[发明专利]一种光固化3D打印机以及3D打印方法

说明书

一种光固化3D打印机及3D打印方法，其中3D打印机包括：用于容纳液态光敏树脂的储存单元和布置于所述储存单元下方的光源(10)，其中，所述光源(10)发射的光线波长为420～460nm，所述储存单元的底部配置成显示以遮挡所述光线的遮光区域和透过所述光线的透光区域组成的图案。

技术领域

本发明涉及3D打印机领域，特别涉及采用LCD显示单元及420～460nm光源的光固化3D打印机。另外，还涉及3D打印方法。

背景技术

在3D打印技术中，较为常见的是光固化快速成型技术，其利用液体状态的光敏树脂(UV)在光照下发生聚合反应，以光源按照待固化实体的截面形状进行照射，使液态光敏树脂逐层固化成型后累积叠加，最终形成固化实体。

目前，基于上述原理的光固化快速成型装置主要包括选择性激光固化装置(SLA，又称立体光固化成型装置)和掩膜光固化装置(DLP)。

选择性激光固化装置采用405nm波长的特定强度的激光聚焦至液态光敏树脂表面，使其按照由点到线、由线到面的顺序固化，从而完成一个待打印物体的横截面薄层。随后，再按照这种方式固化另一横截面薄层，使先后固化的横截面薄层相互叠加，最终完成一个待打印的三维物体。这种基于SLA技术的3D打印装置由于采用上述固化程序，因此在打印大型三维物体或打印多个三维物体时，速度缓慢，效率低。

掩膜光固化装置采用DLP投影仪在液态光敏树脂上投射待打印物体某一横截面的二维图形，使液态光敏树脂按照该图形固化出相应形状的薄层。之后，固化的薄层一层层地粘附累加，从而形成固化的打印物体。掩膜光固化装置能够快速打印较大三维物体，并具有较高的分辨率。但是，由于需要采用DLP设备，因此其价格昂贵，非一般消费者能够购买使用。

另外，无论是选择性激光固化装置还是掩膜光固化装置，都具有复杂的光路，导致其在打印时具有较长的延时，从而降低了固化效率。

再一种光固化打印机采用LCD液晶显示单元显示待打印物品的横截面图案。采用波长300nm～700nm的光源照射LCD液晶显示单元，光线透过LCD显示单元后，使树脂池中的液态光敏树脂固化成相应的形状，但是其使用寿命很短。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种光固化3D打印机，包括：用于容纳液态光敏树脂的储存单元和布置于所述储存单元下方的光源，其中，所述光源的发射的光线波长为420～460nm，所述储存单元的底部配置成显示以遮挡所述光线的遮光区域和透过所述光线的透光区域组成的图案。

在本发明的一些实施方式中，所述储存单元包括池和LCD显示单元，其中所述池的底壁是至少透明的，所述LCD显示单元覆设于所述池的底壁上方或下方。

LCD显示单元的安装位置不受条件限制，只要能够使光源所发出的光线透过LCD显示单元和池体底壁，以使液态光敏树脂固化即可。具体而言，为了便于对LCD显示单元进行检修，可以将其覆设在池体底壁的外表面，以使检修人员能够方便的进行修理操作。为了避免LCD显示单元受到外力碰撞发生损坏，也可以将其覆设在池体底壁的内表面。另外，还可以使LCD显示单元代替池体底壁。

在本发明的一些实施方式中，其中，所述光源包括：用于发射420～460nm光线的发光元件；用于所述发光元件的聚光元件；以及设置于所述聚光元件和发光元件上方的透镜，所述聚光元件和透镜配置成能够均匀和平行所述发光元件发出的光线。

聚光元件可以使用反光碗，以使光源向周边发出的光线能够聚集在一起，再通过透镜使多条光线平行的照射LCD显示单元。这种设置方式不但提高了对光线的利用率，而且简化了光路结构，从而使整个光固化3D打印机重量轻，体积小

在本发明的一些实施方式中，其中，所述光源还包括：设置于所述发光元件下部的散热元件；以及设置于所述散热元件周边的用于向所述散热元件吹送冷空气的鼓风元件。