[发明专利]可缩放且快速的三维打印系统

说明书

一种三维打印系统，包括具有空间光调制器的光引擎，以用于固化光固化树脂的各个层以形成三维制品。光引擎被配置成：（1）接收薄片图像，该薄片图像定义了用于固化一层的能量值的阵列，（2）处理薄片图像以定义与空间光调制器兼容的图像帧，（3）接收开启信号，（4）响应于该开启信号而激活第一光源；（5）在针对单层树脂的所定义的固化时间期间，将第一所定义的图像帧重复发送到第一空间光调制器；（6）接收关闭信号；（7）响应于该关闭信号而去激活第一光源；（8）重复步骤（1）‑（7）直到形成三维制品为止。

技术领域

本公开涉及通过液体可光子固化的（光固化）树脂的凝固来数字地制造三维制品的装置和方法。更具体地，本公开涉及一种控制光引擎的有利方法，该光引擎在三维打印系统中从一个到多个光引擎是可缩放的。

背景技术

三维打印机被广泛使用。三维打印机技术的示例包括立体平板印刷术、选择性激光烧结和熔融沉积建模，仅举几例。基于立体平板印刷术的打印机利用可控制的光引擎来一次一层地使液体光固化树脂选择性地硬化或凝固。在一些实施例中，光引擎包括照亮空间光调制器的光源。

这些光引擎中的一些源自被用于显示图像和视频的投影仪。当这些光引擎被用于三维打印机时，由于这些光引擎具有针对全运动视频的显示进行优化的电子器件而导致了某些低效率。有必要重新设计电子器件以使其对三维打印是最佳的。

附图说明

图1是三维打印系统的示意性框图。

图2是表示用于单个光引擎的构建平面的示图。

图3是示例性光引擎的电学框图。

图4是针对一个图像帧的示例性位平面序列的时序图。

图5是用于操作三维打印系统的示例性方法的流程图。

图6是说明三维打印系统的示例性操作序列的时序图。

图7是具有两个或更多个光引擎的三维打印系统的示意性框图。

图8是表示复合构建平面的示图，该复合构建平面是四个光引擎的四个部分地重叠的构建区域（build field）的复合。

图9是描绘了四个示例性光引擎的电学框图。

图10是用于操作具有多于一个光引擎的三维打印系统的示例性方法的流程图。

发明内容

在本发明的第一方面，一种三维打印系统包括用于容纳光固化树脂的容器、用于支撑三维制品的固定装置、用于递增地放置固定装置的移动机构、光引擎以及电学上或无线地耦合到移动机构和光引擎的控制器。该容器包括具有与光固化树脂相接触的透明薄板的下表面。三维制品具有与透明薄板处于面对关系的下表面。光引擎被配置成应用像素化的光穿过薄板并且应用于下表面，以便使靠近构建平面的光固化树脂的薄的薄片凝固。构建平面定义了光引擎能够固化的横向面积。控制器激活光引擎来实行以下步骤：（a）接收第一传入薄片能量数据阵列；（b）处理该第一传入薄片能量数据阵列以定义第一图像帧；（c）接收开启信号；（d）响应于该开启信号而激活第一光源；（e）在针对树脂层的所定义的固化时间期间，将第一所定义的图像帧重复发送到第一空间光调制器；（f）接收关闭信号；（g）响应于该关闭信号而去激活第一光源；以及（h）重复步骤（a）-（g）直到形成三维制品为止。

在一个实现方式中，光引擎包括耦合到数字镜器件模块和光源模块的系统处理器。在一个实施例中，数字镜器件模块包括图像定标器、数字镜器件格式器和数字镜器件。图像定标器处理所接收到的第一薄片图像以进行校正、校准、缩放和拼接中的一个或多个，并且提供经缩放的能量数据阵列。数字镜器件格式器将经缩放的能量数据阵列转换成与数字镜器件兼容的图像帧。数字镜器件包括数字镜阵列，该数字镜阵列包括至少一百万个个体地可寻址的镜元件。光源模块包括耦合到光源的光源驱动器。