[发明专利]一种光固化3D打印机的有源承载托盘及光固化成型方法

说明书

本发明公开一种光固化3D打印机的有源承载托盘及光固化成型方法。有源承载托盘包括：托盘主体，设置在所述托盘主体内的机械夹件，与所述托盘主体的底面连接的悬挂部，所述悬挂部与托盘支架连接。通过有源承载托盘承载并主动夹持高速3D打印(＞180mm/h)下的大尺寸(打印幅面＞50cm*50cm，填充比＞50％)光固化打印物体，确保3D打印过程能够顺利进行。能够克服大尺寸物体在高速3D打印中由于打印物体自身重量、树脂材料本身与托盘粘接力不足，树脂槽底部对打印物体的吸引力，以及树脂未来得及填充而在树脂槽底部与打印物体之间形成真空而产生的对打印物体的吸引力，使得大尺寸物体能够在高打印速下固化成型。

技术领域

本发明属于3D打印领域，特别涉及一种光固化3D打印机的有源承载托盘及光固化成型方法。

背景技术

光固化3D打印的原理为使液态光敏树脂逐层固化在承载托盘(平台)上，从而形成完整的打印物体。

目前，承载平台由金属或在金属表面涂覆其他功能性膜层制成，均为无源平台。在打印过程中仅依靠打印物体与平台表面的粘接力来克服物体的自身重力、打印过程中树脂槽底部对物体的粘接力、以及树脂不完全填充时对物体产生的真空吸引力来维持物体的向上打印过程。在大尺寸物体的3D打印过程中，物体的重量逐渐增加，大打印幅面在树脂来不及填充下造成的真空吸引力增大，以及承载平台对物体的粘接力不足，从而导致打印物体脱落、打印过程失败。由于成型物体的重量增加速度更快，树脂填充真空的形成速度更快，这种现象在对大尺寸物体的高速(提拉速度＞180mm/h)3D打印过程中更加显著。更重要的，为满足特定性能如机械或耐高温性能方面的需求，一些用于打印的树脂材料所含的主要基团与金属平台的粘接力不足，更容易随着打印尺寸的增加而造成脱落。

发明内容

为改善现有技术在大尺寸物体高速3D打印上存在的问题，本发明提供一种光固化3D打印机的有源承载托盘，所述有源承载托盘包括：托盘主体，设置在所述托盘主体内的机械夹件，与所述托盘主体的底面连接的悬挂部，所述悬挂部与托盘支架连接。

其中，所述“有源”是指相对于传统托盘，本申请的承载托盘通过机械夹件，具备主动夹持打印物体的功能。

根据本发明的实施方案，所述托盘主体的材质为金属合金(如铝合金或不锈钢)或高分子材料。

根据本发明的实施方案，所述机械夹件的数量至少为2个，例如为3个、4个或更多个。本领域技术人员可以理解，机械夹件的数量和在有源承载托盘上的分布位置可以根据被夹持的打印物体的尺寸进行调整。

根据本发明的实施方案，所述有源承载托盘还包括标准打印底座，所述标准打印底座接受所述机械夹件夹持，并与打印物体连接。优选地，所述标准打印底座同时与打印物体被打印出来。

根据本发明的实施方案，所述机械夹件的内部设置有活塞，所述活塞能够在外力作用下从所述机械夹件的内部伸出，为打印物体或所述标准打印底座提供夹持。

根据本发明的一个实施方案，所述机械夹件的内部设置气路，所述气路内通入压缩气体作为所述活塞伸出的外力。

根据本发明的另一个实施方案，所述机械夹件的内部设置微型电机，在微型电机提供的电机驱动力的作用下使活塞伸出机械夹件。可以与其他机械夹件伸出的活塞共同提供对打印物体或所述标准打印底座的夹持。还可以根据电机驱动电流参数的变化调节对打印物体或所述标准打印底座的夹持力度。

根据本发明的实施方案，所述标准打印底座的侧面具有规则形状，能够被所述机械夹件所夹持，优选为被所述活塞所夹持；或者，所述标准打印底座的侧面设置孔洞，所述孔洞用于容纳所述活塞并与活塞尺寸适配。例如，所述标准打印底座的侧面可以为平面或弧面，所述活塞的外表面能够与所述标准打印底座的侧面适配。

根据本发明的实施方案，对所述标准打印底座的整体形状不做特别限定，例如为立方体，例如矩形体或圆柱体。