[发明专利]实现快速打印的3D分块打印方法和3D分块打印系统

说明书

实现快速打印的3D分块打印方法和3D分块打印系统，将含有磁性纳米颗粒的复合树脂加入到树脂盒内，开启树脂盒周围的三个同步固化光源，三个同步固化光源发射的激光经激光扩束器扩大后，再经液晶屏调整所为需要的形状，照射到树脂盒内，通过控制固化光源产生的单色准直光束控制树脂盒内待打印区域的固化成型，实现固化光源发送的光束在树脂盒内所有点的精确控温，使只有光束汇聚部分的树脂发生固化，实现3D分块打印。本发明可以将任意大尺寸物件的打印时间缩短到极短时间复合树脂所需固化时间内，即使打印物件尺寸翻倍，所需打印时间也不会增加。由于打印区域同步成型，不会出现传统打印技术中层间结合力弱的问题，并提高了打印效率。

技术领域

本发明涉及一种3D实物打印成型技术，具体涉及一种实现快速打印的3D分块打印方法和3D分块打印系统。

背景技术

3D打印作为目前热门的成型加工技术，有着十分广泛的应用领域，3D打印技术是一种快速成型技术，它以数字模型文件为基础，利用粉末状金属、塑料树脂等材料，采用粘结剂粘合、光固化等方法，通过逐层打印的方式来构造物体。其中，常用的几种打印方法有：通过打印头向铺设的粉末材料层喷射粘合剂粘合成型；对光固化树脂采用UV光照射的光固化成型；对金属粉末的激光烧结；对热塑性粉末的激光烧结或热烧结等。

这些方法通常都需要采用打印头逐层打印实现。首先通过计算机建模软件建模，再将生成的三维模型切片，生成逐层的截面信息，打印机读取文件中的截面信息，用液体状、粉末状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，各层截面间以各种方式粘合起来，形成一个实体。

但由于上述3D打印技术都是由喷头逐点送料逐点打印或者逐层送料逐层打印，打印速度受到送料装置机械运动速度的限制和逐点或逐层打印时材料的成型时间的限制。在打印制品尺寸增加时，打印所需时间按照次方甚至三次方关系增加(例如利用FDM打印制品尺寸增加为原来的两倍时，在相同的密度下，打印时间会增加为原来的八倍)。

为加快打印速度，对喷射方式的打印，考虑增加墨滴体积和打印层厚，结果是造成打印物体的精度和分辨率下降；而受墨滴发射频率的限制，难以提高扫描速度。还可以考虑拼接多个打印头来增加单次扫描的打印宽度，但仍然受打印区域宽度的限制。此外，还有多个打印头通过旋转底座同时进行多层的打印的设计。对于光固化成型可以考虑增加光强来打印厚度，结果也会造成打印物体的精度和分辨率下降。上述这些设计本质上都是通过加大送料量或加快送料速度来提高打印速度。当生产中打印模型增大时，所需的时间仍会成倍增长。另外，上述方式只能分层打印，导致采用上述成型方式时，层间结合力受到影响。

因此，有必要对打印方法进行改进，改变现有技术中逐层成型的方式，以提高大型物件的打印速度并解决层间结合力问题。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种实现快速打印的3D分块打印方法和3D分块打印系统，从原理上改变现有成型方法，以提高打印的速度以及消除传统成型过程中层间结合力弱的问题。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种实现快速打印的3D分块打印系统，包括正方体状且用于盛装待打印的复合树脂的树脂盒，树脂盒的前壁、上壁以及一个侧壁上均设置有一个固化装置，固化装置外侧设置有能够产生单色准直光束，为待打印复合树脂的固化提供能量的固化光源，固化装置用于将固化光源同步发射的光束同步扩宽后调控为所需的准直光束，并在待打印区域发生光束汇聚；通过控制准直光束在树脂盒内所有点的控温，从而使光束汇聚部分的树脂发生固化，实现3D分块打印。

固化装置包括激光扩束器和液晶屏，固化光源和树脂盒之间依次设置激光扩束器和液晶屏；

固化光源采用单色二极管激光器。

树脂盒的边长L与复合树脂对固化光源发射的光的衰减深度具有如下关系：