[发明专利]采用紫外面曝光快速成型装置制备三维光弹性模型的方法

摘要

本发明涉及一种用于制备三维光弹性模型的紫外面曝光快速成型装置，包括计算机控制系统、打印平台、DLP投影系统、供料系统、树脂液槽以及用于驱动树脂液槽的树脂液槽平向往复运动系统，在树脂液槽底部透明玻璃的上表面涂覆有PDMS薄膜，DLP投影系统由紫外光源、DMD芯片、透镜、反射镜组成，工作中由紫外光源发出的紫外光通过DMD芯片产生的动态掩模图像依次通过透镜、反射镜后，由底部透过聚二甲基硅氧烷薄膜入射至树脂液槽内。与现有技术相比，本发明具有自动化程度高、制造周期短、模型精确度高、模型内部无分层、对人体无损害、成型速度快及可实现连续液面制造等特点。

主权项

1.一种采用紫外面曝光快速成型装置制备三维光弹性模型的方法，其特征在于包括下述的制作步骤：1.1构建紫外面曝光快速成型装置，该紫外面曝光快速成型装置包括计算机控制系统(1)，还包括装有液态光敏树脂(11)的树脂液槽(9)、树脂液槽平向往复运动系统(10)、打印平台(6)、DLP投影系统、供料系统，其中：所述的树脂液槽(9)可在受计算机控制系统(1)操控的树脂液槽平向往复运动系统(10)驱动下做平向往复运动，树脂液槽(9)的底部为透明玻璃面，在透明玻璃的上表面涂覆一层厚度为0.8mm～1.5mm的聚二甲基硅氧烷薄膜(8)，在树脂液槽(9)上设有与供料系统连通的进料孔；所述的打印平台(6)位于树脂液槽(9)的底部透明玻璃面上方，并可在计算机控制系统(1)操控下做直向升降移动；所述的DLP投影系统由紫外光源(2)、DMD芯片(3)、透镜(4)、反射镜(5)组成，DMD芯片(3)用于接收计算机控制系统(1)输出的二维截图信息，紫外光源(2)发出的紫外光通过DMD芯片(3)产生的动态掩模图像依次通过透镜(4)、反射镜(5)后，由底部透过聚二甲基硅氧烷薄膜(8)入射至树脂液槽(9)内；1.2、根据三维光弹性模型的设计图纸在计算机控制系统(1)上利用Creo、UG三维软件作出三维光弹性模型的三维模型图，或利用三坐标测量机、三维激光扫描机、工业计算机断层扫描机对三维光弹性模型实物进行测量并获得点云模型图；将三维光弹性模型的三维模型图或点云模型图进行格式转换，输出格式为STL格式；再利用Cura、Makerbot、XBuilder切片软件对STL文件模型进行切片处理，采用0.05mm的分层厚度；1.3、通过供料系统将液态光敏树脂注入到树脂液槽(9)内；1.4、由计算机控制系统(1)控制树脂液槽平向往复运动系统(10)的运动状态，计算机控制系统(1)将电信号传递给DLP投影系统中的DMD芯片(3)，经计算机控制系统(1)切片处理后的三维光弹性模型的三维模型，生成可反映模型二维截面图形的切层数据，由该文件驱动动态视图生成器即DMD芯片，紫外光源(2)发出的紫外光依次通过DLP投影系统中的DMD芯片(3)、透镜(4)和反射镜(5)在树脂液槽(9)底部透明玻璃板上对液态光敏树脂进行自下向上投影照射固化，此时完成一个层厚模型的固化；1.5、计算机控制系统(1)驱动打印平台(6)上移一层的距离，并使树脂液槽(9)随着树脂液槽平向往复运动系统(10)偏移初始位置，完成聚二甲基硅氧烷薄膜(8)与已固化模型层的平滑分离；通过供料系统使液态光敏树脂迅速并均匀地填充打印区域的空缺，再次驱动树脂液槽平向往复运动系统(10)，使树脂液槽(9)复位，之后再使紫外光依次通过DMD芯片(3)、透镜(4)和反射镜(5)在树脂液槽(9)底部透明玻璃板上进行自下向上投影照射固化，完成第二个层厚模型的固化；1.6、重复步骤1.5，逐层制作，直至整个三维光弹性模型的加工完成；1.7、将刚打印完的三维光弹性模型从打印平台(6)上取下放入浓度为95％的酒精溶液中，去除模型底部支撑，清洗掉附着在模型表面的残余光敏树脂液体；1.8、等到模型表面的酒精挥发之后，将模型放入紫外光变频振动固化箱中进行后固化，固化时间1～2小时；1.9、将充分固化后的三维光弹性模型放入红外灯电加热箱中，其红外灯功率为2.4KW，温升速率为15℃/小时，由室温22℃升至100℃，恒温2小时后自由降至室温。