[发明专利]具有旋转膜的三维打印系统和方法

说明书

3D打印设备包括容纳光固化液体聚合物的罐(20)。可透过的膜(22)形成罐的底部表面。圆形盘(30)布置在膜的下方，并由具有可透过辐射的打印窗口的框架(40)支撑。当膜围绕轴旋转时，通过暴露于辐射(52)而将液体聚合物(82)固化成所需的形状。膜的旋转导致其第一区域旋转退出打印窗口，并且其第二区域旋转进入打印窗口。光源(50)将辐射投射穿过打印窗口、穿过膜的第二区域到光固化液体聚合物中且光固化液体聚合物中的焦平面上，从而固化部分光固化液体聚合物。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年7月10日提交的美国临时申请62/530,806的优先权。

技术领域

本发明涉及通常称为3D打印的三维打印领域，并且特别地涉及具有旋转膜的3D打印系统，该系统通过使膜围绕垂直于膜表面的旋转轴旋转来刷新膜。

技术背景

3D打印变得越来越普遍，其允许在任何设施(例如房间、车库、实验室等)中制造(通常是在很短的时间内)三维物体。通常地，对三维物体的横截面建模并将其保存为数字格式，然后使用这些横截面模型逐层制造三维物体。

以下描述了用于改进3D打印系统设计的技术，该改进的设计提供了可靠性提高、系统组件的使用寿命延长以及更易于使用的优点。

发明内容

在本发明的一个实施例中，3D打印设备包括罐和膜；该罐具有侧壁，并且配置成容纳光固化液体聚合物；该膜可透过光源发射的辐射，其中该膜形成该罐的底部表面。圆形盘布置在该膜的下方，并且该圆形盘也可透过辐射。框架支撑圆形盘，并且框架的基座部分包括可透过辐射的打印窗口。设备还包括用于使膜围绕旋转轴旋转的装置，其旋转轴平行于该辐射的传播方向。

在一些实施例中，该罐侧壁和该膜为一体式形式。另外，该罐侧壁和该膜可以是分开制造的部件，并且该膜摩擦配合到该罐侧壁的下部。

在一些示例中，该膜可透过第一频带内的辐射，该第一频带包括对应于包括在该光固化液体聚合物中的光固化剂的激活频率的一个或多个频率。类似地，该圆形盘可能是对第一频带内的辐射可透过的，该第一频带包括对应于包括在该光固化液体聚合物中的光固化剂的激活频率的一个或多个频率。

优选地，该框架的该基座部分包括圆形边缘，在该圆形边缘上方布置有所述圆形盘，并且其中，所述可透过辐射的打印窗口位于所述圆形边缘的中心附近的位置。

该3D打印设备还可以包含提取板，提取板配置成从其悬挂至少部分地在该光固化液体聚合物内的部分形成的光固化物体。还可存在配置成将光固化液体聚合物从光固化液体聚合物的储液器中输送到罐中的通道。此外，配置为发射辐射的光引擎可以布置在框架的可透过辐射的打印窗口下方。该设备及其各种部件优选地处于基于处理器的控制器的控制之下，该控制器通信地耦合至光引擎和用于使膜旋转的装置，该装置可以例如包括步进电机和具有端部执行器的传动系统，其中由该电机产生的旋转运动通过该端部执行器经由该传动系统传递到该圆形盘。在某些情况下，用于旋转所述膜的装置包括在该框架中并且配置为经由该旋转装置与该罐侧壁之间的磁耦合而向该罐施加旋转运动。

该3D打印设备还包括润滑剂刷，该润滑剂刷配置为将润滑剂散布到所述膜上。这种润滑剂刷可以布置在罐的内部中的、框架上的除了可透过辐射的打印窗口之外的区域上，该区域可以由在该基座部分中的切口形成。该框架还可以包括配置为围绕该罐侧壁的框架侧壁。在一些实施例中，圆形盘可以由硼硅酸盐玻璃制成并且可以摩擦耦合到膜。