[发明专利]一种3D打印设备和方法

说明书

本发明涉及一种3D打印设备，该设备包括照射源、工作台和液体槽，工作台用于承载构建的三维物体；液体槽用于盛装构建三维物体的可聚合液体，该设备还包括覆盖板，该覆盖板位于液体槽中，或者位于液体槽的顶部；照射源从覆盖板上方照射，该覆盖板为对照射源透明的元件；覆盖板的下表面为覆盖表面，在打印过程中覆盖表面保持与可聚合液体接触。本发明还提出了一种3D打印方法。本发明的技术方案无需刮平即可进行新的照射固化，克服了传统“自上而下”三维制造技术中液面波动、机械复杂、速度低、不能连续打印等缺陷。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种3D打印设备和方法。

背景技术

3D打印(三维制造)是一种以数字模型文件为基础，通过逐层打印、层层累积的方式来构造三维物体的技术。特别地，采用可见光或紫外光照射光敏树脂逐层固化来构造三维物体，通常称之为立体光固化技术(SLA)。已知有两种技术来实现SLA：一种为新增加层在构造中物体的上表面，称之为“自上而下”制造技术；另一种为新增加层在构造中物体的下表面，称之为“自下而上”的制造技术。

对于“自上而下”技术，中国专利申请号为201410795471.6、发明名称为《一种具有刮平功能的激光3D打印机及其光固化打印方法》，其中公开了如下内容：在光固化3D打印过程开始时，照射源自上而下照射，新增加层在构造中物体的上表面形成，每形成一层，构造中的物体下降一层并潜入打印原液的液面以下，即打印单元在照射单元每扫描固化一个层面后，所述的刮平单元就对所述层面上端进行一次刮平处理，然后所述的打印单元再整体下降一个层面高度，并进行下一层面的打印，直到打印完成。即，刮平单元对构造平面进行一次刮平动作和一次抹平动作，打印原液重新涂覆一层在构建中物体的上表面，然后再进行新的光照射固化步骤。这种“自上而下”三维制造技术的缺点是构建中物体需要潜入打印原液中，并在每层形成之后需要停止光照射，启动复杂的机械运动装置进行液面刮平，以重新形成水平的打印原液覆盖层，使设备复杂化且耗费三维制造时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D打印设备和方法，利用照射源自上而下的照射方式并采用对照射源透明的元件完全或部分覆盖可聚合液体以保持稳定的覆盖表面，从而无需刮平即可进行新的照射固化步骤，用以克服传统“自上而下”三维制造技术中液面波动、机械复杂、速度低、不能连续打印等缺陷。

本发明通过如下技术方案实现：

本发明提出的一种3D打印设备，该设备包括照射源、工作台和液体槽，工作台用于承载构建的三维物体；液体槽用于盛装构建三维物体的可聚合液体，该设备还包括覆盖板，该覆盖板位于液体槽中，或者位于液体槽的顶部；照射源从覆盖板上方照射，该覆盖板为对照射源透明的元件；覆盖板的下表面为覆盖表面，在打印过程中覆盖表面保持与可聚合液体接触。

进一步地，在打印过程中，覆盖表面固定不动或基本不动。

进一步地，在所述覆盖板位于液体槽的顶部时，覆盖板与液体槽组成密闭容器或具有开口的容器；在该覆盖板位于液体槽中时，覆盖板固定在3D打印设备的主体结构上或液体槽上，液体槽为密闭容器或具有开口的容器。

进一步地，所述覆盖板为半渗透性元件，聚合抑制剂能够透过所述半渗透性元件渗透至所述覆盖表面，从而在所述覆盖表面形成抑制固化层，所述聚合抑制剂用于抑制所述可聚合液体的固化，以保证在打印过程中固化区域与所述覆盖表面之间无损伤地分离。

进一步地，所述半渗透性元件为半渗透性聚合物、多孔玻璃、核孔膜元件、微孔石英晶体元件、微孔云母元件，或它们的组合。

进一步地，所述半渗透性元件具有不小于10巴的氧渗透率。

进一步地，所述抑制固化层应具有不少于5μm的厚度。

进一步地，抑制固化层还应维持一定的时间，该时间至少不少于固化过程所持续的时间。