[发明专利]一种基于层级轮廓耦合的多喷头联动式机械三维打印机

说明书

本发明公开了一种基于层级轮廓耦合的多喷头联动式机械三维打印机，用于打印物件，三维打印机包括外壳、夹持架、光源、透光板、溶液板，外壳内顶部设置夹头朝下的夹持架，夹持架可沿竖直方向移动，外壳内最底部设置光源，光源朝上发射紫外线，溶液板设置于夹持架与光源之间，溶液板内充有一层光敏溶液，溶液板为透明体，溶液板与光源之间设置透光板，透光板上可通过信号控制形成透明区与遮挡区。夹持架还带有以打印机竖直中轴线为轴线的旋转驱动，夹持架的竖直移动与绕竖直轴线的旋转相互间隔运行。通过逐层成型的形式进行打印，每一层的打印通过透光板形成形状相异的透明区，然后紫外线穿过透明区照射到光敏溶液上固化成型。

技术领域

本发明涉及三维打印机领域，具体是一种基于层级轮廓耦合的多喷头联动式机械三维打印机。

背景技术

三维打印机是一种新兴的物件成型机器，将电脑中画好的三维模型导入机器后，可以直接打印成型，对于一些工艺品设计、小器物的结构性能验证等场合具有大大缩短加工时间，缩短设计周期的效果。

现有技术中，三维打印机绝大多数是通过层叠堆积的方式，热固、粘接成型，对于材料挤出口的移动运行精度要求很高，即，模型的成型精度与喷射口的移动精度直接相关，喷射口通过机械驱动，其精度基本只到0.1mm级别，很难在上升。超精细的三维打印机可以提升至0.03mm精度级别，但打印机的售价很高，不利于常规使用，而且，高精度的打印机，维护也较为频繁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于层级轮廓耦合的多喷头联动式机械三维打印机，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于层级轮廓耦合的多喷头联动式机械三维打印机，用于打印物件，三维打印机包括外壳、夹持架、光源、透光板、溶液板，外壳内顶部设置夹头朝下的夹持架，夹持架可沿竖直方向移动，外壳内最底部设置光源，光源朝上发射紫外线，溶液板设置于夹持架与光源之间，溶液板内充有一层光敏溶液，溶液板为透明体，溶液板与光源之间设置透光板，透光板上可通过信号控制形成透明区与遮挡区。

物件是一个连续的整体，所以，每一层是都是上下连续的，每一层轮廓与上下侧轮廓是交叉重叠的，轮廓线的略微差异构成外表面的形状变化，选取物件一个长度方向上的轴线，然后垂直于这一轴线使用若干平面截取物件，一个平面截取了物件的一个层级形状，本发明通过连续的层级形状成型最终打印出物件整体。

层级形状的成型通过光固化原理成型，溶液板内盛装一层光敏树脂溶液，光源向上发射的紫外线需要穿过透光板才能到达溶液板处，溶液板是一个透明体，所示，只要紫外线能够穿过透光板，就能使溶液板内盛装的光敏溶液固化，从而与上一层的物件层级形状相连接，完成这一层级的打印。透光板是一个区域选择性透光部件，可以通过信号控制完成不同区域与形状的实现，而成型时，透光板中央处的透明区域即是待成型层的形状，遮挡区挡掉紫外线，从而使得背后的溶液板内的光敏溶液不固化，保持液体流动态，固化的树脂与上一层粘连在一起，然后，夹持架夹持着物件半成品上移一个层级高度，进行下一层的轮廓成型，只有固化的树脂才被一并提拉上移，而溶液状的树脂依旧沉躺在溶液板内，在下一层轮廓成型时，往溶液板内补充光敏溶液，然后改变透光板的透明区形状，从而构造下一层的轮廓。如此，直至物件的最后一层轮廓被打印出来，完成打印操作。

由于夹持架需要预先夹持住物件的一部分，而初始时，第一层轮廓尚未被打印，所以，需要有一个工艺凸台以便夹持架的夹持，工艺凸台是一个预先制备的树脂体，将其夹持并浸润在光敏溶液内，从而让原模型的第一层具有一个依附处，然后不断上升打印下层的新层，打印完毕后，使用割刀割除掉工艺凸台即可获得原模型。工艺凸台最好是设置在原模型的平面上，否则设置于曲面上时，不方便割除。

根据打印需要的精细程度，选择合适的单层厚度。

进一步的，三维打印机还包括若干喷头，喷头的喷射口位于溶液板上方且倾斜向下朝向打印机的中轴线，喷头带有水平面上的移动驱动。