[发明专利]光固化3D打印机、光固化3D打印方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种光固化3D打印机、一种光固化3D打印方法以及一种光固化3D打印装置。

背景技术

快速成型技术(又称快速原型制造技术，Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)，又称3D打印，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，其根据零件或者物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式就可以制造出实物或者实物模型。由于具有大幅降低生产成本、提高原材料和能量的利用率、可根据需求进行定制、大大节省产品制作时间等优点，3D打印技术近年来逐渐进入公众视野并得到快速发展。

3D打印的基本原理是分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，在进行3D打印时，首先由计算机通过设计、扫描等方式得到待打印物体的三维模型，再通过电脑辅助设计技术(例如CAD)沿某个方向完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，由计算机根据切片生成机器指令，3D打印机根据该机器指令打印出薄型层面，并将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型，形成三维立体实物，完成3D打印。

在3D打印技术中，采用德州仪器(TI)的数字微镜(Digital Micro-mirrorDevice)快速成型技术(俗称：DLP光固化3D打印机)，通过采用单颗UV LED光源或者用紫外激光光源照射到DMD芯片后，再通过单个镜头照射到光敏树脂槽表面或底部以使得被照射到的树脂固化，从而完成3D打印过程，其原理图如图1所示。在这种DLP光固化3D打印技术中，由于光在空气传播过程中产生衰减，导致输出功率受限。为了避免这种问题，传统的DLP光固化3D打印机，是通过提高紫外光的输出功率或者是通过延长焦距的方式来解决光照面积，然而，距离越远，光在空气中的衰减就越严重，导致从镜头输出的紫外光到树脂表面的有效紫外光的功率也成一定比例衰减。另一方面，为了得到非常强的紫外光源，需要庞大的冷却系统，从而导致设备体积过大，而且，由于这种DLP光固化3D打印机采用的是单DMD芯片，而紫外光的强度是经过严格的计算的，不可以无限制地放大紫外光的强度，从而严重制约了DLP光固化3D打印机的性能和3D打印效果。

发明内容

基于此，针对上述现有技术中存在的问题，本发明的其中一个目的在于提供一种光固化3D打印机，本发明的另一目的在于提供一种光固化3D打印方法，本发明的再一目的在于提供一种光固化3D打印装置，其可以有效减少从镜头到树脂之间的光的衰减，且可以延长DMD芯片的寿命，提高光固化3D打印机的打印性能。

为达到上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一种光固化3D打印机，包括：与光源发生器连接的DMD投影单元阵列，所述DMD投影单元阵列包括两个以上的DMD投影单元，各DMD投影单元根据上位机的控制指令处于开启状态或者关闭状态。

一种光固化3D打印方法，包括步骤：

读取分割后的切片信息；

获取DMD投影单元阵列中的DMD投影单元的数量以及各投影单元的分辨率，所述DMD投影单元阵列包括两个以上的DMD投影单元；

根据所述切片信息、所述DMD投影单元的数量以及分辨率发出控制指令，所述控制指令中包括各DMD投影单元的开启顺序以及各DMD投影单元的开启时间，根据该控制指令控制各所述DMD投影单元处于开启状态或者关闭状态。

一种光固化3D打印装置，包括：

切片信息读取单元，用于读取分割后的切片信息；

投影信息获取单元，用于获取DMD投影单元阵列中的DMD投影单元的数量以及各投影单元的分辨率，所述DMD投影单元阵列包括两个以上的DMD投影单元；

控制单元，用于根据所述切片信息、所述DMD投影单元的数量以及分辨率发出控制指令，所述控制指令中包括各DMD投影单元的开启顺序以及各DMD投影单元的开启时间，根据该控制指令控制各所述DMD投影单元处于开启状态或者关闭状态。

根据如上实施例所述的本发明的方案，其通过设置DMD投影单元阵列，并基于上位机的控制指令控制各DMD投影单元的开启和关闭，据此实现光固化3D打印。通过采用DMD投影单元阵列来进行照射完成3D打印，各DMD投影单元投射到光敏树脂的距离几乎是平行的，避免了采用单个DMD芯片打印时紫外光源发散传播时的距离过长而导致的在空气中产生衰减的现象，紫外光在光路中传播的距离短，紫外光源的衰减低，无需大功率的光源发生器就可以完成光固化3D打印，提高了光固化3D打印机的3D打印性能。

附图说明