[发明专利]一种光固化树脂液位控制装置及方法

说明书

本发明公开了一种光固化树脂液位控制装置及方法，通过利用连通器原理实时对工作气体的气压进行测量与控制，从而弥补光固化过程中液料体积的变化，并保持工作液位的恒定。本技术方案简便、结构简单，不使用填充块和刮刀装置，可有效实现快速补料和打印液面的快速平坦化；并且在调节过程中抑制了机构大幅度动作，或液体剧烈流动对液面平稳性的不利影响，液位控制精度高、液面稳定时间短。

技术领域

本发明属于机电、液压控制技术领域，具体涉及一种光固化树脂液位控制装置及方法。

背景技术

为了提高树脂光固化三维打印技术的打印速度，现有技术中如图1所示，通常使用成像元件如DLP投影机、激光扫描成像机等光机设备1，将待加工图像投射到由重力作用形成的液槽2的上液面3，在工作平台4实现单层固化，并通过升降机5的步进下降，配合成像元件的逐层投射，实现三维物体的逐层叠加成形。这样的技术方案既可以提升三维打印的工作效率，又可以规避大成形面与固态成像面的剥离难题。

但是在实际的三维打印过程中，光固化树脂由液体转化为固体时，存在一定比例的体积收缩，导致树脂液面下降。因此，在每层投影之前，务必要及时补液，以维持树脂液位恒定，从而确保各层光固化的均匀性。现有技术中会引入填充块和刮刀，来协同解决上述问题。如图2所示，到打印一层之后，工作平台下降一个打印层的高度，此时直线致动器6控制填充块7浸入液槽中液体的相对深度，填充块排开的液体体积用于补偿液面层固化所导致的体积收缩，即进行补液，并调整液面至原始位置；同时，刮刀8刮过上液面，用于强迫液体表层流动，促进液面平坦化。

填充块和刮刀的使用虽然可以使得液面平坦化，但也同样会引入新的技术问题。首先填充块只作用在液槽的局部区域，其浸入的体积变化量要扩散到整个液面，需要较长的等待时间，液体粘度越高则等待时间越长；其次，液位的精确控制还需要精确的液位传感器与直线致动器配合，通过负反馈控制才能实现，而液体特别是高透明度液体的液位精确测量难度高、代价大；并且刮刀工作时，其与液体直接接触，容易产生泡沫、纹波以及材料污染。

因此，为了避免由于引入填充块所带来的技术问题，必须使用其它方式控制树脂液料液位或进行补液。目前，在光固化三维打印技术领域，还缺少一种方案简便、结构简单，或者不使用填充块和刮刀的技术方案，来实现快速补料，和打印液面的快速平坦化。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种方案简便、结构简单，能实现光固化三维打印树脂液位控制，且液面快速平坦化的液槽装置。

本发明的技术方案如下：

一种光固化树脂液位控制装置，包含连通式液槽、升降台、打印基板、成像元件、恒压控制器、液槽盖；所述连通式液槽包含第一开口侧和第二开口侧，所述第一开口侧与第二开口侧通过连通通道连通；所述第一开口侧上部设置有成像元件，所述升降台和打印基板设置在第一开口侧内部；所述第二开口侧设置有恒压控制器和液槽盖，所述液槽盖位于第二开口侧上部；当连通式液槽内液料液面高于连通通道的水平高度时，成像元件与第一开口侧内液料液面之间的空间为第一压力室，所述液槽盖与第二开口侧内液料液面之间的空间为第二压力室；所述第一压力室内密封有定量的工作气体；所述恒压控制器连接有进气管和排气管，所述进气管与排气管与第二压力室连接；所述恒压控制器通过调节第二压力室的气压，控制第一压力室内工作气体的气压。

优选的，所述成像元件选自LCD显示器、OLED显示器、DLP投影装置或激光束扫描装置中的至少一种。

优选的，所述工作气体选自空气、氮气或惰性气体中的至少一种。

优选的，所述第一压力室内设置至少一个气压检测器，所述气压检测器测量工作气体的气压。

优选的，所述至少一个气压检测器与恒压控制器电连接。

优选的，所述工作气体，在光固化工作过程中气压恒定。