[发明专利]一种UV光固化3D快速成型系统及其打印方法

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种UV光固化3D快速成型系统及其打印方法。

背景技术

3DP工艺就是今天的3D打印。是美国麻省理工学院Emanual Sachs等人研制的。3DP工艺与SLS工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面″印刷″在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低，还须后处理，如再次胶水浸泡。

UV光固化是利用UV光源来固化UV涂料的技术，UV涂料可以是UV漆、UV油墨、UV胶等，UV光即紫外线光与UV涂料里的光敏剂起化学反映，瞬间干燥固化，广泛应用于印刷行业。

光固化成形是最早出现的快速成形工艺。其原理是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长(x＝325nm)和强度(w＝30mw)的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料也就从液态转变成固态。光固化成型是目前研究得最多的方法，也是技术上最为成熟的方法。一般层厚在0.1到0.15mm，成形的零件精度较高。光固化工艺的优点是精度较高、表面效果好。但是在生产时，已固化制件四周需要支撑物，但是目前只是打印粉末的简单支撑，效果差。

但是目前的3D印刷设备都是采用一侧供粉仓的结构，铺粉辊完成一次铺粉后需返回，等待下一次动作，即一次铺粉需两个动作才能完成，效率比较低，且铺粉辊在往返过程中容易出现失误，破坏已推平的料层。

因此，如何针对上述现有UV光固化快速成型所存在的缺点进行研发改良，实为相关业界所需努力研发的目标，本发明设计人有鉴于此，乃思及创作的意念，遂以多年的经验加以设计，经多方探讨并试作样品试验，及多次修正改良，乃推出本发明。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了推平效率高、不会对已铺平粉层造成破坏的一种UV光固化3D快速成型系统及其打印方法。

(二)技术方案

本发明提供了一种UV光固化3D快速成型系统，包括：

打印固化装置，包括UV灯固化单元及UV胶粘结单元，所述UV灯固化单元包括UV灯管阵列，所述UV胶粘结单元包括喷嘴；

打印仓，具有供打印粉末粘结并固化成型的工作台，该打印仓位于UV灯管阵列及喷嘴下方，且该打印仓上端具有与UV灯管阵列和喷嘴对应的敞口；

供粉装置，储存并输送打印粉末至打印仓，包括：

供粉仓，对称设置在打印仓两侧，用于储存打印粉末，该供粉仓为上端具有敞口的仓体，且具有承载打印粉末的底板；

铺粉辊，横设在供粉仓敞口上方，输送供粉仓上方的打印粉末到打印仓内，其运动行程覆盖供粉仓及打印仓上方；

其中，所述供粉仓和打印仓的上端敞口位于同一水平面上。

在本发明的一些实施例中，所述工作台由升降装置间歇驱动，且其上端面为供打印粉末粘结并固化成型的平面。

在本发明的一些实施例中，所述底板由升降装置间歇驱动，且底板上升时带动供粉仓内打印粉末高出供粉仓上端敞口。

在本发明的一些实施例中，所述铺粉辊具有第一端部和第二端部，其中第一端部固定，输送打印粉末时，该铺粉辊绕第一端部做平面转动。

在本发明的一些实施例中，在输送打印粉末时，所述第二端部绕第一端部做平面转动，且第二端部与滑轨配合。

在本发明的一些实施例中，所述滑轨横跨两侧供粉仓及打印仓。

在本发明的一些实施例中，所述滑轨呈弧形，具有朝向铺粉辊第二端部的滑槽。

在本发明的一些实施例中，所述铺粉辊第一端部由步进电机驱动。

本发明还提供了一种上述UV光固化3D快速成型系统的打印方法，包括如下步骤：

(1)将打印粉末存储在两侧的供粉仓内，打印仓内的工作台上端面与打印仓上端敞口齐平；

(2)打印仓工作台在升降装置的作用下下降一个粉层的厚度；一侧供粉仓升降装置驱动底板向上升起一定距离，从而该供粉仓内的打印粉末高出供粉仓上端敞口；铺粉辊动作，将高出供粉仓的打印粉末推压至打印仓内，并在打印仓工作台上形成一个薄且平的粉层；同时，铺粉辊运动至另一侧供粉仓上；

(3)在已铺平的粉层上喷洒粘合剂，初步固化粉层；

(4)UV胶粘结单元依据程序将UV胶输送至喷嘴中，在初步固化的粉层上选择性喷射UV胶，紧接着UV灯管阵列对喷射区域进行照射；