[发明专利]一种立体模型的成型设备及其成型方法

说明书

本发明涉及模型成型技术领域，具体涉及一种立体模型的成型设备及其成型方法。本发明提供的一种立体模型的成型设备，包括成型粉末分散装置、液体喷射装置、成型腔、控制装置和驱动装置，成型粉末分散装置包括成型粉末仓、成型粉末输送装置和成型粉末推刮装置，成型粉末推刮装置包括与驱动装置连接的滚筒，液体喷射装置设置在成型腔的开口的上部，成型粉末仓和成型腔内分别设有升降装置，液体喷射装置至少包括一个液体喷头，成型腔上方设有能量投射装置。本发明还提供一种立体模型的成型方法，能使用低分辨率的喷头提高速度和固化液选择的灵活性及降低成本；另外通过投射特定固化能量实现固化，获得更高的分辨率，实现最优的成型效果。

技术领域

本发明涉及模型成型技术领域，具体涉及一种立体模型的成型设备及其成型方法。

背景技术

现有技术中，美国发明专利US5,204,055公开了一种由粉末逐层结合形成立体实体的方法。虽然该专利给出了几个有效的实施方法，但是这些方法比较基础，在成本、速度和精度上还有待进一步改善。

美国发明专利US5,902,441公开了一种粉末含有粘合剂并通过添加液体激活粘合剂使所需粉末逐层粘合成实体的方法。该方法的成型分辨率取决于液体喷头的分辨率。分辨率要求高使得喷嘴尺寸减小，从而喷头的成本增加，可靠性降低，成型速度降低。

中国实用新型专利CN204095145U公开了一种光固化立体成型装置，包括喷粉末材料的长条型喷口、弹性刮片、喷液态光敏树脂的喷嘴、紫外光灯和支撑系统，计算机控制系统和置于粉末给料系统中的粉末，粉末给料系统、液态光敏树脂给料系统和可调紫外光输出系统均与计算机控制系统相连，弹性刮片固定在长条型喷口的下方，支撑系统位于弹性刮片、喷液态光敏树脂喷嘴和紫外光灯的下方。该装置虽然增加了紫外灯，但是并未提出提高成型分辨率的方案。

在以上几种发明中，液体喷头是成型设备的核心，它限制了设备成型分辨率、速度以及可以使用的固化液。高分辨率的液体喷头价格昂贵，而且因为其孔径的尺寸约几十微米，容易阻塞，对喷射的液体要求高。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供立体模型的成型设备及其成型方法，通过低分辨率的喷头将固化液喷到成型粉末上形成固液混合物，然后通过高精度的能量投射装置对低分辨率的固液混合物进行固化，从而获得高分辨率的立体模型。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种立体模型的成型设备，包括成型粉末分散装置、液体喷射装置、成型腔、控制装置和驱动装置，所述成型粉末分散装置包括成型粉末仓、成型粉末输送装置和成型粉末推刮装置，所述成型粉末推刮装置包括与所述驱动装置连接的滚筒，所述液体喷射装置设置在成型腔的开口的上部，所述成型粉末仓和成型腔内分别设有升降装置，所述液体喷射装置至少包括一个液体喷头，成型腔上方设有按照设定的形状将特定固化能量以优于0.5毫米的分辨率尺寸投射到成型腔内成型粉末层上的能量投射装置。进一步地，所述能量投射装置和液体喷射装置设置在运动支架上。

进一步地，所述成型粉末仓和成型腔为开口向上的筒状结构，所述筒状结构的开口并排设置在同一水平面，所述滚筒设置在成型粉末仓和成型腔的开口的上部，所述成型粉末仓的升降装置为固装在第二推杆上沿成型粉末仓内侧壁做往返运动的料板，所述成型腔的升降装置为固装在第一推杆上沿所述成型腔内侧壁做往返运动的成型平台。

进一步地，所述能量投射装置为投影装置或扫描装置。

本发明还提供了一种立体模型的成型方法，所述方法至少包括：

步骤1：将立体模型按照预先设定厚度做切片分层，得到立体模型的若干个具有二维形状的层叠结构图层；

步骤2：在成型平台上按照步骤1所述预先设定厚度铺设成型粉末层；