[发明专利]一种光固化型3D打印装置

说明书

本发明提供了一种光固化型3D打印装置，包括：壳体，所述壳体内盛放有用于成型工件的液态光敏树脂，其中所述壳体内部为低气压环境；升降平台，设于壳体内，用于承载成型工件；驱动机构，驱动所述升降平台做升降运动；光学系统，位于所述壳体的下方，可照射出光束图案，使壳体内底部的一层光敏树脂被可控固化。

技术领域

本发明涉及三维(3D)打印装置，尤其是涉及一种光固化型3D打印装置。

背景技术

3D打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件将模型分层，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削等方式生产最终成品不同，3D打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。

目前3D打印技术的成型方式仍在不断演变，所使用的材料也多种多样。在各种成型方式中，光固化法是较为成熟的方式。光固化法是利用光敏材料(通常为光敏树脂)被紫外激光照射后发生固化的原理，进行材料累加成型，具有成型精度高、表面光洁度好、材料利用率高等特点。

图1为一种光固化型3D打印装置的基本结构示意图。该3D打印装置100包括用于容纳光敏树脂的盛液槽110、用于使光敏树脂固化的光学系统120、以及用于连接成型工件的升降平台130。光学系统120位于盛液槽110下方，并可照射光束图案使盛液槽110底面的一层光敏树脂被固化，固化后的光敏树脂将粘结在升降平台130的底面。每次光学系统120照射光束图案致使一层光敏树脂固化后，升降平台130都会略微上升以提拉固化的那层光敏树脂，并允许仍为液态的光敏树脂流入到盛液槽110的底部接触层和已固化树脂之间等待下一次照射。如此循环，从三维模型的最顶层至最底层逐层打印，累加得到成型的三维工件。

在升降平台130提升的过程中，已固化树脂与盛液槽110底面的接触层之间没有空气间隙，已固化树脂被大气压力压在接触层上。在大气压所形成的阻力和光固化树脂和盛液槽底面的固有粘接力的双重作用下，升降平台130提升时很难将已固化树脂一起提升，部分固化的树脂会留在盛液槽110底面，导致成型工件出现缺陷。可以通过在盛液槽110底面增加不粘层来缓解光固化树脂和盛液槽110底面的固有粘接力，但是当曝光面积较大时，大气压力将会是造成盛液槽110底面的接触层和已固化树脂难以分离的主要原因，特别是在进入微米-纳米尺度，对接触层要求极高，必须使用玻璃等硬质材料为接触层，大气压力造成的压力无法通过剥离释放，这一问题更加明显。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光固化型3D打印装置，以降低升降平台的提升压力，保证成型工件的完整性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光固化型3D打印装置，包括：壳体，所述壳体内盛放有用于成型工件的液态光敏树脂，其中所述壳体内部为低气压环境；升降平台，设于壳体内，用于承载成型工件；驱动机构，驱动所述升降平台做升降运动；光学系统，位于所述壳体的下方，可照射出光束图案，使壳体内底部的一层光敏树脂被可控固化。

在本发明的一实施例中，所述壳体的底部具有一接触层，所述接触层为不粘材料。

在本发明的一实施例中，所述驱动机构为步进或伺服电机，所述步进或伺服电机通过丝杠连接至所述升降平台。

在本发明的一实施例中，所述驱动机构位于所述壳体内部液态光敏树脂的上方，所述壳体上设有真空孔，所述真空孔连接至真空泵，所述真空泵用于将所述壳体内部抽低于大气压力的低气压或真空。

在本发明的一实施例中，所述真空孔还连接至一真空计，所述真空计用于测量所述壳体内部的真空度。