[发明专利]一种3D打印设备用的成型组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种3D打印设备，具体说是一种工作稳定性强的3D打印设备用的成型组件。

背景技术

3D打印机是目前应用日益广泛的三维增材制造设备，立体光固化成型是3D成型技术的一种，其主要利用特定波长的光按立体模型的截面形状分层照射至液态的光敏树脂上，并使光敏树脂固化，从而形成具有立体形状的制品。传统的光固化3D打印设备中，其成型组件包括工作台、在工作台下方设置的用于容置液态光敏树脂的缸体、及设于工作台上方的刮料器。缸体内部空间与工作台构成固化成型的工作腔。并且利用刮料器的往返移动，实现其对可移动工作板上的树脂进行刮平操作。然而，该结构的成型组件存在几个重大的技术缺陷：

第一，为了使液态树脂在每次光扫描过程中均可完全浸没制品本身，缸体内通常会设置沉块，利用沉块的不断下降使缸体内树脂的液面随之上升。然而，当沉块的下降速度过快时，树脂会从缸体的边沿处溢出，从而污染缸体周围的部件，使打印机在制品成型完成后需要进行繁杂的清洗工作。而随着树脂的不断溢出，缸体内可用的液态树脂量也不断减少，该现象除了会造成大量的液态树脂浪费外，当制品需要进行表面的二次精细成型时极容易出现树脂量不足的情况，严重影响了制品的成型质量。

第二，当3D打印设备需要进行缸体更换时，工作台与缸体连接后其水平度很难保持一致，即工作台会产生水平方向上的倾斜现象，该现象会严重影响制品成型的稳定性。而3D 打印设备在长时间使用后，工作台会因机架振动而产生一定的水平倾斜度，该倾斜度会在持续使用过程中不断扩大，从而严重影响了制品成型的质量及可靠性。

第三，由于刮料器在工作板上往复移动，受树脂自身表面张力的影响，树脂中的细小气泡会随着刮料器的移动而被卷至刮料器的底部，并被刮料器压进树脂内部。该情况会导致树脂内部在光照射固化后产生气隙，大幅降低了制品内部的致密程度，从而严重影响制品的机械性能。而气泡在树脂表面上积聚时，其在树脂的光照固化后会在树脂的表面产生坑洞，除了会严重影响树脂在成型时的平整程度和液面的均匀性外，还会使树脂在成型时产生离层的现象。

第四，缸体内容置有大量的光敏树脂，当打印设备处于非工作状态时，缸体内的树脂会持续与外界空气接触。长时间放置后光敏树脂会出现氧化或老化的现象，从而严重影响了后续打印时制品的强度及机械性能。而由于缸体与工作台采用固定连接，当树脂需要更换时，操作人员必须先把缸体内树脂排出，再对缸体进行清洗，最后注入需要更换的树脂。上述工序除了增加树脂在实际加工时的流转次数、影响树脂的使用稳定性外，其还大大增加了3D打印成型的加工时间。

第五，为了避免缸体内的液态树脂在长时间放置或工作时产生凝固、结块的现象，目前的树脂缸体外表面上通常会装设加热装置，利用加热装置对缸体进行加热，以保障液态树脂始终保持良好的流动性。然而，加热装置通常直接装设于缸体的外表面，并采用定点式接触加热。由于热源直接与缸体外表面接触，热传导作用的速度较快，所以在加热点处的液态树脂温度较高，容易产生氧化、老化的问题。而液态树脂的导热率通常较低，所以缸体内不同部分的树脂温度也不尽相同，且与缸体外表面接触处相对的树脂温度最高，该现象会造成缸体内液态树脂产生温度分布极不均匀的情况，严重影响了树脂的正常使用。

第六，随着制品的不断成型，缸体内的液态树脂也逐渐减少，为了使液态树脂能完全浸没制品，传统的树脂缸体内通常会设置沉块，利用沉块的下移使树脂缸体的液面不断上升，从而实现缸体内制品上方的补料。然而，由于沉块自身具有一定重量和体积，在其下沉时很难实现距离上的精确移动，所以其很难准确控制液态树脂液面的上升距离，导致补料的稳定性和可靠性极差。而不同制品成型的树脂种类不同，沉块下移距离的计算需要把树脂的粘度、表面张力等因素进行充分考虑，从而在不同的制品成型时需要调整沉块的下沉量，大大提高了制品成型的工作量。

综上所述，现有的3D打印设备用的成型组件结构仍然有待于进一步改善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工作稳定性强、能缩短制品成型周期的3D打印设备用的成型组件。

本发明的另一目的在于克服现有技术的不足，提供一种可提高制品致密度、并可避免树脂产生高温老化或氧化现象的3D打印设备用的成型组件。