[发明专利]紫外光固化3D打印机

说明书

技术领域

本发明涉及一种增材制造领域，尤其涉及一种紫外光固化3D打印机。

背景技术

目前，国内外3D打印领域主要分为三大工艺。第一，FDM熔融沉积快速成型工艺；第二，激光烧结式金属成型工艺；第三光固化快速成型工艺。而关于光固化成型技术主要分为两种，一种是SLA光固化，一种是DLP光固化。DLP技术全称叫“数字光投影”技术,是通过控制投影仪进而控制固化反应的进行，光源直接照射在平台反应，每反应一层平台上升一个层片的高度，再固化另一个层面,实现3D打印。SLA技术全称叫“立体光固化成型”，基本原理是使用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面，这样层层叠加构成一个三维实体物件。

上述DLP技术最大优点是光源利用率高，固化能够面成型，速度较快。其缺点是光机寿命短，成型面积小，由于投影仪的菲镜作用光源在后菲镜起了放大作用，导致像素分布不均匀，使四周像素低从而平台四周光源会有变形，此变形与成型面积成正比关系，成型面积越大四周变形越大，因而四周的成型精度差。SLA技术最大优点是成型精度高，但是由于成型方式是由激光点成型相对面成型，因而成型速度很慢，成型效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够大尺寸成型、成型速度快且精度高的紫外光固化3D打印机。

为了实现上述目的，本发明提供的紫外光固化3D打印机包括机架、打印平台、升降装置、光敏树脂槽、LCD液晶显示屏、紫外光源及控制系统，所述升降装置设置于所述机架上，所述升降装置连接所述打印平台，以使所述打印平台步进式地移动，所述光敏树脂槽设置于所述打印平台的下方，所述LCD液晶显示屏设置于所述光敏树脂槽的底部，所述紫外光源设置于所述LCD液晶显示屏的下方；所述升降装置、LCD液晶显示屏及紫外光源分别与所述控制系统电连接；通过控制所述LCD液晶显示屏的遮光面及透光面，以使位于所述打印平台表面的光敏树脂发生紫外光固化，实现3D打印。

与现有技术相比，由于本发明通过在所述光敏树脂槽的底部设置LCD液晶显示屏，利用LCD液晶显示屏能通过电压来改变液晶材料内部分子的排在列状况，从而以达到遮光和透光的目的，因此，通过在电脑系统内将模型切片后，分成多个不同横截面的固化片，从而可以根据每一个固化片的横截面控制LCD液晶显示屏形成与固化片的横截面相同的透光面，使得紫外光线可以从该透光面向所述打印平台表面照射紫外光线，进而达到对打印平台表面附近的光敏树脂固化的目的；由于所述LCD液晶显示屏具有过滤与其本身的偏振光片不平行的光线的透光特性，因此，其透出的光线是平行光线，使得打印平台的表面四周的光线均匀且不变形，从而使整体固化得更均匀，固化精度高，而且能够成型大尺寸的模型；另外，由于所述LCD液晶显示屏透出的是面光源，因此，其成型速度很快，成型效率高。

较佳地，所述LCD液晶显示屏与所述紫外光源之间设有聚光罩。所述聚光罩可以使紫外光源发出的光线聚集于所述LCD液晶显示屏的方向，以提高光敏树脂的光固化效率。

较佳地，所述光敏树脂槽的底部设有离型膜。

较佳地，所述升降装置包括步进电机、滚珠丝杠及滑块，所述步进电机的输出端与所述滚珠丝杠连接，所述滑块螺纹连接于所述滚珠丝杠，所述打印平台固定于所述滑块。

较佳地，所述紫外光固化3D打印机还包括散热装置，所述散热装置设置于所述紫外光源的下方。设置所述散热装置可以保证所述紫外光源在正常的温度下工作，防止温度过高烧坏所述紫外光源。

较佳地，所述光敏树脂槽内设有第一液位检测传感器，所述第一液位检测传感器与所述控制系统电连接。设置所述第一液位检测传感器可以对所述光敏树脂槽内的光敏树脂量进行检测，防止光敏树脂量过多或过少。

较佳地，所述紫外光固化3D打印机还包括光敏树脂回收系统，所述光敏树脂回收系统包括储存装置、输送装置及回收装置，所述输送装置的输入端及输出端分别与所述储存装置及所述光敏树脂槽连通，所述回收装置的输入端及输出端分别与所述光敏树脂槽及所述储存装置连通。由于光敏树脂材料曝光在日光下容易导致硬化，并且该材料具备一定的毒性，在不使用的状态下需要对其进行封闭保存，因此，设置光敏树脂回收系统既可以避免浪费材料，又保证使用的安全性。