[实用新型]一种内部立体光投影固化成型3D打印设备

说明书

一种内部立体光投影固化成型3D打印设备，主要包括激光投影模块、光基准面模块、光基准面模块升降系统、树脂槽、成型平台、成型平台升降系统、控制系统、供电系统和主体框架，采用在液态树脂的内部进行固化成型。使用多束特定波长的光对光敏树脂进行照射，单独每束光的单位光强度低于光敏树脂固化所需要的光的单位光强度，但是几束光重合后的单位光照强度高于此光敏树脂固化所需的单位光照强度。当光照强度达到所使用光敏树脂进行固化反应时所需的光强度时，此部分的液态光敏树脂就会发生聚合反应从而固化成固体，将液态树脂根据所需成型物体的横截面由下到上持续固化便可获得此模型的实际物体。

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种内部立体光投影固化成型3D打印设备。

背景技术

近几年来，3D打印机技术的研究与应用越来越受到学术界和商业界的重视，它被称为第三次工业革命的重要标志之一。现在传统3D打印技术根据材料和成型方式的不同大体分为：塑料的熔融堆积成型(FDM)、金属粉末与塑料粉末的激光烧结或粘结成型、光敏树脂的光固化成型几类，熔融堆积技术的成本低，但是速度很慢并且精度不高；粉末的激光烧结或粘结精度高但是速度很慢且成本高昂；树脂的光固化精度较高，速度介于前两者之间。另一方面尽管3D打印技术以可以成型高精度的物体，但成型速度远低于传统制造生产成型技术，致使3D打印技术的大量推广使用受限。

传统树脂光固化3D打印技术成性原理基本相同，可根据光源主要分为激光扫描SLA、数字光投影DLP、液晶成像LCD几种；根据成型位置分为底部成型与顶部成型两种。以底部成型SLA技术为例，设备工作流程为：在打印后成型平台由上下降到离树脂槽底面很近的位置，此距离等于模型第一层的层厚，树脂槽底面为透明材质，此时由激光在底面扫描首层的截面图形完成首层的固化，固化完成后的固态树脂将会粘黏在成型平台和树脂槽的底面，树脂槽的底面材料由特殊的离型膜制成，可较容易脱离。此时成型平台和固化后的模型向上运动一定距离，使模型底面脱离树脂槽底面离型膜，然后成型平台与模型重新下降到离树脂槽底面一定位置，激光继续扫面成型下一个面。以此往复来最终形成实际3D物体模型。

目前市面上所有光固化3D打印设备均为在树脂槽的上表面或者下表面进行分层成型，在打印过程中模型需要跟随成型平台做持续的运动，这个步骤即会浪费很多的时间，又会使打印的不稳定性增加。

由此可见，成型速度慢是现阶段阻碍其发展的最大因素。现有的光固化3D打印技术的速度均受限于机械设备本身，无法发挥光敏树脂的最大性能而使设备成型速度很低，无法满足实际生产制造需求。如：传统的SLA与DLP(LCD)成型技术因为在底面或表面成型，受此结构所限需要成型平台和成型物体持续做上下的往返运动，所以成型速度大打折扣，一般最快不会超过50mm/h，而且由于成型物体在做持续的运动，所以成型过程中并不稳定，成型物体容易脱落，另外，分层概念的存在也使得成型物体的精度和表面光滑度不足。从成型速度来看，该领域中成型速度最快的技术为美国3D Carbon公司的CLIP(连续可变液面成型)技术，其成型速率约为每分钟8.3毫米Z轴高度(500mm/h)，但是相比传统技术有很大优势的CLIP一类技术虽然改进了在表面成型需要做往复运动的弊端，也取消了层的概念，使得成型物体表面光滑度很高，但是其成型面处的液态树脂需要持续的补充且液态树脂的流动性不佳，所以导致其无法快速的进行大面积实心物体的成型，并且速度虽然相比传统成型技术有很大的提升，达到了最快500mm/h的Z轴成型高度，但还远达不到实际工业生产中所需的大量高速的制造需求。

发明内容