[发明专利]光学立体打印机及其打印工艺

说明书

技术领域

本发明涉及打印领域，具体涉及立体打印技术。

背景技术

立体打印(3D打印)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

立体打印(3D打印)通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

现有的立体打印(3D打印)，是采用逐个点增加的技术进行增量打印。速度非常非常慢。这大大制约了立体打印(3D打印)行业的发展和应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学立体打印机，以解决上述技术问题。

本发明的目的还在于提供一种打印工艺，以解决上述技术问题。

本发明的目的还在于提供另一种打印工艺，以解决上述技术问题。

光学立体打印机，其特征在于，设有一用于承载打印物体的托盘，所述托盘的底部为透明层；

所述透明层下方设有成像设备，所述成像设备设有紫外光源；

所述托盘设有一进料口，所述进料口连接一用于盛放光敏树脂的光敏树脂容器。

成像设备将紫外光源产生的紫外线，调整成图像后照射在透明层上方，进而照射到盛放在托盘内的光敏树脂上，实现固化。进而得到想要形状的打印层。

进而得到了3D打印过程中的单层结构。打印过程中不再是逐个点打印，而是直接打印一个面，所以速度提高了许多倍，甚至是几百倍，或者是几千倍。

所述成像设备可以采用紫外LED显示屏。

所述成像设备可以采用背光源为紫外光源的液晶屏。

进一步优选为，所述成像设备为光源采用紫外光源的投影设备；所述投影设备的出光口位于所述透明层下方。自下而上照射。

投影设备可以采用CRT、LCD或DLP架构的不同投影设备。所述投影设备优选采用lcos架构的投影设备。

所述紫外光源优选为紫外激光光源。虽然紫外激光光源的成本较高，但是紫外激光光源的准直性和纯净性，优于紫外LED或其他光源。有利于提高成像精度，并且有利于光线分布的可控性，进而使光敏树脂的固化均匀，且高精度可控。

还设有一升降系统，所述升降系统设有一允许进行升降的板，所述板的升降动作在所述托盘的底部至托盘的上方。

一种打印工艺，其特征在于，打印时：

(1)先将板降到托盘底部然后注入光敏树脂；或先将托盘内注入光敏树脂然后将板降到托盘底部。

(2)启动成像设备，将紫外光线投射到光敏树脂上，使光敏树脂固化在板上。

(3)通过升降系统，提升板的高度，然后再注入光敏树脂；或者先注入光敏树脂，再通过升降系统，提升板的高度。

(4)再次通过成像设备，将紫外光线投射到光敏树脂上，使光敏树脂固化在，已经固化了的上一层固化的光敏树脂上。

(5)再次：提升板的高度，然后再注入光敏树脂；或者先注入光敏树脂，再通过升降系统，提升板的高度；通过成像设备将光敏树脂固化在，已经固化了的上一层固化的光敏树脂上；实现逐层打印，进而逐步完成立体打印工作。

(6)完成立体打印工作后，将打印物品从板上拆下。

通过上述设计，可以快速完成立体打印工作。打印过程中不再是逐个点打印，而是直接打印一个面，所以速度提高了许多倍，甚至是几百倍，或者是几千倍。

上述设计中，紫外光线仅仅是照射一层薄薄的光敏树脂层，具有固化速度快，固化精准的特点。

得到一层固化的光敏树脂后，板的高度提升，但是保持固化的光敏树脂下方没入托盘中的流体状态的光敏树脂上表面以下。

以保证打印精度。流体状态的光敏树脂表面，可能是存在波纹，或者其他不平整的问题。而流体状态的光敏树脂表面以下，特别是同一高度处的光敏树脂则是均匀的。利用均匀的光敏树脂，可以打印出精度极高的打印层。

进一步：得到一层固化的光敏树脂后，板的高度提升，但是保持固化的光敏树脂下方，没入托盘中的流体状态的光敏树脂上表面0.5mm以下。

试验表明，流体状态的光敏树脂上表面0.5mm以下，均匀度较为理想。太浅，则容易有波纹干扰。

再进一步，得到一层固化的光敏树脂后，板的高度提升，但是保持固化的光敏树脂下方，没入托盘中的流体状态的光敏树脂上表面0.5mm以下，2mm 以上。