制造三維物體的槽、系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三維物體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及光敏樹(shù)脂材料三維制造。
【背景技術(shù)】
[0002]立體光固化成形是基于液態(tài)光敏樹(shù)脂的光聚合原理工作，是目前比較常見(jiàn)的3D打印技術(shù)。光固化成形系統(tǒng)通常包括激光器、用于容納光敏樹(shù)脂的液槽，控制器以及一個(gè)可升降的物體支撐平臺(tái)。把液態(tài)光敏樹(shù)脂盛滿在一個(gè)液槽中，通過(guò)紫外激光束在偏轉(zhuǎn)鏡作用下在液面上掃描，掃描的軌跡及光線的有無(wú)均由控制器來(lái)控制，光束照到的地方，液體就固化。成形開(kāi)始時(shí)，支撐平臺(tái)在液面下一個(gè)確定的深度，聚焦后的光斑在液面上指令逐點(diǎn)掃描，即逐點(diǎn)固化。當(dāng)一層掃描完成后，未被照射的地方仍是液態(tài)樹(shù)脂。然后升降臺(tái)帶動(dòng)支撐平臺(tái)下降一層高度，已固化成形的層面上又布滿一層樹(shù)脂，刮平器將粘度較大的樹(shù)脂液面刮平，然后再進(jìn)行下一層的掃描，使新固化的一層牢固地粘在前一層上，如此重復(fù)直到整個(gè)三維物體制造完畢，得到一個(gè)三維實(shí)體。
[0003]樹(shù)脂固化后，用新的樹(shù)脂重新涂覆固化樹(shù)脂層的一種方法是使支撐平臺(tái)浸入至液態(tài)樹(shù)脂中，支撐平臺(tái)豎直地降到樹(shù)脂液的表面之下大于預(yù)定的層厚的距離，以便以新的液體樹(shù)脂涂覆固化后的層。該系統(tǒng)將支撐平臺(tái)在樹(shù)脂表面之下升高至一個(gè)層厚。過(guò)量的液體樹(shù)脂流走并借助重力變平至單個(gè)層厚。在這之后，激光向工作表面施加能量。
[0004]過(guò)量的液體樹(shù)脂流走和薄層變平的等待時(shí)間取決于幾種因素而改變，包括可聚合液體的粘度，層厚，部件的結(jié)合形狀，截面等等。樹(shù)脂還可以使用刮刀來(lái)幫助變平，刮刀掠過(guò)樹(shù)脂的表面，這與在容納樹(shù)脂的槽內(nèi)通過(guò)重力使樹(shù)脂工作面沉積和變平相比，這可更快地施加新樹(shù)脂及移除過(guò)量的樹(shù)脂。
[0005]但是，借助樹(shù)脂流體自身重力并通過(guò)刮刀實(shí)現(xiàn)薄層變平的方法，仍然占去了三維物體制造過(guò)程的大部分時(shí)間，而且通過(guò)刮刀仍然難以獲得層厚均勻的薄層用以確保物體的尺寸精度，這些影響因素加長(zhǎng)了物體制造時(shí)間、降低了生產(chǎn)率、提高了制造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種制造三維物體的系統(tǒng)的槽及其系統(tǒng)、方法，通過(guò)本發(fā)明能獲得穩(wěn)定的樹(shù)脂液面，從而制備層厚均勻的三維物體薄層，同時(shí)還能減少樹(shù)脂涂覆液面變平所需要的時(shí)間，從而提高三維物體的制造效率和制造精度。
[0007]本發(fā)明提供的三維物體制造系統(tǒng)包括激光器、槽、支撐平臺(tái)和控制器，其中激光器發(fā)生用于固化樹(shù)脂材料的激光，所述的激光根據(jù)三維物體的數(shù)據(jù)信息一層一層的固化相對(duì)應(yīng)的樹(shù)脂材料;槽用于容納樹(shù)脂材料，三維物體通過(guò)槽內(nèi)的液體樹(shù)脂實(shí)現(xiàn)制造;支撐平臺(tái)，用于支撐三維物體的制造，并可以通過(guò)升降桿進(jìn)行升降;控制器，用于控制所述槽內(nèi)缸體樹(shù)脂材料的補(bǔ)充和移除，激光的運(yùn)動(dòng)以及支撐平臺(tái)的升降。
[0008]在更為具體的實(shí)施方案中，一種制造三維物體的槽，包括:
缸體，用于裝盛液態(tài)樹(shù)脂材料； 樹(shù)脂補(bǔ)充缸，與缸體相互連通，用于補(bǔ)充缸體內(nèi)液態(tài)樹(shù)脂材料；
透光板，光束穿過(guò)所述透光板對(duì)缸體內(nèi)樹(shù)脂材料進(jìn)行固化；
其中，透光板嵌在缸體部分頂端，缸體頂端的透光板區(qū)域外開(kāi)有至少一氣孔，用于向裝盛有樹(shù)脂材料的缸體內(nèi)通入氣體，在氣孔關(guān)閉狀態(tài)下，缸體與透光板形成密封空間。
[0009]進(jìn)一步的，所述缸體還設(shè)有傳感器，用于檢測(cè)缸體內(nèi)樹(shù)脂液面高度情況。
[0010]進(jìn)一步的，所述的傳感器為紅外探頭。
[0011]進(jìn)一步的，所述樹(shù)脂補(bǔ)充缸開(kāi)有至少一氣孔，用于調(diào)節(jié)樹(shù)脂補(bǔ)充缸內(nèi)氣壓強(qiáng)度。
[0012]本發(fā)明還提供了一種三維物體制造的方法，在本發(fā)明提供的制造三維物體的系統(tǒng)中，從缸體頂端氣孔向裝盛有樹(shù)脂材料的缸體內(nèi)通入氣體，并將樹(shù)脂材料液面控制在設(shè)置高度，同時(shí)向樹(shù)脂補(bǔ)充缸內(nèi)通入氣體使兩者氣壓平衡，隨后關(guān)閉缸體頂端氣孔，在固化過(guò)程中調(diào)節(jié)樹(shù)脂補(bǔ)充缸內(nèi)氣壓向缸體內(nèi)補(bǔ)充或者移除樹(shù)脂材料，維持缸體內(nèi)液面高度穩(wěn)定，且新一層的涂覆液面能在氣壓作用下加速變平。
[0013]本發(fā)明的用于制造三維物體的系統(tǒng)中，槽包括用于裝盛液態(tài)樹(shù)脂材料缸體、與缸體連通的樹(shù)脂補(bǔ)充缸、以及透光板，其中透光板嵌在缸體部分頂端，缸體頂端的透光板區(qū)域外開(kāi)有至少一氣孔，用于向裝盛有樹(shù)脂材料的缸體內(nèi)通入氣體，在氣孔關(guān)閉狀態(tài)下，缸體與透光板形成密封空間。樹(shù)脂補(bǔ)充缸也開(kāi)有氣孔，可以向氣孔輸入氣體來(lái)調(diào)節(jié)樹(shù)脂補(bǔ)充缸內(nèi)氣壓，從而使缸體和樹(shù)脂補(bǔ)充缸內(nèi)氣壓達(dá)到平衡，或者向缸體內(nèi)補(bǔ)充和移除樹(shù)脂材料。缸體還設(shè)有紅外傳感器，用于檢測(cè)缸體內(nèi)樹(shù)脂液面高度情況并反饋給三維制造系統(tǒng)控制器，當(dāng)缸體內(nèi)樹(shù)脂液面發(fā)生允許范圍之外的變化時(shí)，控制器通過(guò)調(diào)節(jié)缸體內(nèi)或者樹(shù)脂補(bǔ)充缸體內(nèi)的氣壓來(lái)實(shí)現(xiàn)液面調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，通過(guò)保持密封缸體內(nèi)頂端穩(wěn)定的氣壓，可以維持缸體內(nèi)樹(shù)脂液面的高度穩(wěn)定，從而使制造過(guò)程中層與層之間厚度均勻，當(dāng)制造系統(tǒng)開(kāi)始新一層的涂覆時(shí)，液態(tài)樹(shù)脂還可以在缸體內(nèi)氣壓作用下加速流平，節(jié)省了大量時(shí)間，提高了效率，此外缸體內(nèi)的氣壓層還能在樹(shù)脂和缸體頂端以及透光板之間起到良好的隔離作用，避免了樹(shù)脂材料粘結(jié)在缸體頂端壁上和透光板上。且系統(tǒng)使用的封閉的槽來(lái)制造三維物體，能有效防止光敏樹(shù)脂材料揮發(fā)，從而減小有毒的揮發(fā)性氣體對(duì)系統(tǒng)操作人員的傷害。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1表示的是根據(jù)本發(fā)明的制造三維物體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2表示是根據(jù)本發(fā)明的一種缸體的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了讓本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解并實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，以下將結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明的制造三維物體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1中缸體的的側(cè)視圖。如圖1圖2所示，用于制造三維物體的系統(tǒng)包括激光器120，槽和支撐平臺(tái)030，其中槽包括缸體020和樹(shù)脂補(bǔ)充缸140。缸體020內(nèi)裝盛有液態(tài)樹(shù)脂材料010，頂端嵌有與激