一种快速液体界面3D打印系统.pdf

本发明公开了一种快速液体界面3D打印系统，它涉及打印技术领域。液-液界面由透光的液体与光敏树脂形成，透光的液体的密度大于光敏树脂的密度，料槽的底部可透光，光学设备在程序的控制下将光投射到液-液界面，使得载物台与液-液界面之间的光敏树脂固化形成实体零件，实体零件粘在载物台，在电机的带动下连续向上运动，而光敏树脂向固化区域补充，光学设备在程序控制下将变化的光投射到液-液界面上使得光敏树脂固化。打印固化过程在液-液界面处或者附近进行，打印速度比传统光敏树脂3D打印快；适用于各种3D打印光敏树脂体系，用于阳离子光固化3D打印光敏树脂体系，打印制品精度高。

权利要求书
1.   一种快速液体界面3D打印系统，其特征在于：它包含液-液界面(1)、透光的液体(2)、光敏树脂(3)、料槽(4)、光学设备(5)、载物台(6)、电机(7)和实体零件(8)，液-液界面(1)由透光的液体(2)与光敏树脂(3)形成，透光的液体(2)的密度大于光敏树脂(3)的密度，料槽(4)的底部可透光，光学设备(5)在程序的控制下将光投射到液-液界面(1)，使得载物台(6)与液-液界面(1)之间的光敏树脂(3)固化形成实体零件(8)，实体零件(8)粘在载物台(6)，在电机(7)的带动下连续向上运动，而光敏树脂(3)向固化的区域补充，同时，光学设备(5)在程序的控制下将变化的光投射到液-液界面(1)上使得光敏树脂(3)继续固化，最终得到完整的打印实体零件(8)。

2.  按照权利要求1所述的一种快速液体界面3D打印系统，其特征在于：所述的光学设备(5)在程序的控制下也可将光通过反射镜投射到液-液界面(1)；载物台(6)在电机(7)的带动下也可以连续与间断结合的方式向上运动。

3.  按照权利要求1所述的一种快速液体界面3D打印系统，其特征在于：所述的载物台(6)在电机(7)的带动下也可以间断的方式向上运动。

4.  按照权利要求1所述的一种快速液体界面3D打印系统，其特征在于：所述的透光的液体(2)的密度小于光敏树脂(3)的密度，料槽(4)的上部可透光，光学设备(5)在程序的控制下将光投射到液-液界面(1)，使得载物台(6)与液-液界面(1)之间的光敏树脂(3)固化形成实体零件(8)，实体零件(8)粘在载物台(6)，在电机(7)的带动下连续向下运动，而光敏树脂(3)向固化的区域补充，同时，光学设备(5)在程序的控制下将变化的光投射到液-液界面(1)上使得光敏树脂(3)继续固化，最终得到完整的打印实体零件(8)。

5.  按照权利要求4所述的一种快速液体界面3D打印系统，其特征在于：所述的光学设备(5)在程序的控制下也可将光通过反射镜投射到液-液界面(1)；载物台(6)在电机(7)的带动下也可以连续与间断结合的方式向下运动。

6.  按照权利要求4所述的一种快速液体界面3D打印系统，其特征在于：所述的载物台(6)在电机(7)的带动下也可以间断的方式向下运动。

说明书一种快速液体界面3D打印系统
技术领域
 本发明涉及一种快速液体界面3D打印系统，属于打印技术领域。
背景技术
一般3D打印，是通过逐层增加材料来制造三维制品的技术，该技术是综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学和化学等诸多领域的前沿技术，并被誉为“第三次工业革命”的核心技术。其中光固化快速成形工艺，又称为光固化3D打印快速成形工艺，具有能耗小、成本低、成形精度高等特点，能够打印传统加工方式无法加工的任意构造复杂的零件。光固化3D打印依据其成形的方式不同可分为立体光刻（SLA）、数字光处理（DLP）、三维喷墨（3DSP）3种方式。其中DLP和SLA成形原理为：在储存槽中的液态光敏树脂在光固化成一层薄层后随着载物台升高或降低，再用同样的方法，在前一固化层之上得到一个新的固化层，最后得到了立体三维的产品。SLA主要采用激光束点扫描使光敏树脂固化，如Formlabs发布的3D打印机Form 1+，最小分层厚度达到25μm；而DLP的光源可以是激光也可以是高压汞灯、氙灯等，该方法是把三维模型分层影像以面投影的方式使光敏树脂固化，一层一层固化最终得到三维实体。
综上所述，现有的光固化3D打印技术，都是一层一层的固化，通过逐层叠加最终得到3D实体，这种方法使得打印的制品的精度受到分层厚度的制约，分层厚度越小制品的精度越高，但是所需要的打印时间越长；另外，传统的SLA和DLP光敏树脂3D打印技术，由于光敏树脂流平时间长（从上向下打印）或需要机械将固化层从树脂槽内底板剥离（从下向上打印），导致打印周期长。因此，这种传统的3D打印技术的应用受到一定程度的限制。
    最近，美国的约瑟夫·德西蒙尼（Joseph M. DeSimone）与他的同事亚历克斯·叶尔莫什金（Alex Ermoshkin）以及爱德华·萨穆尔斯基（Edward T. Samulski）合作发明了一种“连续液面生长”(Continuous Liquid Interface Production,简称CLIP)的技术，该技术利用光和氧阻聚，从而创造了一种非层层打印的3D打印过程。但是，该控制方法较为复杂，只适用于自由基固化3D打印光敏树脂体系，不能够用于阳离子固化3D打印光敏树脂体系，而相对于阳离子固化体系，自由基固化的固化收缩率大，因而该“连续液面生长”技术打印的制品固化收缩率较大。国内没有相关的快速连续3D打印的报道。
发明内容
针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种快速液体界面3D打印系统。
本发明快速液体界面3D打印系统,它包含液-液界面1、透光的液体2、光敏树脂3、料槽4、光学设备5、载物台6、电机7和实体零件8，液-液界面1由透光的液体2与光敏树脂3形成，透光的液体2的密度大于光敏树脂3的密度，料槽4的底部可透光，光学设备5在程序的控制下将光投射到液-液界面1，使得载物台6与液-液界面1之间的光敏树脂3固化形成实体零件8，实体零件8粘在载物台6，在电机7的带动下连续向上运动，而光敏树脂3向固化的区域补充，同时，光学设备5在程序的控制下将变化的光投射到液-液界面1上使得光敏树脂3继续固化，最终得到完整的打印实体零件8。
作为优选,在快速液体界面3D打印系统中，光学设备5在程序的控制下也可将光通过反射镜投射到液-液界面1；载物台6在电机7的带动下也可以连续与间断结合的方式运动。
作为优选,在快速液体界面3D打印系统中，载物台6在电机7的带动下也可以间断的方式运动。
本发明的有益效果：打印的固化过程在液-液界面处或者附近进行，可有效避免传统3D打印的机械剥离过程，从而打印速度比传统光敏树脂3D打印快；适用于各种3D打印光敏树脂体系，如自由基光固化3D打印光敏树脂体系，阳离子光固化3D打印光敏树脂体系，以及自由基和阳离子混合光固化3D打印光敏树脂体系；用于阳离子光固化3D打印光敏树脂体系，自由基和阳离子混合光固化3D打印光敏树脂体系时，打印的制品精度高。
附图说明：
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明具体实施方式一中快速液体界面3D打印系统从下向上打印的示意图；
图2为本发明具体实施方式二中快速液体界面3D打印系统从上向下打印的示意图。
具体实施方式：
具体实施方式一：如图1所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含液-液界面1、透光的液体2、光敏树脂3、料槽4、光学设备5、载物台6、电机7和实体零件8，液-液界面1由透光的液体2与光敏树脂3形成，透光的液体2的密度大于光敏树脂3的密度，料槽4的底部可透光，光学设备5在程序的控制下将光投射到液-液界面1，使得载物台6与液-液界面1之间的光敏树脂3固化形成实体零件8，实体零件8粘在载物台6，在电机7的带动下连续向上运动，而光敏树脂3向固化的区域补充，同时，光学设备5在程序的控制下将变化的光投射到液-液界面1上使得光敏树脂3继续固化，最终得到完整的打印实体零件8。
作为优选,所述的光学设备5在程序的控制下也可将光通过反射镜投射到液-液界面1；载物台6在电机7的带动下也可以连续与间断结合的方式向上运动。
作为优选,所述的载物台6在电机7的带动下也可以间断的方式向上运动。
具体实施方式二：如图2所示：本具体实施方式的与具体实施方式一的不同之处在于所述的快速液体界面3D打印系统从上向下进行打印，具体过程为：透光的液体2的密度小于光敏树脂3的密度，料槽4的上部可透光，光学设备5在程序的控制下将光投射到液-液界面1，使得载物台6与液-液界面1之间的光敏树脂3固化形成实体零件8，实体零件8粘在载物台6，在电机7的带动下连续向下运动，而光敏树脂3向固化的区域补充，同时，光学设备5在程序的控制下将变化的光投射到液-液界面1上使得光敏树脂3继续固化，最终得到完整的打印实体零件8。
作为优选,所述的光学设备5在程序的控制下也可将光通过反射镜投射到液-液界面1；载物台6在电机7的带动下也可以连续与间断结合的方式向下运动。
作为优选,所述的载物台6在电机7的带动下也可以间断的方式向下运动。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。