技術(shù)內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種結(jié)合三維立體結(jié)構(gòu)的光固化3d打印生產(chǎn)裝置及制備方法。
背景技術(shù)：
3d打印快速成型技術(shù)是近20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的新式成型技術(shù)。目前的機(jī)械零部件的制造主要依靠于模具和切削工具，生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)成本較高。鑒于此本發(fā)明的3d打印技術(shù)最大的優(yōu)勢是可塑性強(qiáng)，能夠制備出復(fù)雜形狀的零部件，并且能夠節(jié)省生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期。光固化3d打印技術(shù)是當(dāng)前加工精度最高的一種3d打印技術(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于提供一種結(jié)合三維立體結(jié)構(gòu)的光固化3d打印生產(chǎn)裝置和制備方法。本發(fā)明通過將三維立體結(jié)構(gòu)應(yīng)用于光固化3d打印技術(shù)，有效的改善了光敏樹脂成型后強(qiáng)力不足的缺點，增強(qiáng)了光敏樹脂的力學(xué)性能；在不影響光固化3d打印機(jī)的正常工作的同時還充分利用了3d打印機(jī)從模型設(shè)計到產(chǎn)品生產(chǎn)的快速成型方式，縮短了生產(chǎn)周期，減少了產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程，使得設(shè)計的產(chǎn)品在保證外觀形貌的同時具有了高強(qiáng)力以及多功能的特點，極大的豐富了3d打印產(chǎn)品的適用范圍，突破了3d打印產(chǎn)品在某些領(lǐng)域無法使用的瓶頸，具有較大的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。
本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
一種結(jié)合三維立體結(jié)構(gòu)的光固化3d打印生產(chǎn)裝置，包括機(jī)架，所述的機(jī)架上從上到下依次安裝有激光發(fā)射器、上機(jī)械桿、下機(jī)械桿和光固化3d打印機(jī)；所述的上機(jī)械桿和下機(jī)械桿上分別安裝有圓盤導(dǎo)紗器，所述的光固化3d打印機(jī)底部為盛液槽；所述的光固化3d打印機(jī)兩側(cè)內(nèi)壁的上方分別開設(shè)有投梭孔，且所述的投梭孔與織機(jī)上緯紗線筒上的緯紗通過引緯器位于同一高度；所述的投梭孔下方的盛液槽內(nèi)底面安裝有利用電動馬達(dá)和螺紋桿制造而成的升降裝置，所述的利用電動馬達(dá)和螺紋桿制造而成的升降裝置上安裝有打印平臺，且所述的打印平臺也位于投梭孔下方；所述的投梭孔上方的光固化3d打印機(jī)兩側(cè)壁頂部分別安裝有1個平面鏡。且所述的2個平面鏡4能夠使光源在打印平臺上投射出相同形狀且重合的投影，避免在光照范圍內(nèi)出現(xiàn)陰影。
一種結(jié)合三維立體結(jié)構(gòu)的光固化3d打印制備方法，包括如下步驟：首先將光敏樹脂放入所述光固化3d打印機(jī)的盛液槽中，使用所述利用電動馬達(dá)和螺紋桿制造而成的升降裝置控制打印平臺的高度使得光敏樹脂液浸沒打印平臺上表面一個層片的高度；利用織機(jī)上的經(jīng)紗線筒引入經(jīng)紗分別穿過所述上機(jī)械桿和下機(jī)械桿上的圓盤導(dǎo)紗器與光固化3d打印機(jī)的打印平臺固連，通過所述水平移動上機(jī)械桿和下機(jī)械桿，使本身上下重疊的上機(jī)械桿和下機(jī)械桿水平移動后不再重疊后導(dǎo)致上機(jī)械桿和下機(jī)械桿上的經(jīng)紗之間形成相互交叉狀，再利用織機(jī)上緯紗線筒上的緯紗通過引緯器引緯并將緯紗分別穿過所述光固化3d打印機(jī)上的投梭孔，引出的緯紗與已相互交叉的經(jīng)紗再互相交叉纏繞，形成三維立體結(jié)構(gòu)；所述光固化3d打印機(jī)依據(jù)模型軟件設(shè)計的模型利用所述激光發(fā)射器按照逐層打印的方式來打印模型，其中每層切片的形狀就是所述激光發(fā)射器投射到3d打印機(jī)打印平臺上的形狀，不斷重復(fù)打印工作與經(jīng)緯紗之間的相互交叉運(yùn)動，便會連續(xù)在所述打印平臺上固化疊加光敏樹脂和交織經(jīng)緯紗，使得交織的經(jīng)緯紗在未固化的光敏樹脂中連續(xù)分布；其中每打印一層切片便使用所述利用電動馬達(dá)和螺紋桿制造而成的升降裝置下降來保證打印平臺上只有一層切片厚度的液態(tài)光敏樹脂。
所述的打印工作與經(jīng)緯紗之間相互交叉運(yùn)動循環(huán)的方法為：在3d打印工作的間歇完成經(jīng)緯紗之間相互交叉運(yùn)動。
所述的經(jīng)紗采用耐強(qiáng)光照射的玻璃纖維經(jīng)紗或高強(qiáng)度聚乙烯經(jīng)紗。
所述的光敏樹脂采用uv光敏樹脂（makerjuice公司提供）。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的一種結(jié)合三維立體結(jié)構(gòu)的光固化3d打印生產(chǎn)裝置及制備方法，利用光固化（sla）成型方式的3d打印機(jī)結(jié)合三維立體結(jié)構(gòu)的制備方法把紗線編織到未固化的光敏樹脂中。其中所述的光固化3d打印的工作原理是；首先在3dmax模型軟件中制作三維立體模型，然后再利用切片軟件將模型沿著高度方向進(jìn)行切片，得到模型在不同高度上的截面圖，再將每層截面圖通過激光發(fā)射器投影在打印平臺上的液態(tài)光敏樹脂使其固化，固化的光敏樹脂不斷疊加直至得到與設(shè)計模型一致的實物模型，完成打印過程。本發(fā)明所用的材料為光敏樹脂和紗線。目前使用的光敏樹脂主要有聚丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、但這些樹脂的強(qiáng)力較低，很難滿足對成型物體的力學(xué)性能要求，這就使得3d打印的應(yīng)用受到了很大的限制。因此可以結(jié)合三維立體結(jié)構(gòu)在光固化3d打印過程中實現(xiàn)打印與編織同時進(jìn)行以滿足成型物體高強(qiáng)力、多功能的要求。本發(fā)明有效的解決了光敏樹脂成型后強(qiáng)力不足的問題，使得光敏樹脂的力學(xué)性能得到了極大的提升；在不影響3d打印機(jī)的正常工作的同時還充分利用了3d打印機(jī)從模型設(shè)計到產(chǎn)品生產(chǎn)的快速成型方式，在滿足人們從產(chǎn)品設(shè)計到快速成型的便捷設(shè)計理念的同時也滿足產(chǎn)品個性化的需求；還提高了產(chǎn)品力學(xué)性能，同時大大縮短了生產(chǎn)周期，減少了產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程。其次本發(fā)明充分利用了高強(qiáng)力紗線以及功能性纖維的優(yōu)良性能，使得設(shè)計的產(chǎn)品在保證外觀形貌的同時具有了高強(qiáng)力以及多功能的特點，極大的豐富了3d打印產(chǎn)品的適用范圍，突破了3d打印產(chǎn)品在某些領(lǐng)域無法使用的瓶頸，具有很大的現(xiàn)實意義。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例1
本實施例的一種結(jié)合三維立體結(jié)構(gòu)的光固化3d打印生產(chǎn)裝置，如圖1所示，包括機(jī)架（圖中未示），所述的機(jī)架上從上到下依次安裝有激光發(fā)射器1、上機(jī)械桿2、下機(jī)械桿12和光固化3d打印機(jī)10；所述的上機(jī)械桿2和下機(jī)械桿12上分別安裝有圓盤導(dǎo)紗器3，所述的光固化3d打印機(jī)10底部為盛液槽9；所述的光固化3d打印機(jī)10兩側(cè)內(nèi)壁的上方分別開設(shè)有投梭孔5，且所述的投梭孔5與織機(jī)上緯紗線筒上的緯紗通過引緯器位于同一高度；所述的投梭孔5下方的盛液槽9內(nèi)底面安裝有利用電動馬達(dá)和螺紋桿制造而成的升降裝置7，所述的利用電動馬達(dá)和螺紋桿制造而成的升降裝置7上安裝有打印平臺6，且所述的打印平臺6也位于投梭孔5下方；所述的投梭孔5上方的光固化3d打印機(jī)10兩側(cè)壁頂部分別安裝有1個平面鏡4。且所述的2個平面鏡4能夠使光源在打印平臺6上投射出相同形狀且重合的投影，避免在光照范圍內(nèi)出現(xiàn)陰影。
本實施例的一種結(jié)合三維立體結(jié)構(gòu)的光固化3d打印制備方法，包括如下步驟：首先將液態(tài)uv光敏樹脂放入所述光固化3d打印機(jī)10的盛液槽9中，使用所述利用電動馬達(dá)和螺紋桿制造而成的升降裝置7控制打印平臺6的高度使得光敏樹脂液浸沒打印平臺6上表面一個層片的高度；利用織機(jī)上的經(jīng)紗線筒（圖中未示）引入耐強(qiáng)光照射的玻璃纖維經(jīng)紗8分別穿過所述上機(jī)械桿2和下機(jī)械桿12上的圓盤導(dǎo)紗器3與光固化3d打印機(jī)10的打印平臺6固連，通過所述水平移動上機(jī)械桿2和下機(jī)械桿12，使本身上下重疊的上機(jī)械桿2和下機(jī)械桿12水平移動后不再重疊后導(dǎo)致上機(jī)械桿2和下機(jī)械桿12上的耐強(qiáng)光照射的玻璃纖維經(jīng)紗8之間形成相互交叉狀，再利用織機(jī)上緯紗線筒（圖中未示）上的緯紗通過引緯器（圖中未示）引緯并將緯紗11分別穿過所述光固化3d打印機(jī)10上的投梭孔5，引出的緯紗11與已相互交叉的耐強(qiáng)光照射的玻璃纖維經(jīng)紗8再互相交叉纏繞，形成三維機(jī)織結(jié)構(gòu)；所述光固化3d打印機(jī)10依據(jù)模型軟件設(shè)計的模型利用所述激光發(fā)射器1按照逐層打印的方式來打印模型，其中每層切片的形狀就是所述激光發(fā)射器1投射到3d打印機(jī)打印平臺6上的形狀，不斷重復(fù)打印工作與經(jīng)緯紗之間的相互交叉運(yùn)動，便會連續(xù)在所述打印平臺6上固化疊加液態(tài)uv光敏樹脂和交織經(jīng)緯紗，使得交織的經(jīng)緯紗在未固化的液態(tài)uv光敏樹脂中連續(xù)分布；其中每打印一層切片便使用所述利用電動馬達(dá)和螺紋桿制造而成的升降裝置7下降來保證打印平臺上只有一層切片厚度的液態(tài)uv光敏樹脂。所述的打印工作與經(jīng)緯紗之間的相互交叉運(yùn)動的循環(huán)進(jìn)行的方法為：在3d打印工作的間歇完成相互交叉運(yùn)動。
由于本實施例中當(dāng)激光發(fā)射器1向打印平臺6投射光影時耐強(qiáng)光照射的玻璃纖維經(jīng)紗8會擋住一部分投射過來的光影，這將會導(dǎo)致一部分液態(tài)uv光敏樹脂難以得到光照而無法固化，因此采用對稱的平面鏡4，將一部分光反射在打印平臺6，從而保證液態(tài)uv光敏樹脂完全被照射而完成固化，同時也利用了光照固化的這段時間來完成經(jīng)緯紗之間的相互交叉運(yùn)動，使得紗線在固化的光敏樹脂中能均勻分布。
本實施例的一種結(jié)合三維立體結(jié)構(gòu)的光固化3d打印生產(chǎn)裝置及制備方法，利用光固化（sla）成型方式的3d打印機(jī)結(jié)合三維機(jī)織結(jié)構(gòu)把高強(qiáng)力紗線分散到固化的光敏樹脂中。該方法有效的解決了光敏樹脂成型后強(qiáng)力不足的問題，使得光敏樹脂的力學(xué)性能得到較好的增強(qiáng)；在不影響光固化3d打印機(jī)的正常工作的同時還充分利用了3d打印機(jī)從模型設(shè)計到產(chǎn)品生產(chǎn)的快速成型方式，在滿足人們從產(chǎn)品設(shè)計到快速成型的便捷設(shè)計理念的同時也滿足產(chǎn)品個性化的需求；還提高了產(chǎn)品力學(xué)性能，同時大大縮短了生產(chǎn)周期，減少了產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程。其次本實施例充分利用了高強(qiáng)紗線以及功能性紗線的優(yōu)良性能，使得設(shè)計的產(chǎn)品在保證外觀形貌的同時具有了高強(qiáng)力以及多功能的特點，極大的豐富了3d打印產(chǎn)品的適用范圍，突破了3d打印產(chǎn)品在某些領(lǐng)域無法使用的瓶頸，具有很大的現(xiàn)實意義。
實施例2
本實施例的一種結(jié)合三維立體結(jié)構(gòu)的光固化3d打印生產(chǎn)裝置，如圖1所示，包括機(jī)架（圖中未示），所述的機(jī)架上從上到下依次安裝有激光發(fā)射器1、上機(jī)械桿2、下機(jī)械桿12和光固化3d打印機(jī)10；所述的上機(jī)械桿2和下機(jī)械桿12上分別安裝有圓盤導(dǎo)紗器3，所述的光固化3d打印機(jī)10底部為盛液槽9；所述的光固化3d打印機(jī)10兩側(cè)內(nèi)壁的上方分別開設(shè)有投梭孔5，且所述的投梭孔5與織機(jī)上緯紗線筒上的緯紗通過引緯器位于同一高度；所述的投梭孔5下方的盛液槽9內(nèi)底面安裝有利用電動馬達(dá)和螺紋桿制造而成的升降裝置7，所述的利用電動馬達(dá)和螺紋桿制造而成的升降裝置7上安裝有打印平臺6，且所述的打印平臺6也位于投梭孔5下方；所述的投梭孔5上方的光固化3d打印機(jī)10兩側(cè)壁頂部分別安裝有1個平面鏡4。且所述的2個平面鏡4能夠使光源在打印平臺6上投射出相同形狀且重合的投影，避免在光照范圍內(nèi)出現(xiàn)陰影。
本實施例的一種結(jié)合三維立體結(jié)構(gòu)的光固化3d打印制備方法，包括如下步驟：首先將液態(tài)uv光敏樹脂放入所述光固化3d打印機(jī)10的盛液槽9中，使用所述利用電動馬達(dá)和螺紋桿制造而成的升降裝置7控制打印平臺6的高度使得光敏樹脂液浸沒打印平臺6上表面一個層片的高度；利用織機(jī)上的經(jīng)紗線筒（圖中未示）引入高強(qiáng)度聚乙烯經(jīng)紗8分別穿過所述上機(jī)械桿2和下機(jī)械桿12上的圓盤導(dǎo)紗器3與光固化3d打印機(jī)10的打印平臺6固連，通過所述水平移動上機(jī)械桿2和下機(jī)械桿12，使本身上下重疊的上機(jī)械桿2和下機(jī)械桿12水平移動后不再重疊后導(dǎo)致上機(jī)械桿2和下機(jī)械桿12上的高強(qiáng)度聚乙烯經(jīng)紗8之間形成相互交叉狀，再利用織機(jī)上緯紗線筒（圖中未示）上的緯紗通過引緯器（圖中未示）引緯并將緯紗11分別穿過所述光固化3d打印機(jī)10上的投梭孔5，引出的緯紗11與已相互交叉的高強(qiáng)度聚乙烯經(jīng)紗8再互相交叉纏繞，形成三維立體結(jié)構(gòu)；所述光固化3d打印機(jī)10依據(jù)模型軟件設(shè)計的模型利用所述激光發(fā)射器1按照逐層打印的方式來打印模型，其中每層切片的形狀就是所述激光發(fā)射器1投射到3d打印機(jī)打印平臺6上的形狀，不斷重復(fù)打印工作與經(jīng)緯紗之間的相互交叉運(yùn)動，便會連續(xù)在所述打印平臺6上固化疊加液態(tài)uv光敏樹脂和交織經(jīng)緯紗，使得交織的經(jīng)緯紗在未固化的液態(tài)uv光敏樹脂中連續(xù)分布；其中每打印一層切片便使用所述利用電動馬達(dá)和螺紋桿制造而成的升降裝置7下降來保證打印平臺上只有一層切片厚度的液態(tài)uv光敏樹脂。所述的打印工作與經(jīng)緯紗之間的相互交叉運(yùn)動的循環(huán)進(jìn)行的方法為：在3d打印工作的間歇完成相互交叉運(yùn)動。
由于本實施例中當(dāng)激光發(fā)射器1向打印平臺6投射光影時高強(qiáng)度聚乙烯經(jīng)紗8會擋住一部分投射過來的光影，這將會導(dǎo)致一部分液態(tài)uv光敏樹脂難以得到光照而無法固化，因此采用對稱的平面鏡4，將一部分光反射在打印平臺6，從而保證液態(tài)uv光敏樹脂完全被照射而完成固化，同時也利用了光照固化的這段時間來完成經(jīng)緯紗之間的相互交叉運(yùn)動，使得紗線在固化的光敏樹脂中能均勻分布。
本實施例的一種結(jié)合三維立體結(jié)構(gòu)的光固化3d打印生產(chǎn)裝置及制備方法，利用光固化（sla）成型方式的3d打印機(jī)結(jié)合三維立體結(jié)構(gòu)把高強(qiáng)力紗線分散到固化的光敏樹脂中。該方法有效的解決了光敏樹脂成型后強(qiáng)力不足的問題，使得光敏樹脂的力學(xué)性能得到較好的增強(qiáng)；在不影響光固化3d打印機(jī)的正常工作的同時還充分利用了3d打印機(jī)從模型設(shè)計到產(chǎn)品生產(chǎn)的快速成型方式，在滿足人們從產(chǎn)品設(shè)計到快速成型的便捷設(shè)計理念的同時也滿足產(chǎn)品個性化的需求；還提高了產(chǎn)品力學(xué)性能，同時大大縮短了生產(chǎn)周期，減少了產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程。其次本實施例充分利用了高強(qiáng)紗線以及功能性紗線的優(yōu)良性能，使得設(shè)計的產(chǎn)品在保證外觀形貌的同時具有了高強(qiáng)力以及多功能的特點，極大的豐富了3d打印產(chǎn)品的適用范圍，突破了3d打印產(chǎn)品在某些領(lǐng)域無法使用的瓶頸，具有很大的現(xiàn)實意義。