的水分，周圍的液體固化材料會再流向中間來補償，從而有效避免了光敏樹脂固化過程中的翹邊現(xiàn)象。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是傳統(tǒng)的DLP光固化3D打印機的原理不意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明的光固化3D打印方法實施例的流程示意圖；
[0013]圖3是具體示例一中的光固化過程中的一個光固化狀態(tài)的示意圖；
[0014]圖4是上述具體示例二中的光固化過程中的第二個光固化狀態(tài)的示意圖；
[0015]圖5是上述具體示例一中的光固化過程中的第三個光固化狀態(tài)的示意圖；
[0016]圖6是具體示例二中的光固化過程中的一個光固化狀態(tài)的示意圖；
[0017]圖7是上述具體示例二中的光固化過程中的第二個光固化狀態(tài)的示意圖；
[0018]圖8是上述具體示例二中的光固化過程中的第三個光固化狀態(tài)的示意圖；
[0019]圖9是具體示例三中的光固化過程中的一個光固化狀態(tài)的示意圖；
[0020]圖10是上述具體示例三中的光固化過程中的第二個光固化狀態(tài)的示意圖；
[0021]圖11是上述具體示例三中的光固化過程中的第三個光固化狀態(tài)的示意圖；
[0022]圖12是本發(fā)明的光固化3D打印系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明的保護范圍。
[0024]圖2中示出了本發(fā)明的光固化3D打印方法實施例的流程示意圖。如圖2所示，本實施例中的光固化3D打印方法包括步驟:
[0025]步驟S201:接收3D打印指令；
[0026]步驟S202:根據(jù)預(yù)定照射順序以及對應(yīng)的照射時間采用紫外光源依次對光敏液體槽成型面的各部分進行照射，所述照射順序自所述光敏液體槽成型面的中心部分向邊緣部分延伸排列，且光敏液體槽的成型面的中心部分位于照射順序的首位，光敏液體槽成型面的整體表面位于照射順序的末位。
[0027]根據(jù)上述本發(fā)明實施例的方法，其在通過紫外光照射的方式進行3D打印時，是自光敏液體槽成型面的中心部分向邊緣部分進行照射，且是先照射光明液體槽成型面的中心部分，最后照射光敏液體槽成型面的整體表面，由于是先初始固化光敏液體槽成型面的中心部分，排除光敏液體槽成型面中心部分的水分，周圍的液體固化材料會再流向中間來補償，從而有效避免了光敏樹脂固化過程中的翹邊現(xiàn)象。
[0028]在其中一個具體示例中，可以采用與所述預(yù)定照射順序?qū)?yīng)波長的紫外光源分別對所述光敏液體槽成型面的各部分進行照射，對應(yīng)于各照射順序的紫外光源的波長相同或者不相同。例如，在最開始照射光敏液體槽成型面的中心部分時，所采用的紫外光源的波長為一種波長，而后續(xù)的其他照射順序時，所采用的紫外光源的波長為另外一種波長?；蛘呤?，在最后照射光敏液體槽成型面的整體部分時，所采用的紫外光源的波長為一種波長，而在此之前的其他照射順序中，所采用的紫外光源的波長為另外一種波長。當然，本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉的是，這種設(shè)置方式僅僅是一種示例性的設(shè)置，基于實際應(yīng)用需要，還可以做其他的各種不同的設(shè)置，在此不予詳加贅述。
[0029]在其中一個具體示例中，上述照射光敏液體槽成型面的中心部分的紫外光源的波長可以設(shè)置為420納米，上述照射光敏液體槽成型面的整體表面的紫外光源的波長可以設(shè)置為400納米。
[0030]從而，通過采用不同波長的紫外光對光敏樹脂進行照射，而光敏樹脂對不同波長的光的吸收效果并不相同，從而有效地對投影邊緣部分的盲區(qū)進行了修正，使得固化更均勻。
[0031]基于上述多波段疊加的思想，在一個實際應(yīng)用中，當用3W(瓦)的UV LED發(fā)光光源照射體積為20mm(毫米)*20mm*3mm的光敏樹脂的時候,需要15秒來完成固化過程,而當改用IW的UV LED發(fā)光光源照射同樣體積的光敏樹脂時，通過每照射5秒關(guān)閉三秒再照射5秒的方式進行照射，共分三次照射，累加的照射時間為15秒來完成固化過程，所得到的固化效果是一樣的。也就是說，在采用正面紫外光照射光敏樹脂時，其能量是可以累積的。因此，通過本發(fā)明方案的多波段疊加的分段照射方式，可以很好地完成對光敏樹脂的固化，且不影響固化效果。
[0032]在上述采用預(yù)定的照射順序依次對光敏液體槽成型面的各部分進行照射時，可以采用各種可能的方式進行照射。在其中一個具體示例中，可以采用光學(xué)陣列的方式進行照射。以下以光學(xué)陣列照射的方式，對其中幾個具體示例中的照射方式進行光固化3D打印的過程進行舉例說明。
[0033]圖3至圖5中示出了一個具體示例中的光固化順序的示意圖。圖3至圖5所示中，是以2*2的陣列組合方式為例進行說明。
[0034]如圖3所示，其是一個2*2的陣列組合，先采用420納米的紫外光源照射圖3中所示的I號部分，照射時間為2秒。2秒的照射過程結(jié)束后，關(guān)閉與圖3中的I號部分對應(yīng)的投影光源。然后進行圖4中所示的照射。
[0035]如圖4所示，在圖3中所示的I號部分照射2秒關(guān)閉、停止照射后，對圖4中所示的2、3、4、5號部分同時進行照射，采用的照射光源的波長為420納米，照射時間為2秒。2秒的照射過程結(jié)束后，關(guān)閉與圖4中的2、3、4、5號部分對應(yīng)的投影光源，然后進行圖5中所示的照射。
[0036]如圖5所示，在圖4中的2、3、4、5號部分照射3秒關(guān)閉、停止照射后，對圖5中所示的6、7、8、9號部分同時進行照射，所采用的照射光源的波長為400納米，照射時間為5秒。5秒的照射過程結(jié)束后，關(guān)閉與圖5中的6、7、8、9號部分對應(yīng)的投影光源。完成對當前切片的光固化3D打印過程。
[0037]圖6至圖8中示出了第二個具體示例中的光固化順序的示意圖。圖6至圖8所示中，是以3*3的陣列組合方式為例進行說明。[0038]如圖6所示，其是一個3*3的陣列組合，先采用420納米的紫外光源照射圖6中所示的I號部分。I號部分的照射過程結(jié)束后，關(guān)閉與圖6中的I號部分對應(yīng)的投影光源。然后進行圖7中所示的照射。
[0039]如圖7所示，在圖6中的I號部分停止照射后，對圖7中所示的2、3、4、5號部分同時進行照射，采用的照射光源的波長為420納米，照射時間比I號部分的照射時間長2秒。
2、3、4、5號部分的照射過程結(jié)束后，關(guān)閉與圖7中的2、3、4、5號部分對應(yīng)的投影光源，然后進行圖8中所示的照射。
[0040]如圖8所示，在圖7中的2、3、4、5號部分停止照射后，對圖8中所示的6至14號部分同時進行照射，所采用的照射光源的波長為400納米，照射時間根據(jù)液體光敏材料的固化時間來設(shè)定。在6至14號部分的照射過程結(jié)束后，關(guān)閉與圖8中的6至14號部分對應(yīng)的投影光源。完成對當前切片的光固化3D打印過程。
[0041]圖9至圖11中示出了第三個具體示例中的光固化順序的示意圖。圖9至圖11所示中，是以4*4的陣列組合方式為例進行說明。
[0042]如圖9所示，其是一個4*4的陣列組合，先采用420納米的紫外光源照射圖9中所示的I號部分。I號部分的照射過程結(jié)束后，關(guān)閉與圖9中的I號部分對應(yīng)的投影光源。然后進行圖10中所示的照射。
[0043]如圖10所示，在圖9中的I號部分停止照射后，對圖10中所示的2至9號部分同時進行照射，采用的照射光源的波長為420納米，照射時間與I號部分的照射時間相同。2至9號部分的照射過程結(jié)束后，關(guān)閉與圖10中的2至9號部分對應(yīng)的投影光源，然后進行圖11中所示的照射。
[0044]如圖11所示，在圖10中的2至9號部分停止照射后，對圖11中所示的10至25號部分同時進行照射，所采用的照射光源的波長為400納米，照射時間根據(jù)液體光敏材料的固化時間來設(shè)定。在10至25號部分的照射過程結(jié)束后，關(guān)閉與圖11中的10至25號部分對應(yīng)的投影光源。完成對當前切片的光固化3D打印過程。
[0045]根據(jù)上述本發(fā)明的光固化3D打印方法，本發(fā)明還提供一種光固化3D打印系統(tǒng)。圖12中示出了本發(fā)明光固化3D打印系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046]如圖12所不,本發(fā)明實施例中的光固化3D打印系統(tǒng)包括有:
[0047]與光源發(fā)生器1200、控制單元1201連接的DMD投影單元陣列1210，所述DMD投影單元陣列1210包括兩個以上的DMD投影單元1211，所述控制單元1201根據(jù)預(yù)定照射順序以及對應(yīng)的照射時間控制各DMD投影單元1211處于開啟狀態(tài)或者關(guān)閉狀態(tài)，所述照射順序根據(jù)DMD投影單元與光敏液體槽成型面的對應(yīng)關(guān)系，自所述光敏液體槽成型面的中心部分向邊緣部分延伸排列設(shè)置，且與光敏液體槽成型面的中心部分對應(yīng)的DMD投影單元位于照射順序的首位，與光敏液體槽成型面的整體表面對應(yīng)的DMD投影單元陣列位于照射順序的末位。
[0048]根據(jù)上述本發(fā)明實施例的方案，其在通過紫外光照射的方式進行3D打印時，是自光敏液體槽成型面的中心部分向邊緣部分進行照射，且是先照射光明液體槽成型面的中心部分，最后照射光敏液體槽成型面的整體表面，由于是先初始固化光敏液體槽成型面的中心部分，排除光敏液體槽成型面中心部分的水分，周圍的液體固化材料會再流向中間來補償，從而有效避免了光敏樹脂固化過程中的翹邊現(xiàn)象。[0049]在其中一個具體示例中，所述光源發(fā)生器1200可以包括至少兩個，且各光源發(fā)生器發(fā)出的紫外光源的波長不相同，所述控制單元將與所述預(yù)定照射順序?qū)?yīng)波長的紫外光源傳輸至相應(yīng)的DMD投影單元。
[0050]從而，可以采用與所述預(yù)定照射順序?qū)?yīng)波長的紫外光源分別對所述光敏液體槽成型面的各部分進行照射，對應(yīng)于各照射順序的紫外光源的波長相同或者不相同。例如，在最開始照射光敏液體槽成型面的中心部分時，所采用的紫外光源的波長為一種波長，而后續(xù)的其他照射順序時，所采用的紫外光源的波長為另外一種波長?；蛘呤牵谧詈笳丈涔饷粢后w槽成型面的整體部分時，所采用的紫外光源的波長為一種波長，而在此之前的其他照射順序中，所采用的紫外光源的波長為另外一種波長。當然，本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉的是，這種設(shè)置方式僅僅是一種示例性的設(shè)置，基于實際應(yīng)用需要，還可以做其他的各種不同的設(shè)置，在此不予詳加贅述。
[0051]在其中一個具體示例中，上述照射光敏液體槽成型面的中心部分的紫外光源的波長可以設(shè)置為420納米，上述照射光敏液體槽成型面的整體表面的紫外光源的波長可以設(shè)置為400納米。
[0052]從而，通過采用不同波長的紫外光對光敏樹脂進行照射，而光敏樹脂對不同波長的光的吸收效果并不相同，從而有效地對投影邊緣部分的盲區(qū)進行了修正，使得固化更均勻。
[0053]基于上述多波段疊加的思想，在一個實際應(yīng)用中，當用3W(瓦)的UV LED發(fā)光光源照射體積為20mm(毫米)*20mm*3mm的光敏樹脂的時候,需要15秒來完成固化過程,而當改用IW的UV LED發(fā)光光源照射同樣體積的光敏樹脂時，通過每照射5秒關(guān)閉三秒再照射5秒的方式進行照射，共分三次照射，累加的照射時間為15秒來完成固化過程，所得到的固化效果是一樣的。也就是說，在采用正面紫外光照射光敏樹脂時，其能量是可以累積的。因此，通過本發(fā)明方案的多波段疊加的分段照射方式，可以很好地完成對光敏樹脂的固化，且不影響固化效果。
[0054]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
【權(quán)利要求】
1.一種光固化3D打印方法，其特征在于，包括步驟: 接收3D打印指令，根據(jù)預(yù)定照射順序以及對應(yīng)的照射時間采用紫外光源依次對光敏液體槽成型面的各部分進行照射，所述照射順序自所述光敏液體槽成型面的中心部分向邊緣部分延伸排列，且光敏液體槽的成型面的中心部分位于照射順序的首位，光敏液體槽成型面的整體表面位于照射順序的末位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光固化3D打印方法，其特征在于，采用與所述預(yù)定照射順序?qū)?yīng)波長的紫外光源分別對所述光敏液體槽成型面的各部分進行照射，對應(yīng)于各照射順序的紫外光源的波長相同或者不相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光固化3D打印方法，其特征在于，照射光敏液體槽成型面的中心部分的紫外光源的波長為420納米。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光固化3D打印方法，其特征在于，照射光敏液體槽成型面的整體表面的紫外光源的波長為400納米。
5.一種光固化3D打印系統(tǒng)，其特征在于，包括與光源發(fā)生器、控制單元連接的DMD投影單元陣列，所述DMD投影單元陣列包括兩個以上的DMD投影單元，所述控制單元根據(jù)預(yù)定照射順序以及對應(yīng)的照射時間控制各DMD投影單元處于開啟狀態(tài)或者關(guān)閉狀態(tài)，所述照射順序根據(jù)DMD投影單元與光敏液體槽成型面的對應(yīng)關(guān)系，自所述光敏液體槽成型面的中心部分向邊緣部分延伸排列設(shè)置，且與光敏液體槽成型面的中心部分對應(yīng)的DMD投影單元位于照射順序的首位，與光敏液體槽成型面的整體表面對應(yīng)的DMD投影單元陣列位于照射順序的末位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光固化3D打印系統(tǒng)，其特征在于，所述光源發(fā)生器包括至少兩個，且各光源發(fā)生器發(fā)出的紫外光源的波長不相同，所述控制單元將與所述預(yù)定照射順序?qū)?yīng)波長的紫外光源傳輸至相應(yīng)的DMD投影單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光固化3D打印系統(tǒng)，其特征在于，與所述照射順序的首位對應(yīng)的紫外光源的波長為420納米。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光固化3D打印系統(tǒng)，其特征在于，與所述照射順序的末位對應(yīng)的紫外光源的波長為400納米。
【文檔編號】B29C67/00GK103921445SQ201410185024
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】石武 申請人:中山市東方博達電子科技有限公司