一種基于光敏樹(shù)脂的3d打印裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置，包括光敏樹(shù)脂容器、成型光源以及打印基板；所述光敏樹(shù)脂容器的底板為透明材質(zhì)，所述成型光源置于光敏樹(shù)脂容器的底板的正下方；所述打印基板可在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下從所述光敏樹(shù)脂容器的正上方垂直進(jìn)出光敏樹(shù)脂容器。本發(fā)明基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置基于陣列排布的照射光源；通過(guò)控制照射光源的亮和滅以及光源基體的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)照射光源的從點(diǎn)到線再到面的運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)打印基板的垂直方向運(yùn)動(dòng)的配合，實(shí)現(xiàn)連續(xù)大面積打印成型，打印效率高；通過(guò)控制光源基體上的照射光源的密度以達(dá)到打印精度的統(tǒng)一，使得打印出來(lái)的物品表面光潔，質(zhì)量好。
【專利說(shuō)明】
一種基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及3D打印領(lǐng)域，特別是一種基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印機(jī)或稱作快速成型機(jī)，是一種電腦輸出設(shè)備，可以將電腦內(nèi)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)永久地輸出為立體物體。3D打印機(jī)的種類很多，常用的有:以粉末-粘合劑為基本原理的三維打印技術(shù)(3DP)、熔融沉積造型技術(shù)(FDM)、激光立體印刷術(shù)(SLA)、數(shù)字化光照加工技術(shù)(DLP)、選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(SLS)、選擇性激光熔化技術(shù)(SLM)、電子束熔化技術(shù)(EBM)、層壓制造技術(shù)(LLM)、氣溶膠打印技術(shù)(Aerosolprinting)、生物繪圖技術(shù)(B1plotter )、高分子噴射技術(shù)(Polymer Jetting)、立體印刷術(shù)(Micro Stereolithography)。
[0003]目前市場(chǎng)上以光敏樹(shù)脂為原料的快速成型機(jī)或3d打印機(jī)都是以激光或者投影機(jī)為光源。投影機(jī)光源不均勻，無(wú)法保證整個(gè)打印區(qū)域光照強(qiáng)度一致，從而導(dǎo)致打印出來(lái)的物體尺寸偏差過(guò)大。激光以振鏡掃描方式照射打印區(qū)域，當(dāng)打印范圍或者截面較大時(shí)打印速度比較慢;而且目前3D打印機(jī)使用激光的光斑直徑難以做到0.05mm以下，所以打印出來(lái)的物體表面比較粗糙，容易看到比較明顯的紋路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、打印精度高的3D打印裝置。
[0005]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置包括光敏樹(shù)脂容器、成型光源以及打印基板;所述光敏樹(shù)脂容器的底板為透明材質(zhì)，所述成型光源置于光敏樹(shù)脂容器的底板的正下方;所述打印基板可在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下從所述光敏樹(shù)脂容器的正上方垂直進(jìn)出光敏樹(shù)脂容器。
[0006]進(jìn)一步地，所述成型光源包括光源基體以及密集分布在所述光源基體上的多個(gè)照射光源。
[0007]進(jìn)一步地，所述光源基體可相對(duì)于所述光敏樹(shù)脂容器轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)中心豎直。
[0008]進(jìn)一步地，所述光源基體上遠(yuǎn)離其轉(zhuǎn)動(dòng)中心處的照射光源的數(shù)量高于靠近其轉(zhuǎn)動(dòng)中心處的照射光源的數(shù)量。
[0009]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括絲桿、導(dǎo)桿、基板支架以及電機(jī)，所述打印基板安裝在基板支架上，基板支架由所述絲桿驅(qū)動(dòng)沿所述導(dǎo)桿上下運(yùn)動(dòng)。
[0010]進(jìn)一步地，還包括用于對(duì)所述成型光源供電的供電電源。
[0011]進(jìn)一步地，所述供電電源包括同心設(shè)置的固定太陽(yáng)輪和轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)輪、以及同心安裝且相對(duì)固定的第一行星輪和第二行星輪，所述轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)輪與所述光源基體同步轉(zhuǎn)動(dòng);所述固定太陽(yáng)輪與第一行星輪嚙合，所述轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)輪與第二行星輪嚙合;所述固定太陽(yáng)輪包括上下疊放的固定正極齒輪與固定負(fù)極齒輪，兩者之間設(shè)有絕緣材料;所述轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)輪包括上下疊放的轉(zhuǎn)動(dòng)正極齒輪與轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)極齒輪，兩者之間設(shè)有絕緣材料;所述第一行星輪包括上下疊放的第一行星正極齒輪與第一行星負(fù)極齒輪，兩者之間設(shè)有絕緣材料;所述第二行星輪包括上下疊放的第二行星正極齒輪與第二行星負(fù)極齒輪，兩者之間設(shè)有絕緣材料；第一行星正極齒輪與第二行星正極齒輪連通以將所述固定正極齒輪的電輸送至轉(zhuǎn)動(dòng)正極齒輪，第一行星負(fù)極齒輪與第二行星負(fù)極齒輪連通以將固定負(fù)極齒輪的電輸送至轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)極齒輪。
[0012]進(jìn)一步地，所述供電電源包括相對(duì)于所述光敏樹(shù)脂容器固定的圓柱形的電源本體以及可圍繞所述電源本體的外圓周滑動(dòng)的輸出端，所述電源本體的外圓周上設(shè)有多圈圓環(huán)狀的金屬條帶，所述輸出端上設(shè)有與金屬條帶數(shù)目相等的電刷，在輸出端相對(duì)于所述電源本體的外圓周滑動(dòng)時(shí)，所述電刷始終與所述金屬條帶接觸，且每個(gè)電刷分別與不同的金屬條帶接觸。
[0013]進(jìn)一步地，所述供電電源還包括中心齒輪、系桿以及行星齒輪，所述中心齒輪相對(duì)于所述光敏樹(shù)脂容器固定，所述系桿可相對(duì)于所述中心齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)中心與所述中心齒輪的中心軸重合;所述行星齒輪與所述中心齒輪嚙合，且行星齒輪安裝在系桿上且可相對(duì)于所述系桿轉(zhuǎn)動(dòng);所述電源本體相對(duì)于所述中心齒輪固定，所述輸出端相對(duì)于所述系桿固定。
[0014]有益效果:本發(fā)明的基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置基于陣列排布的照射光源，光照強(qiáng)度均勻；通過(guò)控制照射光源的亮和滅以及光源基體的轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)打印基板的垂直方向運(yùn)動(dòng)的配合，可以實(shí)現(xiàn)照射光源的從點(diǎn)到線再到面的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)大面積打印成型，打印效率高;通過(guò)控制光源基體上的照射光源的密度以達(dá)到打印精度的統(tǒng)一，使得打印出來(lái)的物品表面光潔，質(zhì)量好。
【附圖說(shuō)明】
[0015]附圖1為基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0016]附圖2為第一種供電電源的結(jié)構(gòu)圖；
[0017]附圖3為第二種供電電源的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0019]如附圖1所示的基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置，包括光敏樹(shù)脂容器1、成型光源2以及打印基板3;所述光敏樹(shù)脂容器I的底板為透明材質(zhì)，所述成型光源2置于光敏樹(shù)脂容器I的底板的正下方;所述打印基板3可在驅(qū)動(dòng)裝置4的驅(qū)動(dòng)下從所述光敏樹(shù)脂容器I的正上方垂直進(jìn)出光敏樹(shù)脂容器I。
[0020]基于上述打印裝置的結(jié)構(gòu)，其打印原理為:由于光敏樹(shù)脂容器I的底板為透明材質(zhì)，成型光源2可透過(guò)底板照射光敏樹(shù)脂容器I中的光敏樹(shù)脂使其凝結(jié)成型，剛開(kāi)始打印基板3靠近光敏樹(shù)脂容器I的底板，成型光源2照射底板與打印基板3之間的一層光敏樹(shù)脂，使其成型為預(yù)定形狀，然后打印基板3在驅(qū)動(dòng)裝置4的驅(qū)動(dòng)下上升一小段距離，使得已打印出的第一層圖形與底板之間有一層光敏樹(shù)脂，成型光源2繼續(xù)照射該層光敏樹(shù)脂使其成型為第二層的預(yù)定形狀，如此往復(fù)，一層一層打印直至打印出預(yù)定物體。
[0021]所述成型光源2包括光源基體以及密集分布在所述光源基體上的多個(gè)照射光源。所述光源基體可相對(duì)于所述光敏樹(shù)脂容器I轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)中心豎直。通過(guò)在光源基體上設(shè)置密集分布的照射光源，可以通過(guò)電腦同時(shí)控制多個(gè)照射光源同時(shí)進(jìn)行照射，實(shí)現(xiàn)同時(shí)大面積的打印，提高打印效率，通過(guò)控制光源基體轉(zhuǎn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)照射光源對(duì)光敏樹(shù)脂照射點(diǎn)的從點(diǎn)到線再到面的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高精度連續(xù)打印成型，精度高，且打印出的物體表面平滑。
[0022]為了實(shí)現(xiàn)打印出物體靠近光源基體中心處與遠(yuǎn)離光源基體中心處打印精度的統(tǒng)一，所述光源基體上遠(yuǎn)離其轉(zhuǎn)動(dòng)中心處的照射光源的數(shù)量高于靠近其轉(zhuǎn)動(dòng)中心處的照射光源的數(shù)量，這樣可以彌補(bǔ)光源基體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)靠近轉(zhuǎn)動(dòng)中心與遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)動(dòng)中心處照射光源的運(yùn)動(dòng)線速度不一致導(dǎo)致的打印精度不一的情況，使得單位時(shí)間內(nèi)光敏樹(shù)脂容器I的底板上不同半徑處接收到的光源次數(shù)近似相等。
[0023]所述驅(qū)動(dòng)裝置4包括絲桿41、導(dǎo)桿42、基板支架43以及電機(jī)44，所述打印基板3安裝在基板支架43上，基板支架43由所述絲桿41驅(qū)動(dòng)沿所述導(dǎo)桿42上下運(yùn)動(dòng)。
[0024]為了給成型光源2供電，還包括用于對(duì)所述成型光源2供電的供電電源5，為了防止光源基體連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)造成絞線，需要對(duì)電源進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。
[0025]在第一種實(shí)施例中，如圖2所示，所述供電電源5包括同心設(shè)置的固定太陽(yáng)輪51和轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)輪53、以及同心安裝且相對(duì)固定的第一行星輪52和第二行星輪54，所述轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)輪53與所述光源基體同步轉(zhuǎn)動(dòng);所述固定太陽(yáng)輪51與第一行星輪52嚙合，所述轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)輪53與第二行星輪54嚙合;所述固定太陽(yáng)輪51包括上下疊放的固定正極齒輪與固定負(fù)極齒輪，兩者之間設(shè)有絕緣材料;所述轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)輪53包括上下疊放的轉(zhuǎn)動(dòng)正極齒輪與轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)極齒輪，兩者之間設(shè)有絕緣材料;所述第一行星輪52包括上下疊放的第一行星正極齒輪與第一行星負(fù)極齒輪，兩者之間設(shè)有絕緣材料;所述第二行星輪54包括上下疊放的第二行星正極齒輪與第二行星負(fù)極齒輪，兩者之間設(shè)有絕緣材料;第一行星正極齒輪與第二行星正極齒輪連通以將所述固定正極齒輪的電輸送至轉(zhuǎn)動(dòng)正極齒輪，第一行星負(fù)極齒輪與第二行星負(fù)極齒輪連通以將固定負(fù)極齒輪的電輸送至轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)極齒輪。
[0026]這種供電電源5利用了齒輪嚙合過(guò)程中兩個(gè)齒輪始終相接觸的原理，使得行星齒輪系可以有效準(zhǔn)確地傳遞電，由于行星齒輪系結(jié)構(gòu)嚙合平穩(wěn)穩(wěn)定，可以與光源基體精確同步運(yùn)動(dòng)，因此這種電源可靠性極高，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)連續(xù)無(wú)故障工作，利用機(jī)械結(jié)構(gòu)徹底杜絕了絞線現(xiàn)象的發(fā)生。
[0027]在第二個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，所述供電電源5包括相對(duì)于所述光敏樹(shù)脂容器I固定的圓柱形的電源本體51’以及可圍繞所述電源本體51’的外圓周滑動(dòng)的輸出端52’，所述電源本體51’的外圓周上設(shè)有多圈圓環(huán)狀的金屬條帶，所述輸出端52’上設(shè)有與金屬條帶數(shù)目相等的電刷，在輸出端52’相對(duì)于所述電源本體51’的外圓周滑動(dòng)時(shí)，所述電刷始終與所述金屬條帶接觸，且每個(gè)電刷分別與不同的金屬條帶接觸。采用這種結(jié)構(gòu)，可以防止成型光源2連續(xù)光源連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致絞線。
[0028]所述供電電源5還包括中心齒輪53’、系桿54’以及行星齒輪55’，所述中心齒輪53’相對(duì)于所述光敏樹(shù)脂容器I固定，所述系桿54 ’可相對(duì)于所述中心齒輪53 ’轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)中心與所述中心齒輪53’的中心軸重合;所述行星齒輪55’與所述中心齒輪53’嚙合，且行星齒輪55’安裝在系桿54’上且可相對(duì)于所述系桿54’轉(zhuǎn)動(dòng);所述電源本體51’相對(duì)于所述中心齒輪53’固定，所述輸出端52’相對(duì)于所述系桿54’固定。用行星齒輪系帶動(dòng)所述輸出端52’相對(duì)于電源本體51’的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)可靠平穩(wěn)，不易損壞。將所述系桿54’與所述成型光源2用同一驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)輸出端52’隨成型光源2的完全同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0029]除此之外，供電電源5還可以是市面常見(jiàn)的電滑環(huán)。
[0030]本發(fā)明的基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置基于陣列排布的照射光源，光照強(qiáng)度均勻；通過(guò)控制照射光源的亮和滅以及光源基體的轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)打印基板的垂直方向運(yùn)動(dòng)的配合，可以實(shí)現(xiàn)照射光源的從點(diǎn)到線再到面的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)大面積打印成型，打印效率高；通過(guò)控制光源基體上的照射光源的密度以達(dá)到打印精度的統(tǒng)一，使得打印出來(lái)的物品表面光潔，質(zhì)量好。
[0031]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置，其特征在于:包括光敏樹(shù)脂容器(I)、成型光源(2)以及打印基板(3);所述光敏樹(shù)脂容器(I)的底板為透明材質(zhì)，所述成型光源(2)置于光敏樹(shù)脂容器(I)的底板的正下方;所述打印基板(3)可在驅(qū)動(dòng)裝置(4)的驅(qū)動(dòng)下從所述光敏樹(shù)脂容器(I)的正上方垂直進(jìn)出光敏樹(shù)脂容器(I)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置，其特征在于:所述成型光源(2)包括光源基體以及密集分布在所述光源基體上的多個(gè)照射光源。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置，其特征在于:所述光源基體可相對(duì)于所述光敏樹(shù)脂容器(I)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)中心豎直。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置，其特征在于:所述光源基體上遠(yuǎn)離其轉(zhuǎn)動(dòng)中心處的照射光源的數(shù)量高于靠近其轉(zhuǎn)動(dòng)中心處的照射光源的數(shù)量。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)裝置(4)包括絲桿(41)、導(dǎo)桿(42)、基板支架(43)以及電機(jī)(44)，所述打印基板(3)安裝在基板支架(43)上，基板支架(43)由所述絲桿(41)驅(qū)動(dòng)沿所述導(dǎo)桿(42)上下運(yùn)動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置，其特征在于:還包括用于對(duì)所述成型光源(2)供電的供電電源(5)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置，其特征在于:所述供電電源(5)包括同心設(shè)置的固定太陽(yáng)輪(51)和轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)輪(53)、以及同心安裝且相對(duì)固定的第一行星輪(52)和第二行星輪(54)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)輪(53)與所述光源基體同步轉(zhuǎn)動(dòng);所述固定太陽(yáng)輪(51)與第一行星輪(52)嚙合，所述轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)輪(53)與第二行星輪(54)嚙合;所述固定太陽(yáng)輪(51)包括上下疊放的固定正極齒輪與固定負(fù)極齒輪，兩者之間設(shè)有絕緣材料;所述轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)輪(53)包括上下疊放的轉(zhuǎn)動(dòng)正極齒輪與轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)極齒輪，兩者之間設(shè)有絕緣材料;所述第一行星輪(52)包括上下疊放的第一行星正極齒輪與第一行星負(fù)極齒輪，兩者之間設(shè)有絕緣材料;所述第二行星輪(54)包括上下疊放的第二行星正極齒輪與第二行星負(fù)極齒輪，兩者之間設(shè)有絕緣材料;第一行星正極齒輪與第二行星正極齒輪連通以將所述固定正極齒輪的電輸送至轉(zhuǎn)動(dòng)正極齒輪，第一行星負(fù)極齒輪與第二行星負(fù)極齒輪連通以將固定負(fù)極齒輪的電輸送至轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)極齒輪。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置，其特征在于:所述供電電源(5)包括相對(duì)于所述光敏樹(shù)脂容器(I)固定的圓柱形的電源本體(51’)以及可圍繞所述電源本體(51’)的外圓周滑動(dòng)的輸出端(52’)，所述電源本體(51’)的外圓周上設(shè)有多圈圓環(huán)狀的金屬條帶，所述輸出端(52’)上設(shè)有與金屬條帶數(shù)目相等的電刷，在輸出端(52’)相對(duì)于所述電源本體(51’)的外圓周滑動(dòng)時(shí)，所述電刷始終與所述金屬條帶接觸，且每個(gè)電刷分別與不同的金屬條帶接觸。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于光敏樹(shù)脂的3D打印裝置，其特征在于:所述供電電源(5)還包括中心齒輪(53’)、系桿(54’)以及行星齒輪(55’)，所述中心齒輪(53’)相對(duì)于所述光敏樹(shù)脂容器(I)固定，所述系桿(54’)可相對(duì)于所述中心齒輪(53’)轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)中心與所述中心齒輪(53’)的中心軸重合;所述行星齒輪(55’)與所述中心齒輪(53’)嚙合，且行星齒輪(55’)安裝在系桿(54’)上且可相對(duì)于所述系桿(54’)轉(zhuǎn)動(dòng);所述電源本體(51’)相對(duì)于所述中心齒輪(53’)固定，所述輸出端(52’)相對(duì)于所述系桿(54’)固定。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK105881915SQ201610463372
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】杜暉, 汪東琰, 周繼堯
【申請(qǐng)人】無(wú)錫金谷三維科技有限公司