本實用新型涉及面投影3D成形裝置，尤其涉及一種高粘度光敏混合材料數(shù)字化面投影3D成形裝置。

背景技術：

3D打印是新型快速成型制造技術。它通過專用軟件對三維模型進行切片分層，獲得截面數(shù)據(jù)，然后導入快速成型設備，采用材料逐層累加的方法制造實體零件的技術。通過逐層累加，可以幾乎完成任意幾何形狀零件的制造，具備加工單件，小批量，復雜幾何結構，組織致密的優(yōu)點。

陶瓷等一些材料，由于高硬、耐磨、抗壓強度、自然純真，晶瑩剔透、色澤逼真等特點獲得廣泛應用。然而，目前陶瓷等材料成型常用的激光選區(qū)熔化技術，激光選區(qū)燒結其往往存在比較大弊端，比如激光選區(qū)熔化技術成型中應力非常大，成型出來的樣品往往開裂，性能非常差，而激光選區(qū)燒結需要陶瓷覆膜，其材料成本附加比較高，而且成型精度成形效率大大受到限制。

高粘度光敏混合材料，如陶瓷與光敏樹脂混合漿料，由于流動性差、不宜鋪展等原因，現(xiàn)有的3D成形裝置難以成型，如何快速、高精度實現(xiàn)高粘度光敏混合材料的3D成形是目前難題。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供一種高粘度光敏混合材料數(shù)字化面投影3D成形裝置。解決了現(xiàn)有技術采用高粘度光敏混合材料(如陶瓷與光敏樹脂混合漿料)由于流動性差、不宜鋪展等原因，而導致成型難、成型速度慢、成型精度低等技術問題。

本實用新型通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種高粘度光敏混合材料數(shù)字化面投影3D成形裝置，包括控制系統(tǒng)、工作臺、置于工作臺上的成型機構、置于工作臺上的用于盛裝光敏樹脂材料的漿料盒以及置于工作臺下方的數(shù)字化投影紫外光源設備；所述成型機構的運動、數(shù)字化投影紫外光源設備的運行指令由控制系統(tǒng)控制；

所述漿料盒的截面形狀為圓形結構，它包括漿料盒外層缸11和置于其內(nèi)的旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10，旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10由電機驅(qū)動其在漿料盒外層缸11內(nèi)順時針或者逆時針360°旋轉(zhuǎn)；

所述工作臺上還設有一刮板機構；當旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10轉(zhuǎn)動時，刮板機構將旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10內(nèi)盛裝的液態(tài)的光敏樹脂材料均勻鋪展，使光敏樹脂材料的表面沿水平面方向平整、均勻。

所述刮板機構包括水平刮板8、懸臂9、軸12和升降基臺13；

水平刮板8置于旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10內(nèi)的光敏樹脂材料上方，水平刮板8的下側邊緣與光敏樹脂材料的液面接觸；懸臂9的一端連接水平刮板8，另一端通過軸12安裝在升降基臺13上；調(diào)節(jié)升降基臺13的高度，改變水平刮板8的下邊緣與光敏樹脂材料的液面接觸的深度，進而改變光敏樹脂材料的鋪展厚度。

當升降基臺13升高時，水平刮板8的下邊緣與光敏樹脂材料的接觸深度變淺；當升降基臺13降低時，水平刮板8的下邊緣與光敏樹脂材料的接觸深度加深。

所述水平刮板8的下邊緣與光敏樹脂材料的接觸為線與面接觸。

所述水平刮板8的一端向旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10的內(nèi)壁方向延伸，并與內(nèi)壁滑動接觸，另一端向旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10的圓形方向延伸；

水平刮板8與懸臂9為活動連接，且它們之間的角度可調(diào)。

所述水平刮板8為陶瓷材質(zhì)。

所述水平刮板8的長度≤旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10半徑。

所述成型機構包括設置在工作臺一側的直線電機導軌2、安裝在直線電機導軌2上的Z軸滑塊1、安裝在Z軸滑塊1上的成型基板6；成型基板6跟隨Z軸滑塊1在旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10的上方作上下垂直移動。成型基板6通過Z軸滑塊1上緊固板5將其固定在Z軸滑塊1的卡槽上。

所述數(shù)字化投影紫外光源設備包括數(shù)字化投影紫外光源發(fā)生器4和投影反射板14；

投影反射板14將數(shù)字化投影紫外光源發(fā)生器4發(fā)射的投影光束15，投影到旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10內(nèi)的光敏樹脂材料表面，并控制投影光束15在光敏樹脂材料表面X和Y方向的移動，實現(xiàn)液態(tài)的光敏樹脂材料的光固化成型。

一種高粘度光敏混合材料數(shù)字化面投影3D成形裝置在成形零件過程中的運行方法，包括如下步驟：

(1)將正向設計或逆向設計好的三維模型，通過分層軟件進行離散分層；

(2)按照分層數(shù)據(jù)，將數(shù)字化投影紫外光源設備的紫外光源調(diào)制為分層數(shù)據(jù)面投影；

(3)Z軸滑塊1帶動成型基板6下行，當成型基板6的下表面與光敏樹脂材料表面接觸時停止下行；投影光束數(shù)據(jù)與光敏樹脂材料表面發(fā)生反應并固化附著到成型基板6的下表面，完成當前層固化；

(4)當前層固化后，Z軸滑塊1帶動成型基板6上升一層，使附著在成型基板6上的固化層脫離光敏樹脂材料的液面；

(5)旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10在電機驅(qū)動下，持續(xù)作360°旋轉(zhuǎn)；液態(tài)的光敏樹脂材料跟隨旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10同步轉(zhuǎn)動，其表面被陶瓷水平刮板刮平，并恢復至平整、均勻的水平面狀態(tài)；

(6)Z軸滑塊1帶動成型基板6下行，使固化層與光敏樹脂材料液體界面接觸時停止下行；

(7)重復循環(huán)步驟3至步驟6；直至最后一層投影數(shù)據(jù)與光敏樹脂材料發(fā)生反應，固化完成后，取下樣品；

(8)將樣品高溫燒結，脫脂獲得最終致密形態(tài)成型零件。

本實用新型相對于現(xiàn)有技術，具有如下的優(yōu)點及效果：

本實用新型采用了圓形的漿料盒，它包括漿料盒外層缸和置于其內(nèi)的旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸，旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸由電機驅(qū)動其在漿料盒外層缸內(nèi)順時針或者逆時針360°旋轉(zhuǎn)；工作臺上還設有一刮板機構；當旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸轉(zhuǎn)動時，刮板機構將旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸內(nèi)盛裝的液態(tài)的光敏樹脂材料均勻鋪展，使光敏樹脂材料的表面沿水平面方向平整、均勻。由于采用可旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸和水平刮板，高粘度光敏混合材料可通過可旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸的轉(zhuǎn)動，由水平刮板均勻的鋪展在工作臺上。

本實用新型為升降式的刮板機構，它包括水平刮板、懸臂、軸和升降基臺；

水平刮板置于旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸內(nèi)的光敏樹脂材料上方，水平刮板的下側邊緣與光敏樹脂材料的液面接觸；懸臂的一端連接水平刮板，另一端通過軸(12)安裝在升降基臺上；調(diào)節(jié)升降基臺的高度，改變水平刮板的下邊緣與光敏樹脂材料的液面接觸的深度，進而改變光敏樹脂材料的鋪展厚度。由于采用可調(diào)升降基臺，可直接通過升降基臺調(diào)節(jié)水平刮板距離成型平臺的高度，即控制高粘度光敏混合材料鋪展厚度，從而使成型材料、成型厚度等參數(shù)可根據(jù)需要直接調(diào)節(jié)。

本實用新型采用了精密的直線電機導軌，成形基板可通過固定在直線電機導軌上的Z軸滑塊，由直線電機控制其沿導軌上下移動，實現(xiàn)光敏樹脂材料逐層累加成型，可實現(xiàn)不同高粘度光敏混合材料的高精度成型，對現(xiàn)有數(shù)字化面投影3D成型設備實現(xiàn)高粘度光敏混合材料的成型具有重要意義。

本實用新型造價低廉，技術手段簡便易行，有效解決了現(xiàn)有數(shù)字化面投影3D成形裝置，在采用流動性差、不宜鋪展的高粘度光敏混合材料作為成型材料時，所遇到的成型難、成型速度慢、成型精度低等技術難題。

附圖說明

圖1是本實用新型高粘度光敏混合材料數(shù)字化面投影3D成形裝置結構示意圖。

圖2是本實用新型高粘度光敏混合材料數(shù)字化面投影3D成形裝置左視圖。

圖3是本實用新型高粘度光敏混合材料數(shù)字化面投影3D成形裝置工作示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細描述。

實施例

如圖1至3所示。本實用新型公開了一種高粘度光敏混合材料數(shù)字化面投影3D成形裝置，包括控制系統(tǒng)、工作臺、置于工作臺上的成型機構、置于工作臺上的用于盛裝光敏樹脂材料的漿料盒以及置于工作臺下方的數(shù)字化投影紫外光源設備；所述成型機構的運動、數(shù)字化投影紫外光源設備的運行指令由控制系統(tǒng)控制；

所述漿料盒的截面形狀為圓形結構，它包括漿料盒外層缸11和置于其內(nèi)的旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10，旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10由電機驅(qū)動其在漿料盒外層缸11內(nèi)順時針或者逆時針360°旋轉(zhuǎn)；

所述工作臺上還設有一刮板機構；當旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10轉(zhuǎn)動時，刮板機構將旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10內(nèi)盛裝的液態(tài)的光敏樹脂材料均勻鋪展，使光敏樹脂材料的表面沿水平面方向平整、均勻。

所述刮板機構包括水平刮板8、懸臂9、軸12和升降基臺13；

水平刮板8置于旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10內(nèi)的光敏樹脂材料上方，水平刮板8的下側邊緣與光敏樹脂材料的液面接觸；懸臂9的一端連接水平刮板8，另一端通過軸12安裝在升降基臺13上；調(diào)節(jié)升降基臺13的高度，改變水平刮板8的下邊緣與光敏樹脂材料的液面接觸的深度，進而改變光敏樹脂材料的鋪展厚度，以適用于不同種類光敏樹脂材料的成型，如流動性差、粘度高的陶瓷與光敏樹脂混合漿料等。

當升降基臺13升高時，水平刮板8的下邊緣與光敏樹脂材料的接觸深度變淺；當升降基臺13降低時，水平刮板8的下邊緣與光敏樹脂材料的接觸深度加深。升降基臺13的高度調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)不同種類光敏樹脂材料的成型。

所述水平刮板8的下邊緣與光敏樹脂材料的接觸為線與面接觸，以使其光敏樹脂材料的液面更加平整、光潔。

所述水平刮板8的一端向旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10的內(nèi)壁方向延伸，并與內(nèi)壁滑動接觸，另一端向旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10的圓形方向延伸；

水平刮板8與懸臂9為活動連接，且它們之間的角度可調(diào)?？珊芎玫倪m應于不同結構形狀、尺寸及特殊工藝要求的工件成型。

所述水平刮板8為陶瓷材質(zhì)。

所述水平刮板8的長度≤旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10半徑。

所述成型機構包括設置在工作臺一側的直線電機導軌2、安裝在直線電機導軌2上的Z軸滑塊1、安裝在Z軸滑塊1上的成型基板6；成型基板6跟隨Z軸滑塊1在旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10的上方作上下垂直移動。成型基板6通過Z軸滑塊1上緊固板5將其固定在Z軸滑塊1的卡槽上。

所述成型基板6的下表面為一向下延伸的小平臺，采用倒置的方式通過Z軸滑塊1固定在(精密)直線電機導軌2上；

所述數(shù)字化投影紫外光源設備包括數(shù)字化投影紫外光源發(fā)生器4和投影反射板14；

投影反射板14將數(shù)字化投影紫外光源發(fā)生器4發(fā)射的投影光束15(特定波長與強度的紫外光)，投影到旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10內(nèi)的光敏樹脂材料表面，并控制投影光束15在光敏樹脂材料表面X和Y方向的移動，實現(xiàn)液態(tài)的光敏樹脂材料的光固化成型。

本實用新型高粘度光敏混合材料數(shù)字化面投影3D成形裝置在成形零件過程中的運行方法，包括如下步驟：

(1)將正向設計或逆向設計好的三維模型，通過分層軟件進行離散分層；

(2)按照分層數(shù)據(jù)，將數(shù)字化投影紫外光源設備的紫外光源調(diào)制為分層數(shù)據(jù)面投影；

(3)Z軸滑塊1帶動成型基板6下行，當成型基板6的下表面與光敏樹脂材料表面接觸時停止下行；投影光束數(shù)據(jù)與光敏樹脂材料(高粘度光敏混合材料)表面發(fā)生反應并固化附著到成型基板6的下表面，完成當前層固化(為下一層提供固化附著點)；

(4)當前層固化后，Z軸滑塊1帶動成型基板6上升一層，使附著在成型基板6上的固化層脫離光敏樹脂材料的液面；

(5)旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10在電機驅(qū)動下，持續(xù)作360°旋轉(zhuǎn)；液態(tài)的光敏樹脂材料跟隨旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10同步轉(zhuǎn)動，其表面被陶瓷水平刮板刮平，并恢復至平整、均勻的水平面狀態(tài)。工作前，需事先通過刮板機構的升降基臺13，設定好水平刮板8與光敏樹脂材料接觸的深度，用于設定成型厚度。

(6)Z軸滑塊1帶動成型基板6下行，使固化層與光敏樹脂材料液體界面接觸時停止下行；

(7)重復循環(huán)步驟3至步驟6；直至最后一層投影數(shù)據(jù)與光敏樹脂材料發(fā)生反應，固化完成后，取下樣品；

(8)將樣品高溫燒結，脫脂獲得最終致密形態(tài)成型零件。

如上所述，便可較好地實現(xiàn)本實用新型。

本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。