光固化型3d打印裝置及其升降臺(tái)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三維(3D)打印裝置，尤其是涉及一種光固化型3D打印裝置及其升降臺(tái)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)，是以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細(xì)胞組織等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型，制造出實(shí)體產(chǎn)品。與傳統(tǒng)制造業(yè)通過模具、車銑等機(jī)械加工方式對(duì)原材料進(jìn)行定型、切削以最終生產(chǎn)成品不同，3D打印將三維實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)二維平面，通過對(duì)材料處理并逐層疊加進(jìn)行生產(chǎn)，大大降低了制造的復(fù)雜度。這種數(shù)字化制造模式不需要復(fù)雜的工藝、不需要龐大的機(jī)床、不需要眾多的人力，直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中便可生成任何形狀的零件，使生產(chǎn)制造得以向更廣的生產(chǎn)人群范圍延伸。
[0003]目前3D打印技術(shù)的成型方式仍在不斷演變，所使用的材料也多種多樣。在各種成型方式中，光固化法是較為成熟的方式。光固化法是利用光固化樹脂(通常為樹脂)被紫外激光照射后發(fā)生固化的原理，進(jìn)行材料累加成型，具有成型精度高、表面光潔度好、材料利用率高等特點(diǎn)。
[0004]圖1示出光固化型3D打印裝置的基本結(jié)構(gòu)。這一 3D打印裝置100包括用于容納光固化樹脂的盛液槽110、用于使光固化樹脂固化的光學(xué)系統(tǒng)120、以及用于連接成型工件的升降臺(tái)130。光學(xué)系統(tǒng)120位于盛液槽110下方，并可照射光束圖案使盛液槽110底面的一層光固化樹脂被固化，固化后的光固化樹脂將粘結(jié)在升降臺(tái)130的底面。每次光學(xué)系統(tǒng)120照射光束圖案致使一層光固化樹脂固化后，升降臺(tái)130都會(huì)略微上升以提拉成型的那層光固化樹脂，并允許仍為液態(tài)的光固化樹脂流入到盛液槽110的底部接觸層和已固化樹脂之間等待下一次照射。如此循環(huán)，將會(huì)得到逐層累加成型的三維工件。
[0005]在升降臺(tái)130提升的過程中，已固化樹脂之會(huì)離開盛液槽110底面，這需要克服很大的阻力。該阻力有兩部分組成，一個(gè)是已固化樹脂和接觸層之間的粘合力，另一個(gè)是因?yàn)橐压袒瘶渲c盛液槽110底面的接觸層之間沒有空氣間隙，已固化樹脂被大氣壓力壓在接觸層上。在強(qiáng)大的阻力下，升降臺(tái)130提升時(shí)可能會(huì)無法將已固化樹脂一起提升，而是將部分固化的樹脂留在盛液槽110底面，導(dǎo)致成型工件出現(xiàn)缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種光固化型3D打印裝置，其能夠更容易將已固化的光固化樹脂一起提升而不破壞已固化樹脂結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提出一種光固化型3D打印裝置，包括盛液槽和升降臺(tái)。盛液槽用于盛放用于成型工件的液體光固化樹脂，該盛液槽底部具有一接觸層。升降臺(tái)包括本體、第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、升降載板、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、拉力傳感器和控制器。第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該本體做升降運(yùn)動(dòng)。該升降載板與該接觸層相對(duì)，用于承載成型工件，該升降載板一端樞設(shè)于該本體上，該升降載板的另一端為自由端。第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)于該本體上，該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有一升降部件，該升降部件連接該升降載板的另一端并可驅(qū)動(dòng)該升降載板的該另一端單獨(dú)上升或下降，使該升降載板呈傾斜狀態(tài)。拉力傳感器設(shè)于該升降部件上以檢測(cè)該升降部件對(duì)該升降載板的該另一端施加的拉力?？刂破骺刂圃摰谝或?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，并根據(jù)該升降部件對(duì)該升降載板的該另一端施加的拉力與一個(gè)或多個(gè)閾值范圍的關(guān)系控制該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該升降載板的上升速度。
[0008]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在該升降臺(tái)提拉已固化的光固化樹脂時(shí)，該控制器先指令該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該升降載板的該另一端上升一第一距離，使該升降載板帶動(dòng)該已固化的光固化樹脂傾斜上拉以剝離該已固化的光固化樹脂和該接觸層，并在該已固化的光固化樹脂與該接觸層之間形成允許液體光固化樹脂進(jìn)入的間隙，且該控制器在該另一端上升的過程中或者完全上升之后指令該第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該本體上升一第二距離，使該已固化的光固化樹脂完全離開該接觸層。
[0009]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該控制器然后指令該第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該本體下降一第三距離，使該升降載板的該一端與該接觸層之間形成適于曝光一層光固化樹脂的間隙，且該控制器在該本體下降的過程中或者完全下降之后指令該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該升降載板的該另一端下降該第一距離，使該升降載板保持水平。
[0010]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)該升降部件對(duì)該升降載板的該另一端施加的拉力落入各閾值范圍時(shí)，該控制器指令該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該升降載板的該另一端以與各閾值范圍對(duì)應(yīng)的速度上升，其中各閾值范圍對(duì)應(yīng)的速度不同。
[0011 ] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該接觸層為柔性材料。
[0012]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該接觸層為不粘材料。
[0013]本發(fā)明還提出一種光固化型3D打印裝置的升降臺(tái)控制方法，包括在該升降臺(tái)提拉已固化的光固化樹脂時(shí)的以下步驟:
[0014]指令該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該升降載板的該另一端上升一第一距離，使該升降載板帶動(dòng)該已固化的光固化樹脂傾斜上拉以剝離該已固化的光固化樹脂和該接觸層，并在該已固化的光固化樹脂與該接觸層之間形成允許液體光固化樹脂進(jìn)入的間隙；
[0015]在該另一端上升的過程中或者完全上升之后指令該第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該本體上升一第二距離，使該已固化的光固化樹脂完全離開該接觸層。
[0016]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述方法還包括:指令該第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該本體下降一第三距離，使該升降載板的該一端與該接觸層之間形成適于曝光一層光固化樹脂的間隙；在該本體下降的過程中或者完全下降之后指令該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該升降載板的該另一端下降一第一距離，使該升降載板保持水平。
[0017]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在指令該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該升降載板的該另一端上升該第一距離的過程中，當(dāng)該升降部件對(duì)該升降載板的該另一端施加的拉力落入各閾值范圍時(shí)，指令該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該升降載板的該另一端以與各閾值范圍對(duì)應(yīng)的速度上升，其中各閾值范圍對(duì)應(yīng)的速度不同。
[0018]本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過對(duì)升降載板的提拉過程進(jìn)行精細(xì)的控制，尤其是通過傾斜地提拉，使光固化樹脂層與接觸層之間的接觸面積逐漸下降，隨著接觸面積的逐漸下降，二者之間的粘附力逐漸下降。因此相比直接水平地提拉升降載板的方式，本發(fā)明可以大大降低提拉過程中已固化樹脂光固化樹脂所受的拉力，從而大大降低其被破壞的風(fēng)險(xiǎn)。其次，本發(fā)明通過拉力傳感器的拉力檢測(cè)和速度控制，可以在拉力太大(此時(shí)光固化樹脂層所受的壓力也變大)時(shí)，通過降低提拉速度來避免劇烈的提拉，從而降低光固化樹脂層被破壞的風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說明】
[0019]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明，其中:
[0020]圖1示出光固化型3D打印裝置的基本結(jié)構(gòu)。
[0021]圖2A示出本發(fā)明一實(shí)施例的光固化型3D打印裝置的升降臺(tái)示意圖。
[0022]圖2B示出圖2A所示升降臺(tái)的側(cè)視圖。
[0023]圖3示出