[发明专利]一种基于光固化的3D打印装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于光固化的3D打印装置及方法，利用打印过程中光机需要在每层固化完毕后停止照射的时间段，在料盒与光机之间设置能够移动的加热机构，当光机关闭时，运动件带动连接件与热辐射装置，热辐射装置移动到需要对料盒加热的位置并对其进行加热，当光机开启时，运动件、连接件与热辐射装置静止在光机光照未覆盖的区域内，本发明与现有技术相比，具有以下的优点：热辐射装置能够在打印过程中移动到料盒下方的需要加热的位置，直接对固化发生面以及其四周的光敏树脂进行加热，加热方式更加高效，能够提高光敏树脂回流的速度，从而提高打印效率，且热辐射装置的位移轨迹能够根据打印面幅的大小进行调节，使得本技术方案适用性更广。

技术领域

本发明涉及3D打印行业，具体讲是一种基于光固化的3D打印装置及方法。

背景技术

光固化3D打印(Stereo Lithography Appearance，SLA或SL)主要是使用光敏树脂作为原材料，利用液态光敏树脂在紫外激光束照射下会快速固化的特性。光敏树脂一般为液态，它在一定波长的紫外光(250nm～400nm)照射下立刻引起聚合反应，完成固化。

具体的光固化3D打印的过程是：首先将预打印件的三维模型进行图层切片，然后通过光照射光敏树脂表面，使其固化成薄薄的一层固体，光固化的光敏树脂即为每一层的图层切片的图案，而已经固化完成的部分被附着在成型台上，成型台连有运动机构，能够带动固化部分与光照射面拉开一定距离(通常是每次移动十几个微米)，成型台带动固化部分移动的时间段内光照停止，然后在上一层固化树脂的基础上再进行下一层的照射和固化，经过层层固化叠加之后，最终就形成一个完整的预打印件。

为了提高光固化打印的效率，趋向于同时打印多个预打印件，以及打印更加大型的结构体，故光固化打印机的打印面幅需要增大。以及为了满足市场对于光敏树脂固化后机械性能的多种要求，特别是对高弹性树脂材料的需求，那么未固化状态的光敏树脂的粘度将会提高。光固化打印机的打印面幅的增大，以及液态光敏树脂粘度的提高将会给光固化3D打印带来一定的难度，其中需要解决的技术难点是：当上一层固化完毕，成型台带动固化部分与光照射面拉开一定距离后，需要等待液态光敏树脂回流，将上一层固化部分所占的空间填充后才可以进行下一层的光固化，故打印面幅的增加，造成光固化成型面面积增加，树脂回流的空间也随之增大，而且光敏树脂粘度增高，其流动性降低，树脂回流的速度也降低，故降低整体的打印效率。

而液态光敏树脂粘度的特性与其温度有关，其粘度随着温度的升高而降低。故对于打印中的液态光敏树脂进行加热能够有效解决以上问题。但是现有技术中常见的操作有，在光敏树脂料盒边缘固定一加热设备，由于该加热设备不能对光源光路产生干扰，所以加热设备的位置一般设置在料盒的边缘，这样加热方式不仅耗能高、效率低，而且会造型加热不均匀的情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种新的加热机构，特别适用于大面幅的光固化3D打印机，该加热机构应用在光固化3D打印机后，在打印过程中对于光敏树脂进行高效、直接且均匀地热辐射，降低光敏树脂粘度，加快其回流速度，使得打印效率得到提高。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种基于光固化的3D打印装置，包括控制系统、成型台、料盒、光机以及一用于固定的机架，所述成型台、料盒以及光机可与机架连接或可拆卸连接，所述料盒具有可透光面，该可透光面朝向光机，该料盒内填充有用于光固化3D打印的光敏树脂，所述成型台用于附着光敏树脂受到光机照射后发生光固化所形成的固化层，还包括加热机构，所述加热机构包括运动组件和热辐射装置，该运动组件包括固定件、运动件与连接件，所述固定件与机架连接，所述运动件与固定件为可动连接，该固定件限定了运动件的移动路径，所述热辐射装置通过连接件与运动件连接，所述运动件连有电机，该电机与控制系统联通，当电机开启时，运动件带动连接件与热辐射装置在固定件限定的移动路径上进行位移，当电机关闭时，运动件、连接件与热辐射装置静止在光机光照未覆盖的区域内。