[发明专利]用于光固化快速成型的树脂消耗量检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及光固化快速成型技术领域，特别是涉及一种用于光固化快速成型的树脂消耗量检测方法。

背景技术

在光固化快速成型(stereolithography)领域，即俗称的SLA，光固化激光快速成型的机理是利用液态光敏树脂在紫外激光的照射下吸收光能，然后发生光聚合反应而成型零件的。

光固化快速成型的基本过程如下：首先，受控于Z轴的三维工作平台位于树脂液面上，激光在上面扫描固化出第一层，接着，三维工作平台下降一层，树脂的液位保持不变，涂层工艺在刚固化的一层上涂上一薄层树脂，激光在上面扫描固化出第二层，并与上一层粘结在一起，如此依次固化出模型的各个截面，直至制作出整个模型。在整个加工过程中，通过平衡块升降控制和激光位移传感器反馈检测液位高度，来控制液位的稳定。光固化快速成型机工作时，树脂槽液位需始终保持恒定，液位稳定的作用为：其一是保证激光到液面的距离不变，始终处于焦平面上，其二是保证每一层铺涂的树脂层厚一致。而引起液位变化的原因有很多，主要有树脂的热胀冷缩、蒸发、树脂固化的体积收缩、Z轴移动机构的升降引起树脂槽容积的变化等等。而上述平衡块主要是维持液位稳定的作用。

树脂消耗量的检测主要有两个用途，一是通过对树脂消耗量的检测，确立什么时候应该补液，确立补液的最佳时间和最佳周期；二是通过检测树脂消耗量，计算单个样件的准确成本，了解理论树脂消耗量和实际树脂消耗量的关系，为核算成本提供更好的依据。目前树脂消耗量的检测方法一般有如下几种：(1)通过称光固化快速成型加工出来的样件的质量，来判断树脂消耗量。其缺点是准确度较差，一般是测试值比实际值偏小，主要是树脂消耗有蒸发、固化后部分树脂粘在样件上，需要工艺进行后处理，后处理需要用酒精或其它有机溶剂清洗，这样会造成一部分液态树脂的消耗和损失。另外，还需要考虑支撑的重量，在取件过程中，需要铲刀铲件，支撑可能去除得不是很干净，而支撑是树脂消耗量的一个重要指标，这样也会造成较大误差。(2)直接通过三维模型，如stp、iges、prt等格式的三维模型，利用三维软件，如proe、solidworks、unigaphics计算其体积，根据材料的密度，乘以三维模型的体积，得到其质量，再乘以单价(元/g)计算出其成本。这只是理论的树脂消耗量，但其结果与实际有差异。问题是未考虑树脂收缩、支撑的重量、树脂蒸发、以及固化后部分树脂粘在样件上，清洗时的损耗，而实际消耗量会高过理论消耗量。(3)将三维.stl格式文件在Magics软件中加支撑、切片，生成.cli格式文件。通过对cli格式文件进行体积计算，可以得到理论的树脂消耗量(含支撑)，再乘以材料密度，可得到树脂消耗重量。优点是，理论质量含支撑的重量，缺点是未反应实际的消耗量，只是理论值，未考虑树脂的损耗，后处理的损耗等以及实际激光加工时树脂的消耗量会有差异。

上述树脂消耗量测量方法均为理论消耗量，与实际消耗量存在一定的偏差，因此，需要一种能获得树脂实际消耗量的检测方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于光固化快速成型的树脂消耗量检测方法，用于解决现有技术中无法获得光固化快速成型中实际树脂消耗量的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于光固化快速成型的树脂消耗量检测方法，所述树脂消耗量检测方法利用光固化成型装置来完成：获得浸入树脂槽内的平衡块在样件3D打印前和样件3D打印后浸入液态树脂中的高度差，根据所述高度差乘以所述平衡块的截面面积来计算出在光固化成型过程中消耗树脂的体积，根据所述消耗树脂的体积乘以树脂的密度即计算出树脂消耗量；其中，获得所述高度差的具体步骤为：首先，在样件3D打印前，确定三维工作平台及平衡块的初始电气零位，调节所述平衡块使所述树脂槽内的液态树脂高度为设定值，所述设定值可以为3D打印正常工作的液位高度，调节稳定后，记录平衡块的坐标并且记为初始坐标值；再次，样件3D打印完成后，使所述三维工作平台恢复到初始电气零位，再次调节平衡块使液态树脂高度稳定到所述设定值，稳定后再次记录平衡块的坐标并且记为完成坐标值；最后，将所述初始坐标值和所述完成坐标值求差得出所述高度差。

优选的，所述电气零位是指所述光固化成型装置中与所述平衡块相连的滑块上的开关挡片触发零位开关发出信号时。

优选的，所述平衡块的坐标具体获得办法为：所述光固化成型装置中的控制器记录所述电气零位，然后根据电机从所述电气零位转动的圈数记录为绝对坐标，根据所述绝对坐标来计算平衡块的坐标。