[发明专利]一种面曝光快速成型的机械运动系统及方法

权利要求书

1.一种面曝光快速成型的机械运动系统及方法，其特征在于：包括升降式步进电机(1)、打印平台(2)、树脂液槽(3)、升降系统包括导杆(4)、丝杆(5)、旋转式步进电机(6)、DLP投影系统(7)、不粘涂层(8)、旋转连接机架(9)，旋转连接机架(9)上端连接打印平台(2)，下端安装有DLP投影系统(7)，由旋转式步进电机(6)通过旋转驱动旋转连接机架(9)作旋转运动，同时带动打印平台(2)以及DLP投影系统(7)进行同向旋转，DLP投影系统(7)自下向上对树脂液槽(3)底部进行投影照射，升降系统包括导杆(4)、丝杆(5)、旋转式步进电机(6)安装固定于旋转连接机架(9)内部，不随旋转连接机架(9)的旋转而旋转，由升降式步进电机(1)驱动升降系统(4、5、6)对安装于其上的树脂液槽(3)作升降运动，树脂液槽(3)底部为石英玻璃材料，其上镀覆一层不粘涂层(8)用以防止树脂固化层与石英玻璃底板相互粘结而导致打印失败，在打印过程中，树脂固化层与不粘涂层(8)之间的分离是靠树脂液槽(3)向下运动的Z向拉力与旋转连接机架(9)驱动打印平台(2)作旋转运动的X向剪切力同时作用才使得二者分离平滑，从而得到高质量三维实体。

2.根据权利要求1所述的一种面曝光快速成型的机械运动系统及方法，其特征在于：所述DLP投影系统(7)由紫外光源、DMD芯片、透镜、反射镜等组成，紫外光源采用波长为355nm的紫外光激光器，其DMD芯片所发出的动态掩模二维图像自下向上照射至树脂液槽(3)内。

3.根据权利要求1所述的一种面曝光快速成型的机械运动系统及方法，其特征在于：所述升降系统包括丝杆(5)、导杆(4)、升降式步进电机(1)，升降系统安装在旋转连接机架(9)上且不随其作旋转运动，由安装于最上端的升降式步进电机(1)驱动，升降式步进电机(1)的转动带动丝杆(5)转动，导杆(4)作Z向定位，带动树脂液槽(3)作竖直升降运动。

4.根据权利要求3所述的一种面曝光快速成型的机械运动系统及方法，其特征在于：所述树脂液槽(3)为顶部开口、四周封闭、底部透明的圆柱抽壳结构，用以盛放打印模型所需液态光敏树脂，其透明底板为石英玻璃，可透射紫外激光器所照射的紫外光源。

5.根据权利要求1所述的一种面曝光快速成型的机械运动系统及方法，其特征在于：所述打印平台(2)结构为同树脂液槽(3)尺寸相匹配的圆盘形状。

6.根据权利要求1所述的一种面曝光快速成型的机械运动系统及方法，其特征在于：所述不粘涂层(8)为镀覆于树脂液槽(3)底部透明石英玻璃上表面的一层厚度0.8mm～1.5mm的聚四氟乙烯或聚二甲基硅氧烷材料薄膜。

7.根据权利要求1所述的一种面曝光快速成型的机械运动系统及方法，其特征在于：所述旋转连接机架(9)形状为弓形，其上端连接的打印平台(2)延伸至树脂液槽(3)中，其下安装有DLP投影系统(7)。

8.根据权利要求1所述的一种面曝光快速成型的机械运动系统及方法，其特征在于：所述旋转式步进电机(6)利用旋转运动驱动旋转连接机架(9)以及其上安装的DLP投影系统(7)与打印平台(2)同步作旋转运动。

9.一种利用权利要求1-8任意之一所述的面曝光快速成型的机械运动系统及方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：开启面曝光快速成型机，向树脂液槽中填充进打印所需液态光敏树脂；

步骤2：计算机控制系统将三维模型转换为若干二维截面轮廓，并将每层厚度、轮廓信息传给DLP投影系统；

步骤3：计算机控制系统控制升降式步进电机驱动升降系统带动树脂液槽上升至打印平台与树脂液槽底部石英玻璃内表面镀覆的不粘涂层保持一个层厚的距离；

步骤4：DLP投影系统经石英玻璃底板的透射对树脂液槽中的液态光敏树脂进行第一层紫外光照射；

步骤5：升降式步进电机驱动升降系统带动树脂液槽下降一个层厚的距离，与此同时，旋转式步进电机驱动旋转连接机架带动打印平台与DLP投影系统作旋转运动，在树脂固化层与不粘涂层分离的同时，液态光敏树脂经旋转力与重力迅速补充至树脂固化层与不粘涂层之间的间隙区域；

步骤6：重复步骤4、步骤5进行第二层的树脂固化，直到固化到最后一层树脂为止，模型制作完毕。