[发明专利]能够自动连续打印的光固化型三维打印设备、方法及系统

说明书

本发明提供了一种能够自动连续打印的光固化型三维打印设备、方法及系统，其通过自动对三维模型进行排版，自动对排版后的三维模型打印和取件收集，还能在需要补液时，自动的对物料槽进行补液，实现了可在无人工参与的情况下，自动连续打印。

技术领域

本发明主要涉及光固化型三维打印技术，尤其涉及一种能够自动连续打印的光固化型三维打印设备、方法及系统。

背景技术

三维打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，三维打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。

目前三维打印技术的成型方式仍在不断演变，所使用的材料也多种多样。在各种成型方式中，光固化法是较为成熟的方式。光固化法是利用光敏树脂被紫外光照射后发生固化的原理，进行材料累加成型，具有成型精度高、表面光洁度好、材料利用率高等特点。

图1是光固化型三维打印设备的基本结构。这一三维打印设备100包括用于容纳光敏树脂的物料槽110、用于连接成型工件的升降台120、用于铺展光敏树脂的涂布刮板130、用于使光敏树脂固化的图像曝光系统140以及用于控制升降台120、涂布刮板130和图像曝光系统140动作的控制系统150。图像曝光系统140位于物料槽110上方，并可照射光束图像使物料槽110液面的一层光敏树脂被固化。每次图像曝光系统140照射光束图像致使一层光敏树脂固化后，升降台120都会带动成型的那层固化的光敏树脂略微下降，并通过涂布刮板130运动使固化后的工件顶面均匀铺展光敏树脂，等待下一次照射。如此循环，将会得到逐层累加成型的三维工件。

在现有通常的三维打印技术中，由于需要打印的三维模型的大小、形状都没有规律，无法自动排版，均是由人工在电脑上对需要打印的一个或多个三维模型进行排版，完成排版后再将模型整体发送到三维打印设备中进行打印。也就说，现有的三维打印设备均无法实现对多个三维模型的自动排版，这在一般的三维打印设备中不存在问题，因为普通的三维打印设备需要打印的三维模型的大小、形状都没有规律，且普通三维打印设备打印物体通常需要十几甚至几十个小时，一天需要排版的次数有限。但在高速三维打印设备中，打印小件物品时(例如打印牙齿模型)，一个小时即可打印完毕，需要人工反复的排版，费时费力。

在现有的光固化型三维打印设备，工件打印完成后均是通过人工将工件取下，并且如果需要的话，补充液态光敏树脂(后文简称为补液)后，才能开始下一次打印，这在一般的三维打印设备中不存在问题，因为普通三维打印设备打印物体通常需要十几甚至几十个小时，一天将工件取下和补液的次数有限。但在高速三维打印设备，打印小件物品时(例如打印牙齿模型)，一个小时即可打印完毕，人工参与取下工件和补液的次数就会很频繁。这些三维打印设备均无法实现连续的自动打印，且效率较低。

另外，现有的光固化型三维打印设备很少具有自动补液的能力，这是因为光敏树脂粘度大，每次需要补充的量也通常不大。若使用高粘度补液泵抽取光敏树脂进行补液，由于高粘度泵价格高，体积也较大，通常流量很大，无法进行精确控制补液量，因此采用这种方案的三维打印设备成本高、体积大且补液精度差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种三维打印设备及打印方法，可以在无人工参与的情况下，自动连续打印，具有较高的打印效率。

为解决上述技术问题，本发明的一方面提供了一种能够自动连续打印的光固化型三维打印设备，包括自动排版系统、自动打印和取件收集装置以及自动补液装置，其中，该自动打印和取件收集装置具有用于容纳光敏树脂的物料槽和用于连接成型工件的升降台；