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1、(10)申请公布号 CN 103935035 A (43)申请公布日 2014.07.23 CN 103935035 A (21)申请号 201410116880.9 (22)申请日 2014.03.27 B29C 67/00(2006.01) (71)申请人 沈阳巧时器美科技有限公司 地址 110000 辽宁省沈阳市和平区三好街 100-1 号 17-11 室 (72)发明人 窦守文 (54) 发明名称 一种光源移动式面成型三维打印成型系统 (57) 摘要 本发明涉及一种光源移动式面成型三维打印 成型系统， 包括箱体， 所述箱体内设置有 ： 数据处 理控制系统、 传动系统、 移动式面成像设备。
2、、 温控 盛液系统、 打印成型平台以及传感器系统。 本发明 的有益效果在于， 本发明提供一种光源可移动地 进行三维模型打印的光源移动式面成型三维打印 成型系统。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103935035 A CN 103935035 A 1/1 页 2 1. 一种光源移动式面成型三维打印成型系统， 其特征在于， 包括箱体， 所述箱体内设置 有 ： 数据处理控制系统， 包括内置数控系统和外部PC设备， 所述内置数控系统和外。
3、部PC设 备采用数据线或无线通信的方式进行双向通信 ； 传动系统， 所述传动系统与所述数据处理控制系统相连， 所述传动系统包括 X 轴传动 系统、 Y 轴传动系统以及 Z 轴传动系统， 所述 Y 轴传动系统包括第一 Y 轴传动系统和第二 Y 轴传动系统， 所述 X 轴传动系统设置在所述第一 Y 轴传动系统上， 所述第一 Y 轴传动系统和 所述第二 Y 轴传动系统分别设置在所述箱体内的上部和下部 ； 移动式面成像设备， 所述移动式面成型设备设置在所述箱体内部上端， 所述移动式面 成像设备与所述内置数控系统相连， 且设置在所述 X 轴传动系统上， 所述移动式面成像设 备在 X 轴传动系统和第一 Y。
4、 轴传动系统的作用下分别沿 X 轴方向和 Y 轴方向自由移动 ； 温控盛液系统， 所述温控盛液系统包括温度传感器、 刮平补液系统、 液体槽以及溢流槽 系统， 所述温度传感器、 刮平补液系统和溢流槽系统分别与所述液体槽相连， 所述液体槽设 置在所述箱体底部， 所述温度传感器用于监测所述液体槽内液料的温度， 所述液体槽内设 置有加温装置， 用于接收所述温度传感器的指令并对所述液体槽内的液料进行加热， 所述 刮平补液系统设置在所述第二 Y 轴传动系统上， 用于对所述液体槽中打印升降平台运动一 次后通过打印出的精准层厚度进行补液和刮平校正液体的动作， 所述溢流槽系统用于回收 从所述液体槽中溢出的液料 。
5、； 打印成型平台， 所述打印成型平台与所述Z轴传动系统相连， 并在所述Z轴传动系统的 带动下在所述液体槽中进行自由上下升降运动， 所述打印成型平台与所述移动式面成像设 备上下相对应 ； 传感器系统， 所述传感器系统包括触碰式传感器、 位移传感器、 温度传感器、 静压液位 传感器、 光电液位传感器、 雷达液位变送器和数字激光位移传感器中的一种或多种， 所述传 感器系统分别与移动式面成像设备、 打印成型平台和刮平补液系统相连， 用于确保所述移 动式面成像设备、 所述打印成型平台和所述刮平补液系统的精确运动和归位。 2. 根据权利要求 1 所述的光源移动式面成型三维打印成型系统， 其特征在于， 所述。
6、箱 体内还包括内置监控系统， 用于监控箱体内所述移动式面成像设备进行三维打印的过程， 同时将监测结果传输到数据处理控制系统进行查看和保存。 3. 根据权利要求 1 所述的光源移动式面成型三维打印成型系统， 其特征在于， 所述传 动系统中的电机包括伺服电机或步进电机或设置有位移传感器的无刷电机中的一种或多 种， 所述传动系统还包括丝杆模组、 皮带轮以及直线导轨。 4. 根据权利要求 1 所述的光源移动式面成型三维打印成型系统， 其特征在于， 所述加 热装置为液体槽内壁四周上均匀设置的加热管道， 所述加热管道与所述温度传感器相连。 权 利 要 求 书 CN 103935035 A 2 1/4 页 。
7、3 一种光源移动式面成型三维打印成型系统 技术领域 0001 本发明涉及一种光源移动式面成型三维打印成型系统。 背景技术 0002 快速成型技术(又称快速原型制造技术Rapid Prototyping Manufacturing， 简称 RPM)， 诞生于 20 世纪 80 年代后期， 是基于材料堆积法的一种高新制造技术， 是一种不再需 要传统的刀具、 夹具和机床就可以打造出任意形状， 根据零件或物体的三维模型数据， 通过 成型设备以材料累积的方式制成实物模型的技术， 被认为是近 20 年来制造领域的一个重 大成果。 它集工程机械、 CAD、 逆向工程技术、 分层制造技术、 数控技术、 材料科。
8、学以及激光技 术于一身， 可以自动、 直接、 快速以及精确地将设计思想转变为具有一个功能的原型或直接 制造零件， 从而为零件原型制作、 新设计思想的校验等方面提供于一种高效低成本的实现 手段。 0003 自 80 年代以来材料累加成型思想产生以来， 研究人员开发出了许多快速成型技 术， 统称 3D 打印， 如光固化成型 (SL)、 粉末烧结成型 (SLS)、 层叠法成型 (LOM) 以及熔积成 型 (FDM) 等多达十余种具体的工艺方法。这些工艺方法都是在材料累加成型的原理基础 上， 结合材料的物理化学特性和先进的工艺方法而形成的， 它与其他学科的发展密切相关。 目前已经有了基于上述快速成型技。
9、术的多种三维打印机问世了， 并开始应用到飞机制造、 仿生制造、 异形产品制造以及个性化产品制造等领域， 但目前的三维打印机在稳定性、 平稳 性和准确性等方面都存在较大缺陷， 同时存在只能在一个固定区域打印成型缺陷。 发明内容 0004 鉴于现有技术中存在的上述问题， 本发明的主要目的在于解决现有技术的缺陷， 本发明提供一种光源可移动地进行三维模型打印的光源移动式面成型三维打印成型系统。 0005 本发明提供了一种光源移动式面成型三维打印成型系统， 包括箱体， 所述箱体内 设置有 ： 数据处理控制系统， 包括内置数控系统和外部 PC 设备， 所述内置数控系统和外部 PC 设备采用数据线或无线通信。
10、的方式进行双向通信 ； 传动系统， 所述传动系统与所述数据 处理控制系统相连， 所述传动系统包括 X 轴传动系统、 Y 轴传动系统以及 Z 轴传动系统， 所 述 Y 轴传动系统包括第一 Y 轴传动系统和第二 Y 轴传动系统， 所述第一 Y 轴传动系统和所 述第二 Y 轴传动系统分别设置在所述箱体内的上部和下部， 所述 X 轴传动系统设置在所述 第一 Y 轴传动系统上 ； 移动式面成像设备， 所述移动式面成型设备设置在所述箱体内部上 端， 所述移动式面成像设备与所述内置数控系统相连， 且设置在所述 X 轴传动系统上， 所述 移动式面成像设备在 X 轴传动系统和第一 Y 轴传动系统的作用下分别沿 。
11、X 轴方向和 Y 轴方 向自由移动 ； 温控盛液系统， 所述温控盛液系统包括温度传感器、 刮平补液系统、 液体槽以 及溢流槽系统， 所述温度传感器、 刮平补液系统和溢流槽系统分别与所述液体槽相连， 所述 液体槽设置在所述箱体底部， 所述温度传感器用于监测所述液体槽内液料的温度， 所述液 体槽内设置有加温装置， 用于接收所述温度传感器的指令并对所述液体槽内的液料进行加 说 明 书 CN 103935035 A 3 2/4 页 4 热， 所述刮平补液系统设置在所述第二 Y 轴传动系统上， 用于对所述液体槽中打印升降平 台运动一次后通过打印出的精准层厚度进行补液和刮平校正液体的动作， 所述溢流槽系统。
12、 用于回收从所述液体槽中溢出的液料 ； 打印成型平台， 所述打印成型平台与所述 Z 轴传动 系统相连， 并在所述 Z 轴传动系统的带动下在所述液体槽中进行自由上下升降运动， 所述 打印成型平台与所述移动式面成像设备上下相对应 ； 传感器系统， 所述传感器系统包括触 碰式传感器、 位移传感器、 温度传感器、 静压液位传感器、 光电液位传感器、 雷达液位变送器 和数字激光位移传感器中的一种或多种， 所述传感器系统分别与移动式面成像设备、 打印 成型平台和刮平补液系统相连， 用于确保所述移动式面成像设备、 所述打印成型平台和所 述刮平补液系统的精确运动和归位。 0006 可选的， 所述箱体内还包括内。
13、置监控系统， 用于监控箱体内所述移动式面成像设 备进行三维打印的过程， 同时将监测结果传输到数据处理控制系统进行查看和保存。 0007 可选的， 所述传动系统中的电机包括伺服电机或步进电机或设置有位移传感器的 无刷电机中的一种或多种， 所述传动系统还包括丝杆模组、 皮带轮以及直线导轨。 0008 可选的， 所述加热装置为液体槽内壁四周上均匀设置的加热管道， 所述加热管道 与所述温度传感器相连。 0009 本发明的有益效果为 ： 本发明实施提供的一种光源移动式面成型三维打印成型系 统具有光源可移动的移动式面成像设备， 该移动式面成像设备可在传动系统的带动下沿 X 轴和 Y 轴自由移动， 克服了传。
14、统的三维打印设备只能在固定的区域内进行三维打印成型的 缺陷， 该系统打印精度更高， 实现了光源移动式无缝连接连续打印不同组件以和大型单一 模型中灵活快速的完成复杂而精密的制件的目的， 灵活性更好， 可靠性更高。 附图说明 0010 图 1 为本发明实施例的光源移动式面成型三维打印成型系统的立体结构示意图 ； 0011 图 2 为图 1 中液体槽的结构示意图。 具体实施方式 0012 下面将参照附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。 0013 如图1至图2所示 ： 本发明实施例的一种光源移动式面成型三维打印成型系统， 包 括箱体 1， 所述箱体 1 内设置有 ： 0014 数据处理控制系统， 。
15、包括内置数控系统 6 和外部 PC 设备， 所述内置数控系统 6 和 外部 PC 设备采用数据线或无线通信的方式进行双向通信， 通过所述外部 PC 设备对所述内 置数控系统进行控制 ； 0015 传动系统， 所述传动系统与所述数据处理控制系统相连， 所述传动系统包括 X 轴 传动系统 10、 Y 轴传动系统以及 Z 轴传动系统 8， 所述 Y 轴传动系统包括第一 Y 轴传动系统 9 和第二 Y 轴传动系统 12， 所述第一 Y 轴传动系统 9 和所述第二 Y 轴传动系统 12 分别设置 在所述箱体 1 内的上部和下部， 所述 X 轴传动系统 10 设置在所述第一 Y 轴传动系统 9 上， 即所。
16、述第一 Y 轴传动系统 9 承载所述 X 轴传动系统 10 ； 0016 移动式面成像设备 7， 所述移动式面成型设备 7 设置在所述箱体 1 内部上端， 所述 移动式面成像设备 7 与所述内置数控系统 6 相连， 且设置在所述 X 轴传动系统 10 上， 所述 说 明 书 CN 103935035 A 4 3/4 页 5 移动式面成像设备 7 在 X 轴传动系统 10 和第一 Y 轴传动系统的作用下分别沿 X 轴方向和 Y 轴方向自由移动， 所述移动式面成型设备 7 可选为以高压汞灯或电弧灯或碘钨灯或日光灯 或白炽灯或金卤灯或 UHP 灯或 UHE 灯或氙灯为光源的 DLP 或 LCD 或 。
17、3LCD 投影设备， 或者是 以可见光或激光或电子束为光源的镜面组合超快速反射成像设备， 所述移动式面成像设备 7 下端设置有与所述打印平台相对于的打印头， 通过该打印头实现三维打印成型 ； 0017 温控盛液系统， 所述温控盛液系统包括传感器系统 11 中的温度传感器、 刮平补液 系统 4、 液体槽 2 以及溢流槽系统， 所述温度传感器、 刮平补液系统 4 和溢流槽系统分别与 所述液体槽 2 相连， 所述液体槽 2 设置在所述箱体 1 底部， 所述温度传感器用于监测所述液 体槽内液料的温度， 所述液体槽 2 内设置有加温装置， 用于接收所述温度传感器的指令并 对所述液体槽 2 内的液料进行加。
18、热， 所述刮平补液系统 4 设置在所述第二 Y 轴传动系统 12 上， 用于对所述液体槽中打印升降平台运动一次后通过打印出的精准层厚度进行补液和刮 平校正液体的动作， 所述溢流槽系统用于回收从所述液体槽 2 中溢出的液料 ； 0018 打印成型平台 3， 所述打印成型平台 3 与所述 Z 轴传动系统 8 相连， 并在所述 Z 轴 传动系统 8 的带动下在所述液体槽 2 中进行自由上下升降运动， 所述打印成型平台 3 与所 述移动式面成像设备 7 上下相对应 ； 0019 传感器系统 11， 所述传感器系统 11 包括触碰式传感器、 位移传感器、 温度传感器、 静压液位传感器、 光电液位传感器、。
19、 雷达液位变送器和数字激光位移传感器中的一种或多 种， 所述传感器系统 11 分别与移动式面成像设备 7、 打印成型平台 3 和刮平补液系统 4 相 连， 用于确保所述移动式面成像设备 7、 所述打印成型平台 3 和所述刮平补液系统 4 的精确 运动和归位。 0020 作为上述实施例的优选实施方式， 所述箱体 1 内还包括内置监控系统 5， 用于监控 箱体 1 内所述移动式面成像设备 7 进行三维打印的过程， 同时将监测结果传输到数据处理 控制系统进行查看和保存。 0021 作为上述实施例的优选实施方式， 所述传动系统中的电机包括伺服电机或步进电 机或设置有位移传感器的无刷电机中的一种或多种，。
20、 所述传动系统还包括丝杆模组、 皮带 轮以及直线导轨。 0022 作为上述实施例的优选实施方式， 所述加热装置为液体槽内壁四周上均匀设置的 加热管道， 所述加热管道与所述温度传感器相连。 0023 本发明实施例的工作原理为 ： 0024 1)、 首先， 所述数据处理控制系统中包括的外置 PC 设备对将需要进行三维打印成 型的三维图形模型进行分层处理， 得到一系列三维图形模型的二维图像， 同时将所述二维 图像通过数据线或无线设备传输至内置数控系统 ； 0025 2)、 所述数据处理控制系统通过控制 Z 轴传动系统 8 来带动所述打印平台 3 在液 体槽中升降再由刮平补液系统 4 校正光固化液面高。
21、度， 在打印平台 4 表面形成一层具有一 定精确厚度的树脂 ： 0026 3) ； 数据处理控制系统中外置 PC 设备控制移动式面成像设备通过 XY 轴运动到 打印区域上方实现设定的方式曝光， 将二维图像投影连续照射到所述打印平台 3 上的树脂 层， 形成固化层 ； 0027 4)、 打印平台 3 在 Z 轴传动系统的带动下， 下降一个层厚度的距离， 使已固化层表 说 明 书 CN 103935035 A 5 4/4 页 6 面上形成一层新的液态光固化液体层， 在刮平补液系统4的作用下， 保证液体槽2中的整体 液位没有变化而且新的液态光固化液体层表面平整及厚度精确 ； 0028 5)、 所述数。
22、据处理控制系统中包括的外置 PC 设备继续控制移动式面成像设备通 过其下端设置的打印头以设定的方式曝光， 将下一层二维图像投影照射到打印平台表面的 固化层， 形成一新的固化层， 与已固化层相粘结 ； 0029 6)、 重复进行上述步骤 3) 步骤 5)， 直至需要打印的三维模型完全成型 ： 0030 7)、 内置数控系统 6 通过控制 Z 轴传动系统 8 带动所述打印平台 3 升出液体槽 2， 取出成型制件并清洗表面液态光固化液体， 即可得到通过可移动式面成像系统打印出的制 件。 0031 本发明实施例中所述的面成型为 ： 相对于点光源激光照射成型而言， 面成型即一 次成型一个面， 投影成像设。
23、备例如投影仪投射出一个画面整体照射在液体树脂表面而使得 液体树脂表面整体一层固化为一个固体面， 称之为面成型。 0032 最后应说明的是 ： 以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案， 而非对其 限制 ； 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解 ： 其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或全部技术特征进 行等同替换 ； 而这些修改或替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方 案的范围。 说 明 书 CN 103935035 A 6 1/2 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103935035 A 7 2/2 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 103935035 A 8 。