[发明专利]三维快速成型设备和成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维快速成型设备和成型方法，具体地说，是涉及一种把电子成像原理应用到增材制造方法的三维快速成型设备和成型方法。

背景技术

三维（3D）快速成型，也被称为增材制造，基本原理是通过打印或铺设连续的材料层来产生三维物体。三维快速成型备或三维打印机通过转换物体的三维计算机模型并产生一系列截面切片来工作，然后，打印每个切片，一个在另一个的顶部上，从而产生最终的三维物体。

三维快速成型的方法主要包括的类型为：立体平板印刷或光固化（Stereolithography,SLA)、分层实体制造（Laminated object manufacturing, LOM)、选择性激光烧结（Selective laser sintering, SLS)、熔融沉积成型（Fused deposition modeling, FDM)。

三维成型过程中一些悬空的地方需要用支撑材料作为悬空部分的支撑，例如可以选用喷射后可固化的材料如蜡等，这种方案会导致三维快速成型设备需要准备不同的材料，过程复杂，且成型后分离的过程非常复杂。另外，当采用FDM方案进行支撑材料打印时，由于三维物体及其支撑结构均采用打印头进行打印，由于受限于打印喷嘴的尺寸，打印出的三维物体及支撑结构的精度不高，支撑结构与成型结构的接触面之间容易发生粘连作用，当去除支撑结构后也容易造成成型物体的接触面发生损坏。

电子照相成像技术是通过显影组件把显影剂在介质如纸上成像，显影组件主要部件包括感光鼓、充电棍、激光扫描器、显影棍和废粉刮片、充电辊，另外还可以包括粉仓和废粉仓。电子照相成像技术的部件的结构和它们之间的工作原理可参考申请号为CN201110220048.X、CN201410222958.5、CN201310137076.4、CN201010237520.6、CN201410182632.4、CN201110248333.2、CN200910266892.9的中国发明专利申请以及专利号为CN200720059274.3、CN200820046406.3的中国实用新型专利。鉴于电子照相成像技术的发展已经相对成熟，并且其在平面介质上的成像效果非常优异，因此现有技术中逐渐出现了一些方案而把这项技术应用到三维快速成型中。例如，申请号为CN201410568730.1的中国发明专利申请就公开了一种显影剂、三维打印机和三维打印方法。

在申请号为CN201320350051.8的中国实用新型专利中公布了一种三维打印快速成型设备，即三维打印机，其具有第一感光鼓、第二感光鼓、承印台、转印带及光源，承印台位于转印带沿铅垂方向的下方。该三维快速成型设备利用现有激光打印机中的电子照相成像技术，在第一感光鼓土生成第一显影剂图像，第一显影剂图像由转印带转印至承印台上并经光照而固化成固体层;在第二感光鼓土生成第二显影剂图像，第二显影剂图像由转印带转印至承印台上位于固体层之外的区域。重复上述步骤，逐层打印出的固体层组成三维物体，第二显影剂图像组成粉末堆积体，形成三维物体的支撑结构。

由于采用可光照固化的显影剂为成型材料，不可光照固化的显影剂为支撑材料，并采用电子照相成像技术，使打印出每层三维物体与支撑结构的厚度很薄，提高三维打印的精度。但是，上述方案由于采用了UV光固化显影剂经固化后形成多个薄层，这样就难以保证形成的每个薄层的表面为光滑平面，从而无法为后续打印的薄层提供良好的参考基准面，另外打印平台的温度为室温温度，当对薄层的上面进行固化加热时，第一薄层的下表面，即第一薄层与打印平台的接触面的温度较低，这样就容易造成翘曲或收缩效应，从而造成打印精度降低。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种三维快速成型设备。

本发明的第二目的是提供一种三维快速成型方法。

本发明提供的三维快速成型设备包括第一显影组件，第一显影组件包括第一显影剂，第一显影剂为UV光固化显影剂；第二显影组件包括第二显影剂；环形转印带用于承接第一显影剂和第二显影剂；电荷生成装置用于向环形转印带产生电荷；打印平台用于承接环形转印带上的第一显影剂和第二显影剂，从而形成薄层；UV光固化光源用于照射薄层，使得第一显影剂固化；加热装置对打印平台进行预热；加热压平装置对薄层进行加热和压平处理。