[发明专利]一种制作3D产品的方法及其装置

说明书

技术领域：

本发明涉及三维产品的制作方法及其设备技术领域，特指一种制作3D产品的方法及其装置。

背景技术：

3D打印机在这几年得到飞速的发展，现有3D打印机在工作前首先需要利用计算机进行建模，然后将建成的三维模型进行分层的“切片”处理，然后自下而上逐层“打印”每层切片，从而最终形成与所建模型相同的3D产品。根据这一原理，目前的3D打印技术主要包括以下两种，SLA立体光固化成型方式和热熔材料喷涂打印方式。下面将对这两种3D打印技术进行介绍。

立体光固化成型方式制作3D产品的原理是，首先，通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动；其次，激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；然后，升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型，最后，将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。SLA技术主要用于制造多种模具、模型等；还可以在原料中通过加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度较快，精度较高，但由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。

另一种热熔材料喷涂打印纺织的原理与传统的喷墨打印机原理类似，所不同的是，这种3D打印机所使用的“墨水”为一种热熔材料，比如热熔蜡、热熔胶。通过打印机构将熔融的热熔材料喷涂在打印平台上，进行逐层的“打印”，当热熔材料被喷涂出来后，其将迅速的固化。经过不断的逐层“打印”，最终形成所需要的三维物体。这种三维打印技术相对来说制作工艺简单，并且随着三维机械臂的发展，技术已经成熟，但是其制作精度受制于材料等因素的限制，精度难以达到工业级别，并且其只能制作体积较小的产品。

本发明人一直致力于热熔材料喷涂3D打印机的技术开发，并结合上述两种3D打印技术的优点，提出以下技术方案。

发明内容：

本发明所要解决的第一个技术问题就在于克服现有技术的不足，提供一种制作3D产品的方法。本方法是将立体光固化成型方式和热熔材料喷涂打印方式的优点结合，提出一种新的3D产品的制作方法，该方法不仅具较高的精度，并且制作成本较低。

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：该方法是将被制作的3D产品进行分层切面处理，并逐层制作每层的切面，随着切main的不断叠加形成所要制作的3D产品，其包括以下步骤，第一步，在一个容器中注入适量的UV树脂，在该容器中设置一个可调整水平面的打印平台；第二步，通过设置在容器旁边的注入装置向容器中注入比重大于UV树脂的液体，以将UV树脂漂浮在液体上面，并通过增加液体注入量抬高UV树脂的水平面；第三步，通过设置在容器上方的UV点光源对最上层的UV树脂的指定区域进行初步固化作业，其中所述的点光源被安装在一个可在X/Y/Z方向上移动的3D机械臂上；第一次进行初步固化作业时，最上层的UV树脂没过打印平台，即第一次初步固化的指定区域被固定在打印平台上，该第一次被初步固化的指定区域UV树脂为构成所述3D产品的最下层切面；第四步，通过注入装置再向容器中注入一定剂量的液体，令剩余未固化的UV树脂水平面再次抬高额定高度，并利用点光源对抬高部分的UV树脂指定区域进行第二次初步固化作业，以形成倒数第二层切面，且该倒数第二层切面与最下层切面堆叠固定形成一个整体，重复该步骤，直至完成所有切面的初步固化作业，逐层堆叠形成初坯；第五步，再次通过注入装置向容器中注入一定剂量的液体，直至剩余的UV树脂由容器溢出，然后对处于液体中的初坯进行UV光固化作业，令初坯完全固化，形成所需要的3D产品。

进一步而言，上述技术方案中，所述的第五步中，由容器溢出UV树脂直接通过设置在容器旁侧的收集容器进行回收，以减少材料的浪费。

本发明所要解决的第二个技术问题就在于提供一种制作3D产品的装置。本装置结构简单，并且可制作精度较高、体积较大的3D产品。