[发明专利]3D打印设备、3D打印方法和由所述方法获得的3D管状物体

说明书

3D打印设备及3D打印方法。设备(1)包括：‑具有外表面的构建平台；‑用于在所述表面上提供可聚合流体树脂(4)的装置；‑辐射源(5)，向所述表面发射辐射射束(7)；‑射束定位装置(8)，用于可变地定位所述射束(7)的撞击点；和‑用于控制所述源(5)和所述定位装置(8)以根据模型制造3D管状物体(100)的装置；其中构建平台包括围绕纵轴(9)形成管状表面(2)的杆(3)，使得所述构建平台的所述外表面包含在所述管状表面(2)中；以及所述定位装置(8)被配置为将所述射束(7)的所述撞击点可变地定位在于所述管状表面(2)上提供的所述流体树脂(4)的不同点上。

技术领域

本发明涉及通过通常称为3D打印的增材制造工艺来制造物体的领域。

更具体地，本发明涉及一种根据打印模型制造至少一个管状3D物体的3D打印设备。所述3D打印设备包括：

-具有外表面的构建平台；

-提供树脂的装置，配置为在所述构建平台的所述外表面上提供可通过电磁辐射聚合的流体树脂；

-电磁辐射源，配置为从源输出向所述构建平台的所述外表面发射适合聚合所述流体树脂的电磁辐射射束；

-射束定位装置，配置为在于所述外表面上提供的所述流体树脂上可变地定位所述射束的撞击点；和

-控制装置，配置为根据所述打印模型控制所述射束定位装置和所述电磁辐射源以制造所述3D管状物体。

本发明还涉及相应的3D打印方法，以及通过所述方法获得的管状3D物体。

背景技术

在3D打印领域中，允许制造具有高分辨率的物体的解决方案是已知的。特别地，立体光刻(SL)技术是已知的，它允许以高分辨率打印3D物体，因为此类技术基于通过通常是紫外线的电磁辐射射束的入射来聚合的树脂(厚度通常为10微米或更厚)的测微层的连续创建。入射光通常来自激光器或根据每层树脂中待聚合的点被掩蔽的均匀光源。在这两种情况下，都可以在待聚合的点上获得高精度，因此该技术能够打印具有高分辨率的3D物体。立体光刻需要使用托盘，托盘装满了待聚合的树脂，其中连续的水平材料层是从用作构建平台的平坦衬底创建的。在创建每一层的过程中，设备保持静止，构建平台没有移动。通常，在创建每一层之后，必须移动构造中的3D物体和/或必须添加新树脂才能创建下一层。由于分层制造，这导致打印方法缓慢。一般来说，创建3D物体所需的时间随着分辨率的增加而增加，即要创建的细节越小，连续的层必须越精细，因此需要的层数越多。此外，立体光刻还涉及树脂的高支出，因为一方面，待打印的物体浸入打印托盘中并且需要用足够的树脂覆盖它，另一方面，有必要为物体的悬臂部分创建支撑结构，随后必须将其移除以实现完整的物体。

其他类型的技术提供了更高的制造速度和材料的经济性，尽管它们没有达到与立体光刻相同的精度。例如，FDM(融合沉积建模)技术就是这种情况，该技术基于熔融热塑性材料的点对点沉积。在已知的FDM技术中，不可能获得低于200微米的高分辨率细节。主要原因是输送熔融材料的喷嘴不能太小，因为材料不会流过它。FDM的另一个缺点是制造的物体由于点对点沉积而具有粗糙度。此外，熔融材料从喷嘴流出的速度通常无法高精度控制。因此，FDM技术不适合生产具有非常小尺寸的细节的高分辨率物体。

3D打印的一个特例是创建管状物体。在本文件中，术语“管状物体”通常是指具有由管状表面和在所述管状表面的整个或部分上延伸的聚合材料界定的空内部区域的任何物体。除非另有说明，术语“管状表面”通常是指围绕纵轴延伸的表面并且不一定限于规则形状，例如圆柱形。