[发明专利]一种跨界面液体3D打印的装置和方法

说明书

一种跨界面液体3D打印的装置和方法,本发明涉及3D打印设备及方法，本发明是要解决现有的液体3D打印技术的凝胶不易获取、粘度大，打印速度慢，打印精度低、无法实现跨界面打印的技术问题。本发明的装置包括打印液体容器、运动控制系统和固化系统，其中固化系统由光学聚焦系统和光路控制开关组成；光学聚焦系统产生的聚焦光束的焦点位于打印液体容器中。焦点位置的高温使液体固化，实现打印。本发明可跨界面打印多种材料组合的部件。

技术领域

本发明涉及3D打印设备，属于3D打印领域。

背景技术

3D打印技术与传统的打印技术不同，它是采用聚集和递增的方式来生产产品，产品低成本、生产效率高，产品个性化强，可生产复杂度高、外形精致的产品。3D打印技术被应用在多个领域，例如房地产行业的房屋模型制作、航天航空的飞机模型制作、家具家电、汽车配件等多个产业。3D打印也被应用在医疗中，牙齿和骨骼替代品都可以通过3D打印技术来制作。现有的液体3D打印技术是采用类似针头的打印头在凝胶中进行打印。由于凝胶的浮力等作用，可以部分实现无支撑结构的三维立体构件的打印，是3D打印方法的进步。然而，这种液体打印方法使用范围较窄，合适的凝胶材料不易获取；凝胶粘度过大，打印速度较慢；凝胶作用单一，仅仅起到支撑作用，不与打印液发生化学反应；为了保证连续打印，打印精度较低。并且，这种液体3D打印方法对于需要用两种材料制备的部件也无法实现。为此，需要发明一种结构简单，打印材料易于获取、打印精度较高的可跨界面液体3D打印方法及设备。

发明内容

本发明是要解决现有的液体3D打印技术的凝胶不易获取、粘度大，打印速度慢，打印精度低、无法实现跨界面打印的技术问题，而提供一种跨界面液体3D打印装置和方法。

本发明的跨界面液体3D打印装置，包括打印液体容器1、运动控制系统2和固化系统3，其中固化系统3由光学聚焦系统3-1和光路控制开关3-2组成；其中光学聚焦系统包括自然光点光源3-1-1、凸透镜3-1-2和聚焦镜3-1-3；或者包括激光光源3-1-4、扩束镜3-1-5和聚焦镜3-1-3；光路控制开关3-2设置在光学聚焦系统3-1的聚焦镜3-1-3与该光学聚焦系统产生的光束焦点之间的光路中，通过光路控制开关3-2的打开或闭合来控制光路的开关；打印液体容器1固定在运动控制系统2中，由运动控制系统2控制打印液体容器的移动方向和速度；光学聚焦系统3-1产生的聚焦光束的焦点，位于打印液体容器1中。

更进一步地，自然光点光源3-1-1为LED灯或氙灯；

更进一步地，氙灯为长弧氙灯、短弧氙灯或脉冲氙灯；氙灯光源热量较高，利于打印液体快速固化。

更进一步地，激光光源为连续激光或脉冲激光；激光为红色激光、蓝色激光或绿色激光；

更进一步地，光路控制开关3-2为循环定时方式、B门方式、T门方式；

更进一步地，光路控制开关3-2为手动触发、无线遥控触发或TTL触发方式；

更进一步地，光路控制开关3-2可通过RS232或USB接口与计算机相连接，由计算机发送ASCII码命令序列给定时器来控制开关状态；

更进一步地，光路控制开关3-2的最大通光孔径为Φ1.0～50.0mm；

更进一步地，运动控制系统2为三维位移台，三维位移台由X、Y和Z三轴组成，每轴为滚珠与丝杠组成的模组系统，或者为皮带带动的轨道运动系统；运动控制系统的驱动动力为步进电机、直流电机或私服电机。

更进一步地，光学聚焦系统3-1还包括反射装置；用于改变光的方向。

更进一步地，反射装置为平面镜。

利用跨界面液体3D打印装置进行3D打印的方法，按以下步骤进行：

一、将打印液体加入到打印液体容器1中；