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一種靜電3D打印機(jī)及其打印方法與流程

文檔序號(hào):12078166閱讀:1128來源:國知局
一種靜電3D打印機(jī)及其打印方法與流程

本發(fā)明涉及3D打印機(jī)產(chǎn)品及打印方法技術(shù)領(lǐng)域,特指一種靜電3D打印機(jī)及其打印方法。



背景技術(shù):

3D打印機(jī)(簡稱3D打印機(jī))在這幾年得到飛速的發(fā)展,現(xiàn)有3D打印機(jī)在工作前首先需要利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行建模,然后將建成的3D模型進(jìn)行分層的“切片”處理,然后自下而上逐層“打印”每層切片,從而最終形成與所建模型相同的3D產(chǎn)品。根據(jù)這一原理,目前的3D打印技術(shù)主要采用以下方式,即熱熔材料噴涂打印方式。該打印方式的原理與傳統(tǒng)的噴墨打印機(jī)原理類似,所不同的是,這種3D打印機(jī)所使用的“墨水”為一種熱熔材料,比如熱熔蠟、熱熔膠。通過打印機(jī)構(gòu)將熔融的熱熔材料噴涂在打印平臺(tái)上,進(jìn)行逐層的“打印”,當(dāng)熱熔材料被噴涂出來后,其將迅速的固化。經(jīng)過不斷的逐層“打印”,最終形成所需要的3D物體。

見圖1所示,這是目前一種熱熔材料噴涂3D打印機(jī)8,該打印機(jī)8的打印頭81安裝在一個(gè)安裝座82上,安裝座82通過一個(gè)3D機(jī)械手臂83帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)在X/Y/Z3D方向上的運(yùn)行。相對(duì)于打印頭81的下方設(shè)置有用于承載打印產(chǎn)品的打印平臺(tái)84。隨著機(jī)械臂83帶動(dòng)打印頭81逐層在打印平臺(tái)84上的打印,被打印 出的產(chǎn)品自下而上逐層被打印,直至完成。

見圖2所示,這是另一種3D打印機(jī)的打印方式為,通常稱為SLA,即3D光固化成型法。在容器92中充滿了可通過光固化的樹脂90,容器92中設(shè)置了一個(gè)可升降的“打印”平臺(tái)93。平臺(tái)93通過驅(qū)動(dòng)裝置94帶動(dòng)每次向下移動(dòng)一個(gè)單位的距離(距離很小),這樣平臺(tái)93上就會(huì)形成一層“暴露”的樹脂。然后通過用于固化的光源91照射在該層“暴露”的樹脂上,通過光束對(duì)“暴露”的樹脂指定區(qū)域的照射,從而令該“暴露”的樹脂上形成對(duì)應(yīng)圖案的固化,形成了第一層固化面95。接著,平臺(tái)93再次向下移動(dòng)一個(gè)單位的距離,這樣平臺(tái)93上第一層固化面95上會(huì)再次形成一層“暴露”的樹脂。然后通過用于固化的光源91照射在該層“暴露”的樹脂上,通過光束對(duì)“暴露”的樹脂指定區(qū)域的照射,從而令該“暴露”的樹脂上形成對(duì)應(yīng)圖案的固化,形成了第二層固化面。如此重復(fù),直至若干層固化面全部完成,從而形成了一個(gè)固化的實(shí)體,完成了3D實(shí)體的“打印”。通常這種3D打印機(jī)采用UV固化樹脂以及UV光源。

本發(fā)明人也曾根據(jù)SLA打印機(jī)的原理提出過一種3D打印機(jī),見中國專利申請(qǐng)?zhí)枮椋?01410563384.8的發(fā)明專利申請(qǐng),該專利申請(qǐng)公開了一種制作3D產(chǎn)品的方法及其裝置。其利用UV樹脂的比重較輕的原理,通過水或其他體液抬升該UV樹脂,然后利用UV點(diǎn)光源對(duì)最上層的UV樹脂進(jìn)行固化,再不斷的加入液體,不斷的抬升UV樹脂,并逐層進(jìn)行固化。本發(fā)明是將立體光固化成型法(SLA)和熱熔材料噴涂打印方式的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合,提出一種新的3D產(chǎn)品的制作方法以及裝置。

雖然SLA的打印方式較目前的熱熔材料噴涂3D打印機(jī)已經(jīng)有了很大的提升,但是其仍存在一定不足。首先,在精度方面,目前所有的3D打印機(jī)的精度都與其 每層固化面的高度的精度相關(guān),如果每層固化面的厚度越小,最后實(shí)現(xiàn)的打印精度就越高。這種打印精度主要取決于電機(jī)的精度,應(yīng)為每層固化面的厚度是通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的,這樣就會(huì)產(chǎn)生由于電機(jī)運(yùn)行的誤差而導(dǎo)致的打印誤差。另外,現(xiàn)在采用光固化的打印方式,其均需要時(shí)間進(jìn)行通過UV紫外光的照射,以實(shí)現(xiàn)樹脂的固化,這樣就會(huì)需要一定的時(shí)間等待,導(dǎo)致目前的3D打印機(jī)的打印時(shí)間較長,無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

針對(duì)目前3D打印機(jī)的不足,本發(fā)明人經(jīng)過不斷的研究提出了本技術(shù)方案。本技術(shù)方案的最大的方式就是采用了靜電方式。靜電目前在噴涂材料中使用較廣,靜電噴涂就是其中一種應(yīng)用。靜電噴涂是利用高壓靜電電場使帶負(fù)電的涂料微粒沿著電場相反的方向定向運(yùn)動(dòng),并將涂料微粒吸附在工件表面的一種噴涂方法。本發(fā)明人就是將靜電噴涂的技術(shù)引入到3D打印中,從而提出了一種全新的3D打印方式。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
:本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題就在于克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足,提供一種靜電3D打印機(jī)。為解決上述第一個(gè)技術(shù)問題,本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:一種靜電3D打印機(jī)包括:一投影光源,該投影光源用于對(duì)導(dǎo)電樹脂進(jìn)行光固化;一打印平臺(tái),該打印平臺(tái)位于投影光源下方;一電暈放電霧化噴嘴,該點(diǎn)暈放電霧化噴嘴與一高壓發(fā)生器連接;一用于存儲(chǔ)導(dǎo)電樹脂的容器,該容器的出口與所述的電暈放電霧化噴嘴導(dǎo)通,導(dǎo)電樹脂在外部壓力作用下由電暈放電霧化噴嘴噴出,同時(shí)噴出的導(dǎo)電樹脂微粒帶電荷;所述的打印平臺(tái)接地,或者與導(dǎo)電樹脂微粒帶電荷的極性相反的電源端連接,令電暈放電霧化噴嘴與打印平臺(tái)之間形成電場,被電暈放 電霧化噴嘴噴出的導(dǎo)電樹脂微粒在電場力作用下飛向打印平臺(tái)的表面,并被吸附在打印平臺(tái)表面,再通過投影光源對(duì)吸附在打印平臺(tái)表面上的導(dǎo)電樹脂涂層指定的區(qū)域進(jìn)行光固化。

進(jìn)一步而言,上述技術(shù)方案中,所述的靜電3D打印機(jī)還包括環(huán)繞的導(dǎo)電側(cè)壁,通過導(dǎo)電側(cè)壁將所述的打印平臺(tái)和電暈放電霧化噴嘴之間的空間圍設(shè),并且導(dǎo)電側(cè)壁的電極性與導(dǎo)電樹脂微粒帶電荷的極性相同。

進(jìn)一步而言,上述技術(shù)方案中,所述的容器內(nèi)充入有導(dǎo)電樹脂和與導(dǎo)電樹脂不相溶的絕緣介質(zhì),所述的絕緣介質(zhì)位于導(dǎo)電樹脂的上層,外部壓力源作用在絕緣介質(zhì)上,通過絕緣介質(zhì)將外部壓力作用到導(dǎo)電樹脂上,令導(dǎo)電樹脂由容器的出口向電暈放電霧化噴嘴排出。

進(jìn)一步而言,上述技術(shù)方案中,所述的導(dǎo)電側(cè)壁相對(duì)位置分別設(shè)置有紅外線發(fā)射器和紅外線接收器。

進(jìn)一步而言,上述技術(shù)方案中,所述的打印平臺(tái)的外圍環(huán)繞形成一凹槽,通過凹槽對(duì)由打印平臺(tái)上流下的導(dǎo)電樹脂進(jìn)行回收。

進(jìn)一步而言,上述技術(shù)方案中,所述的投影光源采用紫外線光源,所述的導(dǎo)電樹脂采用紫外光固化的導(dǎo)電樹脂;所述的高壓發(fā)生器產(chǎn)生的高電壓為60-120KV。

本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題就在于提供一種靜電3D打印機(jī)的打印方法。

為解決上述第二個(gè)技術(shù)問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:該靜電3D打印機(jī)打印方法是:在電暈放電霧化噴嘴與打印平臺(tái)之間形成一個(gè)電場,即電暈放電霧化噴嘴與打印平臺(tái)之間存在電壓差或者二者的電極性相反,從而令由電暈放電霧化噴嘴噴出的帶電導(dǎo)電樹脂顆粒在電場力作用下,向打印平臺(tái)運(yùn)行,并被吸附在 打印平臺(tái)的表面,形成第一層導(dǎo)電樹脂涂層,然后通過投影光源對(duì)該第一層導(dǎo)電樹脂涂層對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行光照固化,接著帶電導(dǎo)電樹脂顆粒再次在第一層導(dǎo)電樹脂涂層上形成第二層導(dǎo)電樹脂涂層,并再次通過投影光源對(duì)該第二層導(dǎo)電樹脂涂層對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行光照固化,如此不斷的重復(fù),最后各層導(dǎo)電樹脂層中的固化區(qū)域形成一個(gè)堆疊的實(shí)體。

進(jìn)一步而言,上述技術(shù)方案中,該靜電3D打印機(jī)打印方法具體包括以下步驟:第一步,在電暈放電霧化噴嘴上加載正高壓或者負(fù)高壓,用于存儲(chǔ)導(dǎo)電樹脂容器的出口與電暈放電霧化噴嘴導(dǎo)通,導(dǎo)電樹脂在外部壓力作用下由電暈放電霧化噴嘴噴出,同時(shí)噴出的導(dǎo)電樹脂微粒帶正電荷或者負(fù)電荷;第二步,將位于投影光源下方的打印平臺(tái)接地或者接加載與電暈放電霧化噴嘴電極相反的電壓,令電暈放電霧化噴嘴與打印平臺(tái)之間形成電場,電暈放電霧化噴嘴噴出的導(dǎo)電樹脂微粒在電場力的作用下向打印平臺(tái)移動(dòng),并吸附在打印平臺(tái)的表面,形成第一層導(dǎo)電樹脂涂層;第三步,通過移動(dòng)投影光源令其投影的光線焦距與打印平臺(tái)上第一層導(dǎo)電樹脂涂層的距離對(duì)應(yīng),通過投影光源對(duì)該第一層導(dǎo)電樹脂涂層對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行光照固化,該第一層導(dǎo)電樹脂涂層上被投影光源照射的區(qū)域形成交聯(lián)的固化單元,未固化的區(qū)域仍附著在打印平臺(tái)的表面;第四步,由電暈放電霧化噴嘴噴出的導(dǎo)電樹脂微粒再次覆蓋在第一層導(dǎo)電樹脂涂層上,形成第二層導(dǎo)電樹脂涂層,再次調(diào)整投影光源的焦距,并對(duì)該第二層導(dǎo)電樹脂涂層的對(duì)應(yīng)區(qū)域進(jìn)行光照固化,該第二層導(dǎo)電樹脂涂層上的固化區(qū)域?qū)⑼瑫r(shí)與第一層導(dǎo)電樹脂涂層上的固化區(qū)域固化;第五步,重復(fù)上述第四步作業(yè),最后各層導(dǎo)電樹脂層中的固化區(qū)域形成一個(gè)堆疊的實(shí)體,取下該實(shí)體,未固化的導(dǎo)電樹脂將在自動(dòng)流下,與該實(shí)體分離,得到打印的3D實(shí)體。

進(jìn)一步而言,上述技術(shù)方案中,所述的第一步中,在所述的打印平臺(tái)和電暈放電霧化噴嘴之間的空間圍設(shè)一個(gè)導(dǎo)電側(cè)壁,并且導(dǎo)電側(cè)壁的電極性與導(dǎo)電樹脂微粒帶電荷的極性相同,通過導(dǎo)電側(cè)壁形成的電場排斥力,令導(dǎo)電樹脂微粒不會(huì)附著在導(dǎo)電側(cè)壁上,并加速向打印平臺(tái)移動(dòng)。

進(jìn)一步而言,上述技術(shù)方案中,所述的第一步中,所述容器內(nèi)不僅充入有導(dǎo)電樹脂,并且還充入有與導(dǎo)電樹脂不相溶的絕緣介質(zhì),通過絕緣介質(zhì)將導(dǎo)電樹脂與外部的壓力源隔離,防止高壓電流通過導(dǎo)電樹脂向外傳導(dǎo);外部壓力源作用在絕緣介質(zhì)上,通過絕緣介質(zhì)將外部壓力作用到導(dǎo)電樹脂上,令導(dǎo)電樹脂由容器的出口向電暈放電霧化噴嘴排出。

本發(fā)明采用的上述技術(shù)方案后,其將靜電噴涂的技術(shù)與SLA3D打印技術(shù)相結(jié)合,提出了一種全新的3D打印技術(shù)。利用該打印技術(shù)的3D打印機(jī)采用導(dǎo)電樹脂作為打印用的原料,通過高壓電源對(duì)導(dǎo)電樹脂進(jìn)行霧化以及加載電荷,通過電場力令導(dǎo)電樹脂的微粒向打印平臺(tái)定向移動(dòng),并吸附在打印平臺(tái)上,形成導(dǎo)電樹脂涂層,再利用再投影光源對(duì)該導(dǎo)電樹脂涂層對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行光照固化,最后令逐層的完成固化層形成一個(gè)堆疊的實(shí)體,得到打印的3D實(shí)體。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后,相對(duì)于目前傳統(tǒng)3D打印技術(shù),本發(fā)明的打印速度非??欤ㄟ^電場力令導(dǎo)電樹脂直接定向移動(dòng)到打印平臺(tái),從而完成打印實(shí)體材料層的堆疊,同時(shí),本發(fā)明所采用的技術(shù)方案中,在對(duì)導(dǎo)電樹脂涂層對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行光照固化時(shí),無需等待固化區(qū)域完全固化,由導(dǎo)電樹脂微粒之間存在靜電吸附作用,可減少固化時(shí)間,并且導(dǎo)電樹脂涂層非常薄,其固化時(shí)間非常短。最后,本發(fā)明由于在逐層堆疊的過程中,每層導(dǎo)電樹脂涂層的厚度與導(dǎo)電樹脂微粒的直徑相當(dāng),其厚度非常小,相對(duì)于目前的3D打印方式,其精度可以大大提高,并且不會(huì)出現(xiàn) 因?yàn)殡姍C(jī)誤差形成的干擾,確保打印產(chǎn)品的精度。

附圖說明:

圖1是現(xiàn)有一款3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2是現(xiàn)有SLA 3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中導(dǎo)電樹脂微粒運(yùn)行的示意圖;

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中容器的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖6是本發(fā)明實(shí)施例在打印平臺(tái)上形成導(dǎo)電樹脂涂層的示意圖;

圖7是本發(fā)明實(shí)施例中紅外線發(fā)射器和紅外線接收器的工作示意圖。

具體實(shí)施方式:

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

見圖3-7所示,這是本發(fā)明的具體實(shí)施例,本發(fā)明是采用了靜電噴涂相應(yīng)的原理實(shí)現(xiàn)了一種全新的3D打印技術(shù),該靜電3D打印機(jī)打印方法是:在電暈放電霧化噴嘴3與打印平臺(tái)2之間形成一個(gè)電場力,即電暈放電霧化噴嘴3與打印平臺(tái)2之間存在電壓差或者二者的電極性相反,從而令由電暈放電霧化噴嘴3噴出的帶電導(dǎo)電樹脂顆粒40在電場力作用下,向打印平臺(tái)2運(yùn)行,并被吸附在打印平臺(tái)2的表面,形成第一層導(dǎo)電樹脂涂層41,然后通過投影光源1對(duì)該第一層導(dǎo)電樹脂涂層41對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行光照固化,接著帶電導(dǎo)電樹脂顆粒40再次在第一層導(dǎo)電樹脂涂層41上形成第二層導(dǎo)電樹脂涂層42,并再次通過投影光源1對(duì)該第二層導(dǎo)電樹脂涂層42對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行光照固化,如此不斷的重復(fù),最后各層導(dǎo)電樹脂層中的固化區(qū)域形成一個(gè)堆疊的實(shí)體。

具體而言,該實(shí)施例的靜電3D打印機(jī)至少包括:

一投影光源1,該投影光源1可產(chǎn)生UV紫外光源,通過該紫外光源對(duì)導(dǎo)電樹脂4進(jìn)行光固化輻照。投影光源1連接在一可豎直移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11上,通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11帶動(dòng)投影光源1上下移動(dòng),從而調(diào)整投影光源1的焦距,令其焦距與打印平臺(tái)2的上層表面上的導(dǎo)電樹脂層對(duì)應(yīng)。

一打印平臺(tái)2,該打印平臺(tái)2具有一導(dǎo)電的平面,打印平臺(tái)2位于投影光源1的下方。并且在打印平面2上加載負(fù)電壓或者將打印平面2接地。所述的打印平臺(tái)2的外圍環(huán)繞形成一凹槽20或者打印平臺(tái)2下設(shè)置有托盤,通過凹槽20或托盤對(duì)由打印平臺(tái)2上流下的導(dǎo)電樹脂4進(jìn)行回收。回收的導(dǎo)電樹脂4可以再次利用,從而提高導(dǎo)電樹脂4的利用率,降低原料的損耗。

一電暈放電霧化噴嘴3,該電暈放電霧化噴嘴3位于投影光源1和打印平臺(tái)2之間。電暈放電霧化噴嘴3與高壓發(fā)生器30連接,從而令電暈放電霧化噴嘴3加載高壓正電壓,本實(shí)施例中加載的正電壓為30KV。這樣當(dāng)導(dǎo)電樹脂4通過電暈放電霧化噴嘴3噴出后,噴出的導(dǎo)電樹脂微粒40就會(huì)攜帶正電荷。為了產(chǎn)生均勻的噴射效果,該電暈放電霧化噴嘴3呈環(huán)狀,其環(huán)狀的底面均勻開設(shè)有若干的出口,導(dǎo)電樹脂4在外部壓力作用下從出口噴出。同時(shí)由于噴出的導(dǎo)電樹脂微粒40均攜帶正電荷,在電場力的相斥作用下,導(dǎo)電樹脂微粒40將會(huì)進(jìn)一步的細(xì)化,見圖4所示。通過電暈放電霧化噴嘴3可對(duì)導(dǎo)電樹脂4進(jìn)行霧化,并令霧化形成的導(dǎo)電樹脂微粒帶正電荷。

所述的導(dǎo)電樹脂4的原料主體采用可被紫外光固化的液態(tài)樹脂。為了令該樹脂可以導(dǎo)電,在其中可添加一定量的導(dǎo)電材料,例如添加一定比例的碳納米管材料。

所述的導(dǎo)電樹脂4存儲(chǔ)在容器5中,該容器5的出口與所述的電暈放電霧 化 噴嘴3導(dǎo)通,容器5與一外部加壓裝置連通。導(dǎo)電樹脂4在外部壓力作用下由容器5進(jìn)入電暈放電霧化噴嘴3內(nèi),并通過電暈放電霧化噴嘴3噴出,同時(shí)噴出的導(dǎo)電樹脂微粒40帶電荷。由于導(dǎo)電樹脂4具有導(dǎo)電特性,其將直接將高壓電傳導(dǎo)至容器5內(nèi),為了防止高壓打火情況發(fā)生,并同時(shí)防止高壓電對(duì)外部人員造成意外傷害,必須對(duì)該容器5內(nèi)的導(dǎo)電樹脂4進(jìn)行絕緣隔離處理,本發(fā)明的實(shí)施例采用如下方式。

參見圖5所示,所述容器5內(nèi)充入有導(dǎo)電樹脂4和與導(dǎo)電樹脂4不相溶的絕緣介質(zhì)50,所述的絕緣介質(zhì)50比重比導(dǎo)電樹脂小,從而浮在導(dǎo)電樹脂4的上層,這樣外部壓力源作用在絕緣介質(zhì)50上,通過絕緣介質(zhì)50將外部壓力作用到導(dǎo)電樹脂4上,令導(dǎo)電樹脂4由容器5的出口向電暈放電霧化噴嘴3排出。絕緣介質(zhì)50采用絕緣的樹脂材料,外部的壓力源可通過液壓或者氣壓的方式將壓力傳導(dǎo)至絕緣介質(zhì)50上。另外,通過一個(gè)絕緣的夾子51將容器5夾持住,這樣即便容器5內(nèi)的導(dǎo)電樹脂與高電壓連接,其也不會(huì)向外傳導(dǎo),從而保證不會(huì)發(fā)生打火或者操作人員觸電的危險(xiǎn)。

參見圖3所示,該靜電3D打印機(jī)還包括環(huán)繞的導(dǎo)電側(cè)壁6,通過導(dǎo)電側(cè)壁6將所述的打印平臺(tái)2和電暈放電霧化噴嘴3之間的空間圍設(shè),并且導(dǎo)電側(cè)壁6的電極性與導(dǎo)電樹脂微粒40帶電荷的極性相同。本實(shí)施例中導(dǎo)電側(cè)壁6加載有5KV的正電壓。這樣當(dāng)導(dǎo)電樹脂4從電暈放電霧化噴嘴3噴出后,由于導(dǎo)電樹脂微粒40均攜帶正電荷,在電場力的相斥作用下,到導(dǎo)電樹脂微粒40將受到導(dǎo)電側(cè)壁6電場力的相斥作用,無法運(yùn)行到導(dǎo)電側(cè)壁6表面,從而防止導(dǎo)電樹脂微粒40 的無目的飛濺,有效降低導(dǎo)電樹脂4的損耗。

參見圖3所示,所述的導(dǎo)電側(cè)壁6相對(duì)位置分別設(shè)置有紅外線發(fā)射器71和 紅外線接收器72。所述的紅外線發(fā)射器71、紅外線接收器72呈對(duì)應(yīng)的豎直條狀。通過該紅外線發(fā)射器71和紅外線接收器72的紅外線感應(yīng)可以判斷打印平臺(tái)2上堆疊的實(shí)體高度,具體工作方式后面將會(huì)進(jìn)一步闡述。

結(jié)合上述說明,本發(fā)明的靜電3D打印機(jī)打印方法具體包括以下步驟:第一步,在電暈放電霧化噴嘴3上加載30KV的正高壓,用于存儲(chǔ)導(dǎo)電樹脂4容器5的出口與電暈放電霧化噴嘴3導(dǎo)通,導(dǎo)電樹脂4在外部壓力作用下由電暈放電霧化噴嘴3噴出,同時(shí)噴出的導(dǎo)電樹脂微粒40帶正電荷。

第二步,將位于投影光源1下方的打印平臺(tái)2接地或者接加載負(fù)電壓,令電暈放電霧化噴嘴3與打印平臺(tái)2之間形成電場,電暈放電霧化噴嘴3噴出的導(dǎo)電樹脂微粒40在電場力的作用下向打印平臺(tái)移動(dòng),并吸附在打印平臺(tái)2的表面,形成第一層導(dǎo)電樹脂涂層41;

第三步,通過移動(dòng)投影光源1令其投影的光線焦距與打印平臺(tái)2上第一層導(dǎo)電樹脂涂層41的距離對(duì)應(yīng),通過投影光源1對(duì)該第一層導(dǎo)電樹脂涂層41對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行光照固化,該第一層導(dǎo)電樹脂涂層41上被投影光源照射的區(qū)域形成交聯(lián)的固化單元410,未固化的區(qū)域仍附著在打印平臺(tái)2的表面;

第四步,由電暈放電霧化噴嘴3噴出的導(dǎo)電樹脂微粒40再次覆蓋在第一層導(dǎo)電樹脂涂層41上,形成第二層導(dǎo)電樹脂涂層42,再次調(diào)整投影光源1的焦距,并對(duì)該第二層導(dǎo)電樹脂涂層42的對(duì)應(yīng)區(qū)域進(jìn)行光照固化,該第二層導(dǎo)電樹脂涂層42上的固化區(qū)域420將同時(shí)與第一層導(dǎo)電樹脂涂層41上的固化區(qū)域410固化;

第五步,重復(fù)上述第四步作業(yè),最后各層導(dǎo)電樹脂層中的固化區(qū)域形成一個(gè)堆疊的實(shí)體,取下該實(shí)體,未固化的導(dǎo)電樹脂將在自動(dòng)流下,與該實(shí)體分離,得到打印的3D實(shí)體。

參見圖6所示,導(dǎo)電樹脂微粒40堆疊的過程如下:

首先,電暈放電霧化噴嘴3噴出的導(dǎo)電樹脂微粒40在電場力的作用下向打印平臺(tái)2移動(dòng),由于導(dǎo)電樹脂微粒40帶正電荷,其很容易被吸附在帶負(fù)電壓得打印平臺(tái)2表面。當(dāng)導(dǎo)電樹脂微粒40吸附到打印平臺(tái)2的表面后,其正電荷流失,該導(dǎo)電樹脂微粒40將變成與打印平臺(tái)2的對(duì)應(yīng)的負(fù)電壓。后續(xù)仍在向打印平臺(tái)2移動(dòng)的帶正電荷的導(dǎo)電樹脂微粒40將向打印平臺(tái)2還未被導(dǎo)電樹脂微粒40覆蓋的區(qū)域移動(dòng),因?yàn)橄鄬?duì)而言,這些未被導(dǎo)電樹脂微粒40覆蓋的區(qū)域相對(duì)電勢更高,電場力更大。直至打印平臺(tái)2的表面全部被導(dǎo)電樹脂微粒40覆蓋,形成第一層導(dǎo)電樹脂涂層41。

然后,通過移動(dòng)投影光源1令其投影的光線焦距與打印平臺(tái)2上導(dǎo)電樹脂涂層41的距離對(duì)應(yīng),通過投影光源1對(duì)該第一層導(dǎo)電樹脂涂層41對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行光照固化,該第一層導(dǎo)電樹脂涂層41上被投影光源照射的區(qū)域形成交聯(lián)的固化單元410,未固化的區(qū)域仍附著在打印平臺(tái)2的表面。

接著,后續(xù)在向打印平臺(tái)2移動(dòng)的帶正電荷的導(dǎo)電樹脂微粒40將向打印平臺(tái)2第一層導(dǎo)電樹脂涂層41移動(dòng),在第一層導(dǎo)電樹脂涂層41表面形成第二層導(dǎo)電樹脂涂層42。

最后,再次通過投影光源1對(duì)該第二層導(dǎo)電樹脂涂層42的對(duì)應(yīng)區(qū)域進(jìn)行光照固化,該第二層導(dǎo)電樹脂涂層42上的固化區(qū)域420將同時(shí)與第一層導(dǎo)電樹脂涂層41上的固化區(qū)域410固化。如此重復(fù)直至堆疊完成所需的打印實(shí)體。

參見圖7所示,所述的導(dǎo)電側(cè)壁6相對(duì)位置分別設(shè)置有紅外線發(fā)射器71和紅外線接收器72。通過該紅外線發(fā)射器71和紅外線接收器72的紅外線感應(yīng)可 以判斷打印平臺(tái)2上堆疊的實(shí)體高度。當(dāng)打印平臺(tái)2上還未形成導(dǎo)電樹脂涂層時(shí), 紅外線發(fā)射器71發(fā)出的所有紅外光線均可以被紅外線接收器72接收,即紅外線發(fā)射器71和紅外線接收器72之間未存在任何的阻擋。隨著打印的進(jìn)行,在打印平臺(tái)2上將會(huì)逐漸形成導(dǎo)電樹脂涂層,隨著導(dǎo)電樹脂涂層的逐漸堆疊,其將對(duì)紅外線發(fā)射器71發(fā)出的紅外線產(chǎn)生阻擋,導(dǎo)致紅外線接收器72無法接收部分紅外線信號(hào)。如圖7所示,此時(shí)由于導(dǎo)電樹脂涂層的逐漸堆疊形成的實(shí)體400存在,紅外線發(fā)射器71下方發(fā)出的紅外線被阻擋,紅外線接收器72無法接收該部分紅外線信號(hào),通過對(duì)信號(hào)的分析,就可以計(jì)算出實(shí)體400的高度H。如果紅外線發(fā)射器71和紅外線接收器72的精度足夠高,甚至可以測量出每一層導(dǎo)電樹脂涂層的厚度。我們知道,目前的3D打印機(jī)的原理就是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行建模,然后將建成的3D模型進(jìn)行分層的“切片”處理,然后自下而上逐層“打印”每層切片,從而最終形成與所建模型相同的3D產(chǎn)品。當(dāng)每層切片的厚度足夠薄,打印的3D實(shí)體精度就會(huì)足夠的高。目前的紅外線發(fā)射器71和紅外線接收器72已經(jīng)可以掃面出一層導(dǎo)電樹脂涂層的厚度,數(shù)值可以精確到0.01-0.05毫米,相對(duì)目前的3D打印機(jī),本發(fā)明所打印出三維實(shí)體精度可大大提升。同時(shí),由于可以通過紅外線發(fā)射器71和紅外線接收器72測量實(shí)體400的高度,根據(jù)這一數(shù)值,就可以控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11,調(diào)整投影光源1的焦距,令其輻照光源的焦距與實(shí)體400最上層的導(dǎo)電樹脂涂層對(duì)應(yīng),完成固化作業(yè)。

上述實(shí)施例中,作為霧化裝置的電暈放電霧化噴嘴3正電極,接高壓發(fā)生器30的電源正高壓,打印平臺(tái)2接地或者接負(fù)電壓。這樣在兩極就釀成了高壓靜電場。由于在電暈放電霧化噴嘴3發(fā)生電暈放電,可使噴出的導(dǎo)電樹脂微粒40帶電,并進(jìn)一步霧化。遵照同性相斥,異性相吸的原理,已帶電的導(dǎo)電樹脂微粒40受電場力的作用下,將向打印平臺(tái)2移動(dòng),并涂覆在打印平臺(tái)2的表面, 堆 積成一層平均、附著牢固的導(dǎo)電樹脂涂層。高壓發(fā)生器30產(chǎn)生的電壓可以為30-120KV。打印平臺(tái)2電壓為0或者為負(fù)電壓。當(dāng)然,本發(fā)明中作為霧化裝置的電暈放電霧化噴嘴3也可以接高壓的負(fù)電極,打印平臺(tái)2接地或者接正電壓,同時(shí),負(fù)極性電暈放電的臨界電壓較正極性電暈放電低,又較為穩(wěn)定、不易孕育發(fā)生火花,其安全效果會(huì)更好。

本發(fā)明的相對(duì)于目前的SLA打印方式以及熱熔材料噴涂打印方式,其不僅具有速度快,精度高的有點(diǎn),并且其具有原料損耗低,多余的原料可以回收再次利用。另外,本發(fā)明還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn),其可以直接在三維的物體上實(shí)現(xiàn)3D打印效果。即將三維物體作為打印平臺(tái),在三維物體上實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電樹脂微粒的堆積,然后通過對(duì)固化區(qū)域的選擇對(duì)堆積的導(dǎo)電樹脂涂層進(jìn)行選擇,這樣就可以實(shí)現(xiàn)在三維物體上3D打印效果。這種技術(shù)可以應(yīng)用到珠寶、首飾的材料包裹涂層等工藝中,還可以而應(yīng)用到鏤空物體的包裹涂層中,這些均是目前的3D打印機(jī)所無法實(shí)現(xiàn)的。

當(dāng)然,以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已,并非來限制本發(fā)明實(shí)施范圍,凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所述構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾,均應(yīng)包括于本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。

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