[发明专利]一种光固化膜剥离装置及方法

说明书

本发明涉及一种光固化膜剥离装置及方法，装置包括刚性框架，液槽框固定在刚性框架顶部，所述成像薄膜包覆在液槽框底部并与液槽框构成开口液槽，所述成像组件固定在中空梯形支撑内部，所述磁力主动轮位于中空梯形支撑的两侧边，所述中空梯形支撑、成像组件以及磁力主动轮的组合体，固定在直线模组工作台上，所述直线模组固定在刚性框架底部，所述中空梯形支撑向上支撑成像薄膜，并使成像薄膜被支撑部位平坦张紧，所述导磁滚针置于成像薄膜上表面，并分别与中空梯形支撑两侧边的磁力主动轮紧密吸合。本发明方案经济合理、剥离速度快、对固化物和膜的损伤小，易于在长幅面、高精度、高效率光固化三维成形设备中推广应用。

技术领域

本发明涉及一种三维打印领域，尤其是一种光固化膜剥离装置及方法。

背景技术

光固化三维成形是高分子材料3D打印的主流方式之一，与热熔挤出成形(FDM)、选择性激光粉末烧结(SLS)等技术相比，具有机械结构简单、成形速度快、表面质量好的优势，已广泛用于齿科、珠宝、汽车等行业。根据固化液面位置不同，光固化三维成形可分为下液面固化和上液面固化两种方式。其中，下液面固化方式将光学图案成像到液池的透明底上，成形零件的高度不受液池深度限制，液体波动亦不影响固化层平整度，因此是现有光固化设备的主要形式之一。完整的下液面光固化三维成形，可分解为多个切片层的逐层顺序固化过程，而每个切片层又分为成像、持续曝光固化、以及膜剥离三个阶段。其中成像是将三维模型逐层切片数据传输至二维成像元件，生成平面图案的环节；持续曝光固化是光源在成像元件控制下，作用到液态高分子物料局部区域，并致其固化的环节；膜剥离则是将固化物从成像薄膜上分离，使得液态高分子物料得以重新充填在成像薄膜与本次固化成形面之间，为下一切片层固化做准备的环节。显而易见，充填在成像薄膜与已固化成形面间的液态高分子物料，在被持续曝光固化后，所生成固化物的下表面附着在成像薄膜上，而其上表面则附着在上一固化层上。因此，将固化物从成像薄膜上剥离是实施连续逐层光固化三维成形的必要环节。需特别指出，将固化物下表面从成像薄膜上剥离时，固化物要克服与成像薄膜之间较大的面附着力，这会导致固化物变形、受损甚至撕裂，进而降低打印质量、或直接导致打印失败。

现存的膜剥离方法包括：成像薄膜单边倾斜剥离、固化物垂直拉伸剥离、成像薄膜重力垂挂剥离等方式，主要通过成像薄膜的弹性变形，从固化物边缘渐进剥离、直至完全分离成像薄膜。但由于成像薄膜还需兼顾透光性，其厚度一般仅有0.1-0.2mm，致使其张力系数很低，其弹性变形所产生的剥离力和剥离角度亦很小。实践中常发生成像薄膜已大幅变形，但仍未从固化物下表面及时剥离的情况，从而导致后续切片层光固化不得不延时等待，而大幅变形的成像薄膜，在与固化物分离的瞬间发生高速回弹，易造成成像薄膜与固化物损伤，直接影响光固化三维成形设备的综合效能。目前，在光固化三维成形领域，针对将固化物从成像薄膜上剥离的需求，还缺少一种结构简单、剥离动作及时可靠、对固化物和膜损伤小的光固化膜剥离方法。

发明内容

本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种结构简单、剥离动作及时可靠、对固化物和膜损伤小的光固化膜剥离装置及方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种光固化膜剥离装置，包含刚性框架、液槽框、成像薄膜、成像组件、中空梯形支撑、磁力主动轮、导磁滚针、直线模组和光固化控制器。所述液槽框固定在刚性框架顶部，所述成像薄膜包覆在液槽框底部并与液槽框构成开口液槽；所述成像组件固定在中空梯形支撑内部，可将局部或完整切片图案投射到成像薄膜上；所述磁力主动轮位于中空梯形支撑的两侧边；所述中空梯形支撑、成像组件以及磁力主动轮的组合体，固定在直线模组工作台上，所述直线模组固定在刚性框架底部；所述中空梯形支撑向上支撑成像薄膜，并使成像薄膜被支撑部位平坦张紧，所述导磁滚针置于成像薄膜上表面，并分别与中空梯形支撑两侧边的磁力主动轮紧密吸合，所述导磁滚针与磁力主动轮紧密吸合时，成像薄膜被压紧在导磁滚针与磁力主动轮间，所述光固化控制器与成像组件、磁力主动轮、直线模组电连接。