[发明专利]一种面曝光快速成型的机械运动系统及方法

说明书

本发明公开了一种面曝光快速成型的机械运动系统及方法，该系统包括升降式步进电机、升降系统、树脂液槽、不粘涂层、DLP投影系统、旋转连接机架及打印平台，旋转式步进电机驱动旋转连接机架旋转同时带动其上端连接的打印平台以及下端安装的DLP投影系统进行同向旋转，DLP投影系统自下向上对树脂液槽底部进行投影照射，升降系统安装固定于旋转连接机架内部，不跟随旋转连接机架的旋转，升降式步进电机驱动升降系统对树脂液槽作升降运动。本发明通过在打印过程中，树脂固化层与不粘涂层之间的平滑分离是靠树脂液槽向下运动的Z向拉力与旋转连接机架驱动打印平台作旋转的X向剪切力，从而得到高质量三维实体。本发明具有成型速度快、打印精度高等优点。

技术领域

本发明属于快速成型制造装置技术领域，具体涉及一种面曝光快速成型的机械运动系统及方法。

背景技术

光固化成型工艺是一种以液态光敏树脂为原料，利用光敏树脂在光的照射下引起的聚合反应，完成固化机理而形成的一种快速成型工艺方法，由于具有成型过程自动化程度高、加工速度快、生产周期短、制作原型表面质量好、尺寸精度高以及能够实现比较精细的尺寸成型特点，近十年来已被广泛应用于多种制造领域。

DLP(Digital Light Procession)全称为“数字光投影”技术，基于DLP的打印工艺与SLA光固化成型方法类似，都是采用液态光敏树脂为原料。不同之处在于，DLP采用数字投影仪作为光源，而SLA为激光头。其工艺过程是，首先通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，产生的许多帧图像通过数字投影仪照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化。当一层加工完毕后，就生成了打印件的一个截面，然后打印平台移动一个层厚的距离，等待固化层上覆盖另一层液态光敏树脂，再进行第二层照射，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层一层叠加而成三维原型。

DLP光固化面曝光3D打印的投影方式多为自下向上式投影。其主要存在的问题在于液态光敏树脂在固化后常与树脂液槽透明底板粘结在一起，但大量专利文献已通过在树脂液槽透明底板上表面涂覆一层不粘涂层如聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷等材料来解决此类问题，通过大量实验证实，虽然其效果非常理想，但就此引发出另一个严重的问题：因固化树脂与不沾涂层只在Z向分离方式的原因常导致不粘涂层损坏而使得寿命较低，需定期更换不沾涂层，因此导致资源浪费以及快速成型成本居高不下。

发明内容

本发明的目的在于克服了上述现有技术中的缺点，提供一种面曝光快速成型的机械运动系统及方法，采用该面曝光快速成型的机械运动系统，可有效解决现有技术中不粘涂层使用寿命较低的问题，并有效提高面曝光快速成型的打印质量。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种面曝光快速成型的机械运动系统，主要包括升降式步进电机、升降系统(包括丝杆、导杆、旋转式步进电机)、树脂液槽、不粘涂层、DLP投影系统、旋转连接机架、打印平台，其特征在于：升降式步进电机通过升降系统带动树脂液槽作升降运动，树脂液槽内底表面上涂覆有不粘涂层，旋转连接机架底部安装有旋转式步进电机与DLP投影系统，顶部连接打印平台，旋转式步进电机通过旋转带动旋转连接机架以及DLP投影系统与打印平台作同步转动，DLP投影系统自下向上对树脂液槽底部进行投影照射。

上述面曝光快速成型的机械运动系统中，所述DLP投影系统由紫外光源、DMD芯片、透镜、反射镜组成，紫外光源采用波长为355nm的紫外光激光器，DMD芯片用于接收计算机控制系统输出的二维截图信息，紫外光源发出的紫外光通过DMD芯片产生的动态掩模图像依次通过透镜、反射镜后，自下向上照射至树脂液槽内。

上述面曝光快速成型的机械运动系统中，所述升降系统包括丝杆、导杆、升降式步进电机，升降系统安装在旋转连接机架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驱动，升降式步进电机的转动带动丝杆转动，导杆作Z向定位，带动树脂液槽作竖直升降运动。