[发明专利]一种多材料LCD数字投影3D成型装置

说明书

本发明公开了一种多材料LCD数字投影3D成型装置，在机架平台上布置有长行程位移导轨、投影系统、电动转台、超声清洗池以及XY平面照相系统。其中，长行程位移导轨布置有位移平台、Z向转移台、基体，实现3D成型对象的下成型；投影系统包括镜头、投影光机、光机基座、UV反射镜，实现LCD数字投影；电动转台上设置有转盘，可实现石英玻璃皿的切换；超声清洗池设置有清洗器皿，用于清洗工件；XY平面照相系统用于观察工件成型情况。本发明具有成型面精度高，结构简单，成本低，光敏树脂材料通用，可成型具有多种材料嵌套的零部件，且可同时成型多个零部件而不牺牲速度等优点。

技术领域

本发明属于快速成型技术领域，尤其是涉及一种多材料LCD数字投影3D成型装置。

背景技术

近年来，随着生物工程、光电、新能源、机械、航空航天等领域的快速发展，为优化产品性能并实现复杂功能，各类具有复杂结构且由多种材料构成的精密零部件在上述领域产品中的应用日趋广泛。而3D成型技术以其自动、快速、直接、精确，无需传统刀具、夹具及模具的特点，成为制备多材料复杂结构精密零部件的重要手段。常用的3D成型技术有熔融沉积成型(FDM)、选择激光烧结(SLS)和光固化3D成型(SL)。其中，熔融沉积成型(FDM)的易用性高，但成型精度显著低于光固化工艺；选择激光烧结(SLS)可成型力学性能较好的工件，但成本很高；光固化3D成型(SL)则具有成型速度快、特征尺寸小、可宏微跨尺度成型的优点。目前的光固化3D成型(SL)设备，主要通过数字微反射镜阵列(DMD)作为动态掩膜，将数字化影像信号逐层投影至液态光敏树脂材料，并使其逐层固化成型。然而，该种光固化3D成型方式的设备结构较为复杂、成本较高，且多用于单种材料零部件的成型。因此，研发结构简单、成本低，且适用于多材料复杂结构精密零部件成型的光固化3D成型设备与工艺，成为3D成型领域研发的热点。

发明内容

针对上述现有光固化3D成型方式中存在的设备结构复杂、成本高，不适于多材料零部件成型等技术问题，本发明旨在提供一种基于光固化的多材料LCD数字投影3D成型装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：参见附图1～5，所述多材料LCD数字投影3D成型装置，其整体结构为：在所述金属制机架平台上，横向布置有长行程位移导轨，所述长行程位移导轨一侧从左至右，依次布置有投影系统、电动转台、超声清洗池以及XY平面照相系统。

所述长行程位移导轨之上，布置有位移平台。所述位移平台，可沿长行程位移导轨左右移动。所述位移平台上，布置有Z向转移台，可沿Z轴方向上下移动。所述Z向转移台上，固定有基体。所述的基体，由直角转接件、光学接杆、手动倾斜台、挡梢、手拧快拆螺丝、基底依次连接而成。所述基体，在Z向转移台的带动下，实现3D成型对象的下成型。所述投影系统，包括镜头、投影光机、光机基座、UV反射镜。所述投影光机采用LCD光源，将3D成型对象的三维结构数字信息，选择性的通过紫外光，经过镜头照射至UV反射镜，并经UV反射镜反射至基体的基底，并经基底照射在石英玻璃皿中的光敏树脂底部，光敏树脂在紫外光辐照作用下固化，实现光固化成型。所述的电动转台上设置有转动平台，并可带动转动平台转动。所述的转动平台上，是在一个金属制转盘上，沿圆周均匀设置若干个圆孔，石英玻璃皿通过玻璃皿基座、调平螺丝、螺纹衬套、弹簧固定在圆孔中。所述石英玻璃皿用于容纳不同的光敏树脂材料，在电动转台的转动下，可实现石英玻璃皿的切换，以实现3D成型对象对不同材料的需求。所述的超声清洗池中装有一定量的纯净水，并设置有清洗器皿。所述的清洗器皿装有一定量的酒精。完成3D成型的工件置于清洗器皿的酒精中，超声清洗池产生超声振动，用于清洗工件表面残留的液态光敏树脂。所述的XY平面照相系统，用于获取成型中工件切面的状态，观察工件成型情况。

采用所述的多材料LCD数字投影3D成型装置，完成多材料LCD数字投影3D成型所采用的流程如附图5所示。