[发明专利]基于反射型液晶光阀的光固化快速成型装置及成型方法

说明书

技术领域

本发明属于光学立体成型制造技术领域，涉及一种光固化成型装置，具体涉及一种基于反射型液晶光阀的光固化快速成型装置，本发明还涉及利用该装置进行零件光固化成型的方法。

背景技术

零件的快速成型技术，是利用材料累加成型原理，根据所需成型零件的三维CAD模型，直接制作出该实体零件的一种先进的制造技术。

目前应用的快速成型方法，主要有光固化法(Stereolithography)、层叠法(LOM)、烧结法(SLS)、熔焊法(FDM)和3D印刷法(3D-Printer)等。

光固化法，利用光敏树脂被紫外激光照射后发生固化的原理，进行材料累加成型，具有成型精度高、表面光洁度好、材料利用率高等特点，可用于制作具有中空和精细结构的零件。

传统光固化法是将激光束聚焦后，利用扫描系统对液态树脂进行矢量扫描，由扫描线粘结成扫描面，完成零件截面的固化成型。但由于使用激光器和精密光束扫描系统，导致制作成本高、固化效率低。

为降低制作成本、提高固化效率，开发出了利用掩模对零件截面视图整个层面进行曝光固化的快速成型技术。该技术具有整层曝光时间短、成型速度快、成型效率高、可使用非激光光源、系统造价低的优点。

文本《光学立体造型方法及装置》(申请号03120183.0，公开号CN1443636，公开日2003.09.24)，提出了一种利用掩模实现快速成型的方法及该方法中应用到的成型装置。其装置中采用液晶挡板(LCD)或数字微反射镜挡板(DMD)布置成二维的面状制图掩模，通过供给光及前期制图掩模可与该制图掩模的移动相连动而改变掩模图象，由此，在前期光固化树脂组合物的表面，形成具有预定断面形状的前期光固化层。

文本《采用投影技术的快速成型方法》(申请号200410009731.9，公开号CN1769032，公开日2006.05.10)，公开的一种采用投影技术的快速成型方法，利用包括LCD模式和DMD模式的投影机，将获取的一组物体模型二维切片信息的图形数字信号，转化为光学信号，然后以静态图形直接照射到光敏树脂的液面，使其固化。

《数字投影光固化快速成型装置与方法》(申请号200610042853.7，公开号CN1850494，公开日2006.10.25)，公开了一种数字投影光固化快速成型装置及使用该装置进行光固化快速成型的方法。该装置采用数字投影仪(Digital Light Processing，DLP)接受来自计算机的图象数据，并且按照设定的曝光方式将图形投影到树脂表面，产生固化。

上述现有技术公开的装置中，使用的投影机或投影仪均采用液晶挡板LCD和数字微反射镜挡板DMD，分辨率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于反射型液晶光阀的光固化快速成型装置，不仅具有较高的分辨率，而且成本低、效率高。

本发明的另一目的是提供利用上述装置进行零件光固化成型的方法。

本发明所采用的技术方案是，一种基于反射型液晶光阀的光固化快速成型装置，包括计算机，计算机分别与图形发生器和蠕动泵相连，蠕动泵与树脂槽相通，树脂槽内设置有升降工作台，升降工作台可沿树脂槽的内壁移动，图形发生器位于升降工作台的上方。

本发明所采用的另一技术方案是，一种利用上述装置进行快速光固化成型的方法，按以下步骤进行：

步骤1：采用计算机将所需成型零件的3D模型分层处理，得到零件模型各分层截面数据，并将该数据发送给与计算机相连的图形发生器；

步骤2：采用计算机控制设置于树脂槽内的升降工作台下降，同时，利用计算机控制蠕动泵，由蠕动泵将液态光敏树脂输送至通过管道与其相通的升降工作台的上表面，在升降工作台的表面形成一层一定厚度的液态光敏树脂层；

步骤3：图形发生器依据计算机提供的零件模型的截面数据，生成零件各分层截面的光学数字视图，并将该光学数字视图投射到位于图形发生器下方的升降工作台上表面的铺设的液态光敏树脂层，对液态光敏树脂进行曝光固化，形成零件当前截面的光固化树脂层；

步骤4：设置于树脂槽内的升降工作台下降一层液态光敏树脂层的厚度的距离；

步骤5：蠕动泵给位于升降工作台上正在制作的零件已固化的树脂层表面敷设一层新的液态光敏树脂层，并保证该液态光敏树脂层的厚度均匀，表面平整；

步骤6：重复步骤3至步骤5，直至计算机(2)对需成型零件的所有分层截面在光敏树脂上得以固化，即完成整个零件(6)的光固化快速成型。