[发明专利]光固化型三维打印方法

说明书

本发明涉及一种光固化型三维打印方法和设备。该方法包括以下步骤：获得打印对象的三维数据模型；将该三维数据模型划分为多层；将各层数据的至少部分区域分为互补的第一图案和第二图案；通过第一次曝光步骤曝光该第一图案；以及通过第二次曝光步骤曝光该第二图案。

技术领域

本发明涉及光固化型三维打印方法和设备，尤其是涉及光固化型三维打印设备的图像曝光系统。

背景技术

三维打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，三维打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成各种形状复杂的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。

目前三维打印技术的成型方式仍在不断演变，所使用的材料也多种多样。在各种成型方式中，光固化法是较为成熟的方式。光固化法是利用光固化树脂被紫外激光照射后发生固化的原理，进行材料累加成型，具有成型精度高、表面光洁度好、材料利用率高等特点。

图1示出光固化型三维打印设备的基本结构。这一三维打印设备100包括用于容纳光固化树脂的物料槽110、用于使光固化树脂固化的成像系统120、以及用于连接成型工件的升降台130。曝光系统120位于物料槽110上方，并可照射光束图像使物料槽110液面的一层树脂被固化。每次曝光系统120照射光束图像致使一层树脂固化后，升降台130都会带动成型的那层树脂略微下降，并通过刮板131使固化后的工件顶面均匀铺展光固化树脂，等待下一次照射。如此循环，将会得到逐层累加成型的三维工件。

然而，光固化树脂在固化过程会有放热，同时有一定的收缩，收缩率一般在2-8％，这会造成工件内应力聚集，最终产生变形。当大面积树脂一并固化时，发热和材料收缩问题更为明显，这种应力会十分显著，从而导致固化后树脂出现翘曲、变形。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种光固化型三维打印方法和设备，可以改善光固化树脂翘曲、变形的问题。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种光固化型三维打印方法，包括以下步骤：获得打印对象的三维数据模型；将该三维数据模型划分为多层；将各层数据的至少部分区域分为互补的第一图案和第二图案；通过第一次曝光步骤曝光该第一图案；以及通过第二次曝光步骤曝光该第二图案。

在本发明的一实施例中，该三维数据模型各层的第一图案和第二图案之间有位移。

在本发明的一实施例中，该位移是随机的。

在本发明的一实施例中，对将各层数据的至少部分区域分为互补的第一图案和第二图案的步骤包括：对各层，识别尺寸达到一阈值的底壳区域和用于支撑该底壳区域的一个或多个支持部在该层的岛型区域；将该底壳区域分为互补的第一图案和第二图案；通过该第一时期的第一子时期曝光该第一图案，通过该第一时期的第二子时期曝光该第二图案；以及通过该第一时期的第一子时期和第二子时期曝光各岛型区域。

在本发明的一实施例中，该第一图案和该第二图案为棋盘格中对角的方格。

在本发明的一实施例中，每一方格的一维尺寸为2-20个像素。

在本发明的一实施例中，该第一图案为被井字形条纹隔开的方格，该第二图案为井字形条纹。

在本发明的一实施例中，每一方格的一维尺寸为10-50个像素，每一井字形条纹的宽度为2-10个像素。