[发明专利]基于DLP的可分区光固化3D打印成型方法、系统及设备

说明书

技术领域

本发明涉及增材制造领域，具体涉及基于DLP的可分区光固化3D打印成型方法、系 统及设备。

背景技术

3D打印技术，亦可称为增材制造技术，通过自动化数控逐层材料累积的过程实现 三维模型的打印。相对于传统的加工技术而言，3D打印技术不需要另行制作模具，直接加 工出成品。而且能够克服传统机械加工无法实现的特殊结构障碍，可以实现任意复杂结构 部件的简单化生产，可以自动、直接、精确地将将设计思想从CAD模型，转化为具有一定功 能的模型或器件。

目前，3D打印技术按照成型原理可以分为：熔融沉积技术FDM、激光选区烧结成型 技术SLS、光固化液态树脂选区固化成型技术SLA等。其中SLA则通过激光扫描固化光敏树 脂成型，每一层固化的剖面是由零件的三维CAD模型软件分层得到，直至最后得到光敏树 脂实体模型。然而，由于该SLA快速成型制造技术都存在着只能扫描小区域，由点到线、再由 线到面的过程，制造时间长是其缺陷。

DLP投影成像技术是使用数字微镜元件(DigitalMicromirrorDevice,DMD)控 制对光的反射来实现的。数字微镜元件可视为一镜面。这面镜子是由数十万乃至数百万个 微镜所组成的。每一个微镜代表一个像素，图像就由这些像素所构成。每一个微镜可独立受 控以决定是否反射光线到投影镜头。最终，整面镜子反射出所需的光束图像。DMD应用在3D 打印中有很多优点，比如它可以处理405nm以下的紫外光而不用担心受到损害，但是由于 DMD芯片分辨率有限却制约其发展，造成了DLP投影成像技术零件成型尺寸较小的缺陷。比 如，目前的DMD常用的分辨率为1130×750。但是，这个分辨率在3D打印中只能产生113× 75mm面积的零件，明显限制了其应用。

发明内容

为解决上述技术问题，我们提出了基于DLP的可分区光固化3D打印成型方法、系统 及设备，其基于DLP投影成型技术，不仅能够实现零件的快速制造，减少成型时间，而且在保 证零件完整加工过程的基础上，也能够加工大尺寸零件。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提出了一种基于DLP的可分区光固化3D打印成型方法，其包括如下步骤：

1）将待打印零件的3D物理模型进行切片，得到模型的所有二维截面层的平面数据；

2）以DLP投影系统照射的区域为单位对得到的其中一二维截面层的平面数据进行均匀 分区，得到若干个待投影二维截面层的平面数据区域；其中，所述DLP投影系统包括DLP投影 机，将所有二维截面层的平面数据以DLP投影系统照射的区域为单位均匀分区，然后再基于 已均分的所有二维截面层的平面数据以便所述DLP投影系统照射；

3）对若干个待投影二维截面层的平面数据区域进行电信号转化，得到相应的若干个 DLP投影数据区域；

4）计算机控制系统控制任意一个DLP投影数据区域在设定的照射时间内对树脂槽内的 工作面进行固定角度照射，得到任意一个DLP投影数据区域相对应的模型光固化成型；

5）重复上述步骤4），直到完成所述的其中一二维截面层的平面数据的光固化成型；

6）重复上述步骤2）、3）、4）、5），直到完成模型的所有二维截面层的平面数据的光固化 成型。

优选的，所述计算机控制系统包括软件控制模块和DLP控制模块，根据软件控制模 块设置的各个待投影二维截面层的平面数据区域的照射顺序，DLP控制模块控制DLP投影系 统在X、Y方向上移动，并带动相应的DLP投影数据区域在树脂槽内的工作面上进行固定角 度、固定时间的照射以便完成模型的光固化。

优选的，所述计算机控制系统还包括照射电源开关模块，用以控制任一DLP投影数 据区域的照射开始时间和结束时间。

优选的，所述DLP投影的光源是紫外光、红外光中的一种。

本发明还提出了基于DLP的可分区光固化3D打印成型系统，其包括：

切片模块，用以将待打印零件进行切片分层，得到模型所有二维截面层的平面数据；