用于光固化快速成型的樹脂消耗量檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光固化快速成型技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于光固化快速成型的樹脂消耗量檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在光固化快速成型(stereolithography)領(lǐng)域，即俗稱的SLA，光固化激光快速成型的機理是利用液態(tài)光敏樹脂在紫外激光的照射下吸收光能，然后發(fā)生光聚合反應(yīng)而成型零件的。
[0003]光固化快速成型的基本過程如下:首先，受控于Z軸的三維工作平臺位于樹脂液面上，激光在上面掃描固化出第一層，接著，三維工作平臺下降一層，樹脂的液位保持不變，涂層工藝在剛固化的一層上涂上一薄層樹脂，激光在上面掃描固化出第二層，并與上一層粘結(jié)在一起，如此依次固化出模型的各個截面，直至制作出整個模型。在整個加工過程中，通過平衡塊升降控制和激光位移傳感器反饋檢測液位高度，來控制液位的穩(wěn)定。光固化快速成型機工作時，樹脂槽液位需始終保持恒定，液位穩(wěn)定的作用為:其一是保證激光到液面的距離不變，始終處于焦平面上，其二是保證每一層鋪涂的樹脂層厚一致。而引起液位變化的原因有很多，主要有樹脂的熱脹冷縮、蒸發(fā)、樹脂固化的體積收縮、Z軸移動機構(gòu)的升降引起樹脂槽容積的變化等等。而上述平衡塊主要是維持液位穩(wěn)定的作用。
[0004]樹脂消耗量的檢測主要有兩個用途，一是通過對樹脂消耗量的檢測，確立什么時候應(yīng)該補液，確立補液的最佳時間和最佳周期；二是通過檢測樹脂消耗量，計算單個樣件的準確成本，了解理論樹脂消耗量和實際樹脂消耗量的關(guān)系，為核算成本提供更好的依據(jù)。目前樹脂消耗量的檢測方法一般有如下幾種:(I)通過稱光固化快速成型加工出來的樣件的質(zhì)量，來判斷樹脂消耗量。其缺點是準確度較差，一般是測試值比實際值偏小，主要是樹脂消耗有蒸發(fā)、固化后部分樹脂粘在樣件上，需要工藝進行后處理，后處理需要用酒精或其它有機溶劑清洗，這樣會造成一部分液態(tài)樹脂的消耗和損失。另外，還需要考慮支撐的重量，在取件過程中，需要鏟刀鏟件，支撐可能去除得不是很干凈，而支撐是樹脂消耗量的一個重要指標，這樣也會造成較大誤差。(2)直接通過三維模型，如stp、iges、prt等格式的三維模型，利用三維軟件，如proe、solidworks、unigaphics計算其體積，根據(jù)材料的密度，乘以三維模型的體積，得到其質(zhì)量，再乘以單價(元/g)計算出其成本。這只是理論的樹脂消耗量，但其結(jié)果與實際有差異。問題是未考慮樹脂收縮、支撐的重量、樹脂蒸發(fā)、以及固化后部分樹脂粘在樣件上，清洗時的損耗，而實際消耗量會高過理論消耗量。(3)將三維.stl格式文件在Magics軟件中加支撐、切片，生成.cli格式文件。通過對cli格式文件進行體積計算，可以得到理論的樹脂消耗量(含支撐)，再乘以材料密度，可得到樹脂消耗重量。優(yōu)點是，理論質(zhì)量含支撐的重量，缺點是未反應(yīng)實際的消耗量，只是理論值，未考慮樹脂的損耗，后處理的損耗等以及實際激光加工時樹脂的消耗量會有差異。
[0005]上述樹脂消耗量測量方法均為理論消耗量，與實際消耗量存在一定的偏差，因此，需要一種能獲得樹脂實際消耗量的檢測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種用于光固化快速成型的樹脂消耗量檢測方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中無法獲得光固化快速成型中實際樹脂消耗量的問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種用于光固化快速成型的樹脂消耗量檢測方法，所述樹脂消耗量檢測方法利用光固化成型裝置來完成:獲得浸入樹脂槽內(nèi)的平衡塊在樣件3D打印前和樣件3D打印后浸入液態(tài)樹脂中的高度差，根據(jù)所述高度差乘以所述平衡塊的截面面積來計算出在光固化成型過程中消耗樹脂的體積，根據(jù)所述消耗樹脂的體積乘以樹脂的密度即計算出樹脂消耗量；其中，獲得所述高度差的具體步驟為:首先，在樣件3D打印前，確定三維工作平臺及平衡塊的初始電氣零位，調(diào)節(jié)所述平衡塊使所述樹脂槽內(nèi)的液態(tài)樹脂高度為設(shè)定值，所述設(shè)定值可以為3D打印正常工作的液位高度，調(diào)節(jié)穩(wěn)定后，記錄平衡塊的坐標并且記為初始坐標值；再次，樣件3D打印完成后，使所述三維工作平臺恢復(fù)到初始電氣零位，再次調(diào)節(jié)平衡塊使液態(tài)樹脂高度穩(wěn)定到所述設(shè)定值，穩(wěn)定后再次記錄平衡塊的坐標并且記為完成坐標值；最后，將所述初始坐標值和所述完成坐標值求差得出所述高度差。
[0008]優(yōu)選的，所述電氣零位是指所述光固化成型裝置中與所述平衡塊相連的滑塊上的開關(guān)擋片觸發(fā)零位開關(guān)發(fā)出信號時。
[0009]優(yōu)選的，所述平衡塊的坐標具體獲得辦法為:所述光固化成型裝置中的控制器記錄所述電氣零位，然后根據(jù)電機從所述電氣零位轉(zhuǎn)動的圈數(shù)記錄為絕對坐標，根據(jù)所述絕對坐標來計算平衡塊的坐標。
[0010]優(yōu)選的，所述平衡塊的坐標具體獲得辦法為:通過在光固化成型裝置中設(shè)置直線編碼器，將讀數(shù)頭安裝在與所述平衡塊相連的滑塊上，將所述直線編碼器與所述光固化成型裝置中的控制器相連。
[0011]優(yōu)選的，所述樹脂槽內(nèi)的液態(tài)樹脂高度通過設(shè)置在所述樹脂槽上的液位傳感器檢測。
[0012]如上所述，本發(fā)明的用于光固化快速成型的樹脂消耗量檢測方法，具有以下有益效果:采用本方法得到的樹脂消耗量為實際消耗，準確度高，可以準確實測出每個作件的做件成本，成本的價格較為可靠，為3D打印服務(wù)的報價提供了極大的幫助。
【附圖說明】
[0013]圖1顯示為光固化成型裝置示意圖。
[0014]圖2顯示為本發(fā)明中樹脂槽內(nèi)液位調(diào)節(jié)流程圖。
[0015]圖3顯示為平衡塊浸入液態(tài)樹脂內(nèi)的示意圖。
[0016]元件標號說明
[0017]I固定架
[0018]2電機
[0019]31上限位開關(guān)
[0020]32零位開關(guān)
[0021]33下限位開關(guān)
[0022]4滑塊
[0023]41開關(guān)擋片
[0024]5連接板
[0025]6平衡塊
[0026]7液位傳感器
[0027]8樹脂槽
[0028]9三維打印工作平臺
[0029]SI ?S5步驟
【具體實施方式】
[0030]以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。
[0031]請參閱圖1至圖3。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實施的范疇。
[0032]本發(fā)明提供一種用于光固化快速成型的樹脂消耗量檢測方法，樹脂消耗量檢測方法利用光固化成型裝置來完成。本光固化成型裝置為現(xiàn)有的生產(chǎn)裝置，在此只介紹與本檢測方法相關(guān)的結(jié)構(gòu)部分:如圖1所示，光固化成型裝置包括:盛放樹脂用的樹脂槽8，架設(shè)在樹脂槽8上的固定架1，用于完成三維打印的三維打印工作平臺9，帶動三維打印工作平臺上下運動的Z軸升降機構(gòu)，Z軸升降機構(gòu)安裝在上述固定架I上，以及調(diào)節(jié)樹脂槽8內(nèi)液態(tài)樹脂液位高度的平衡塊6，該平衡塊6通過連接板5與滑動設(shè)在上述固定架I上的滑塊4相連，該滑塊4與Z軸升降機構(gòu)里的電機2相連，電機2帶動滑塊4上下運動來調(diào)節(jié)平