[发明专利]一种面成型3D打印方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及快速成型技术领域，尤其是涉及一种面成型3D打印方法和系统。

背景技术

3D打印（3D Printing）最早由美国麻省理工学院的Jim Bred和Tim Anderson提出，他们基于一台普通的喷墨打印机设计出一台可粘接粉末的设备，该设备也成为最早的3D打印机。2009年3月在美国华盛顿举行的叠层制造发展研讨会（Roadmap for Additive Manufacturing (RAM) Workshop）上，正式确定使用叠层制造（Additive Manufacturing, 缩略词为AM）一词来称呼3D打印技术，并就未来10年快速成型技术的发展做出了规划。目前主要的叠层制造技术包括选择性激光烧结技术（Selective laser sintering，缩略词为SLS ），立体光刻成型技术（Stereolithography, SLA）,熔融沉积成型技术（Fused Deposition Modeling, 缩略词为FDM）等。选择性激光烧结技术使用高能量激光束对各种粉末材料进行烧结，所选用的粉末材料包括塑料、金属、陶瓷、玻璃等。立体光刻成型技术采用具有一定光强的激光束照射液态光敏树脂，树脂在光照下迅速固化形成所需形状。目前国际上美国的3D system公司在该领域具有较强的研发实力。熔融沉积成型技术则是通过喷头挤压被加热熔化后的热塑材料成型，该技术由美国的Stratasys公司发明，其在该领域具有较大的市场优势。另外，因为FDM具有成本低的优势，目前国内市场上的3D成型设备以该技术为主。叠层制造技术（AM）在美欧已广泛应用于汽车、家用电器、计算机、航空航天、医学、建筑、科研等领域。AM技术已发展形成一个新产业，统计资料表明，近三年来，AM的市场营销以59%速度递增。

但是，目前快速成型技术的关键设备的引进价格昂贵，设备维修价格高、响应慢的缺点。而低价格设备的制作精度则非常不理想，例如：1500美元左右的设备，其精度大概是0.25mm。    

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种高精度、低成本、高效率的面成型3D打印方法和系统。

本发明的技术问题通过以下技术手段予以解决：

一种面成型3D打印方法，包括以下步骤：

S1、对要打印的产品进行3D建模，将建成的三维模型分割成多层截面图形；

S2、在盛液箱中装预定量的液态光固化材料，将打印平台置于盛液箱中并使打印平台位于液态光固化材料的液面之下，且打印平台的初始位置与液态光固化材料的液面的距离等于单层打印厚度；

S3、利用数字微型镜片设备将所述截面图形的第一层截面图形投影到打印平台，从而使得位于打印平台上方的液态光固化材料固化形成产品的第一层截面部件；

S4、控制打印平台向下移动单层打印厚度的距离，然后再依照步骤S3的方式投影第二层界面图形进行打印形成产品的第二层截面部件，如此循环控制打印平台和数字微型镜片设备直至产品打印完成。

优选地：

所述步骤S2还包括：在液态光固化材料的液面上方设置透明的压板装置用于压制液面从而保证液面平整。

所述压板装置与液面接触的表面设有防粘连层。

所述单层打印厚度为10-100微米。

一种面成型3D打印系统，其特征在于，包括：盛液箱、打印平台、打印平台驱动单元、图像投影单元、和控制单元；

所述盛液箱用于盛放液态光固化材料；

所述打印平台具有位于所述盛液箱中的工作位；

所述打印平台驱动单元与所述控制单元连接，用于在所述控制单元的控制下驱动所述打印平台在所述盛液箱中上下移动；

所述图像投影单元包括光源、数字微型镜片设备和聚焦透镜，所述数字微型镜片设备与所述控制单元连接，用于在所述控制单元的控制下利用光源形成投影图像，所述聚焦透镜用于将来自数字微型镜片的投影图像聚焦在所述打印平台上；

所述控制单元用于根据要打印的产品的界面图形控制所述数字微型镜片设备进行投影，以及控制所述驱动单元驱动所述打印平台在所述盛液箱中上下移动。

优选地：

还包括压板装置，该压板装置包括透明压板，该透明压板固定在所述盛液箱中。

所述透明压板下表面设有防粘连层。

所述打印平台的每次移动距离为10-100微米。

所述驱动单元的动力装置为步进电机。