[发明专利]超级风刀辅助清洗的多材料光固化3D打印装置及方法

说明书

本发明涉及一种超级风刀辅助清洗的多材料光固化3D打印装置及方法，装置包括光路控制装置、换料装置、清洗装置、升降装置、打印平台和支撑整个3D打印装置的机架，打印平台安装在升降装置上，受升降装置驱动；换料装置包括旋转电机、旋转底座和多个树脂槽，旋转底座连接旋转电机，受旋转电机驱动；多个树脂槽分别安装在旋转底座的四周；清洗装置包括超级风刀及其安装组件；光路控制装置和打印平台之间形成3D打印区域，各个树脂槽受旋转电机驱动，可切换进入3D打印区域，超级风刀的输出端位于打印平台的移动路径上。与现有技术相比，本发明能去除了当前残余树脂液体，具有提高了多材料打印精度、打印效率和节省空间等优点。

技术领域

本发明涉及3D打印设备领域，尤其是涉及超级风刀辅助清洗的多材料光固化3D打印装置及方法。

背景技术

近年来3D打印发展迅速，其特点是将实体的三维数字模型离散成二维切片，再通过层层堆叠的方式制造出实体。相较于传统的减材制造，其自下而上的堆叠制造方式可实现更为复杂的结构，增加了结构设计的自由度，减少材料浪费，已经在生物材料，航空航天，力学超材料，电子，汽车，软体机器人等领域得到大量应用。

目前聚合物构建的3D打印方法主要包括：直接墨水书写(DIW)、熔融挤出式(FDM)、数字光固化(DLP)和PolyJet等。其中光固化(DLP)技术将切片图案用紫外光投影到光敏树脂上，利用树脂的光聚合反应，每次固化一整层，从而逐层堆叠成型。因此，该技术大大提高了传统3D打印成型速度慢，精度低的缺点，近年来基于DLP改进的CLIP(连续液面成型)技术和HARP(大面积快速打印)又将打印速度和尺度大大提高。

但是传统光固化打印设备只有一个树脂槽，只能打印单材料构件，无法实现软硬结合模型或多颜色模型的一体化制造。实现一体化打印多材料构件的核心问题之一是，在换材料时如何避免多种树脂材料的交叉污染，提高多材料分布的分辨率，并在此基础上提高换材料的速度。目前多材料光固化3D打印设备主要通过手动或自动更换树脂槽来实现切换材料，但单纯引入多个树脂槽并不能解决树脂污染问题，所以一般会加入有机溶剂清洗和烘干步骤，以清除上一步骤的残余树脂液体。这样的措施有以下问题：多次溶剂清洗不仅会带走残余树脂液体，也会破坏构件表面的结构，导致精度下降，降低多个材料之间的界面相互作用；另外，溶剂清洁能力有限，且需要频繁更换，清洗和烘干步骤大大增加了打印时间。因此，现有多材料光固化3D打印技术还有待改进。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在有机溶剂清洗带来的打印精度与速度的下降问题的缺陷而提供一种超级风刀辅助清洗的多材料光固化3D打印装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种超级风刀辅助清洗的多材料光固化3D打印装置，包括光路控制装置、换料装置、清洗装置、升降装置、打印平台和支撑整个3D打印装置的机架，所述打印平台安装在所述升降装置上，受升降装置驱动；所述换料装置包括旋转电机、旋转底座和多个树脂槽，所述旋转底座连接所述旋转电机，受旋转电机驱动；多个树脂槽分别安装在所述旋转底座的四周；所述清洗装置包括超级风刀及其安装组件；

所述光路控制装置和打印平台之间形成3D打印区域，各个树脂槽受所述旋转电机驱动，可切换进入所述3D打印区域，所述超级风刀的输出端位于所述打印平台的移动路径上。

进一步地，所述超级风刀的安装组件包括第一支杆、直角夹具、第二支杆和高压气管，所述第一支杆和第二支杆的数量均为多个，相邻第一支杆之间通过所述直角夹具相互连接，形成架体结构；各个第二支杆的一端均连接所述超级风刀，另一端均通过所述直角夹具连接所述第一支杆；所述高压气管连接所述超级风刀的供气端，用于接入气泵为超级风刀供气。