[发明专利]用于三维打印机的模制头

说明书

一种用于三维打印机(100)的模制头(1)，包括：具有工作表面(2a)的第一本体(2)；具有工作表面(3a)的第二本体(3)，使得在所述机器内部形成的物体粘附于所述本体(2,3)的工作表面(2a,3a)中的至少一个上；用于使所述本体(2,3)相对彼此移动的移动装置(5)，使得所述第二本体(3)处于从所述第一本体(2)突出的位置或凹进所述第一本体(2)的位置，因此所述本体(2,3)的相应的工作表面(2a,3a)彼此交叉并且所形成的物体接收推力使得它从其所粘附的工作表面(2a,3a)分离。

本发明涉及用于三维打印机的模制头。

更详细地，本发明属于三维打印(所谓的3D打印)的技术领域，众所周知，三维打印是一种通过固化和叠加从液态树脂(在外部刺激的作用下易于固化)获得的多个层来实现三维物体生产的技术。

在从塑料至金器领域的各种类型的产业中，三维打印技术可以具体并有效地用于实现原型(prototype)。

根据现有技术，三维打印机包括用于容纳液态树脂的缸和配备有工作表面的模制头，该工作表面通常是平的，适于支撑待生产的三维物体的固化层。此外，存在包括光源的树脂刺激装置，通常是激光发射器，其可以选择性地照射邻近缸底部的液态树脂层以使其固化。更详细地，通过选择性地刺激树脂以使其在构成待生产的物体的对应部分的点处固化，得到该物体的每一层。

根据第一已知技术，光源位于缸的下方，缸的底部对光源发出的光辐射适当地透明。在这种情况下，立体平板印刷工艺首先要求模制头被放置在距缸底部一定距离处，该距离与待固化的层的厚度相等。接着，光源选择性地照射邻近缸底部的液态树脂层以使其固化。更详细地，模制头被配置为使固化层粘附在其上，同时相反地，缸底部具有减小这种粘附力的涂层。为了形成每个后续层，将模制头从缸底部移开，以使固化层浮现并因此可以恢复液态树脂的必要厚度以用于后续层的处理。在此之后，模制头将物体返回到这样的位置，使得最后的固化层距缸的底部一定距离，该距离与待固化的新层的厚度相等，从而使新层固化并粘附到前一层。根据该第一已知技术，在其上形成物体的工作表面朝下，并且因此将模制头逐渐升起并从缸移开。

根据第二已知技术，光源位于缸上方。因此，不是在邻近缸的底部刺激树脂层，而是照射液态树脂的表层。根据该第二已知技术，在其上形成物体的工作表面朝上，并且因此将模制头逐渐下降至缸内。

在上述工艺结束时，无论所使用的机器类型如何，都需要将成品从模制头的工作表面分离。

通常，通过使用在工作表面上滑动的切割工具，手动进行物体的分离。

不利的是，该操作繁琐且耗时，因为必须非常小心地进行操作，以防止刚生产的物体断裂或损坏。

为了克服这一缺点，文献EP 2523801示出了一种三维打印机，更确切地说，一种立体光刻机，其包括配备有工作表面的模制头，该工作表面中形成有多个凹槽。在工艺结束时，在每一个上述凹槽内，可以插入和滑动属于清洁工具的细长元件。该细长元件在三维物体上施加推力以使其从工作表面分离。因此，上述凹槽可以帮助成品从工作表面分离。特别地，上述凹槽比构成三维物体的层的厚度更深，以防止由于工艺要求或定位缺陷而使凹槽本身被物体的第一层的固化所阻塞。

在文献EP 2523801中示出的模制头的主要缺点是，其仍然需要专业操作者的手动干预，具有损坏刚刚形成的物体的风险。此外，不利的是，操作者必须配备特定的工具，该工具具有合适的尺寸和形状以使其可插入到工作表面中形成的凹槽中。

根据EP 2523801的模制头的另一缺点是，其构造复杂，这是因为需要在要形成的凹槽的数量方面找到折衷方案。事实上，一方面，大量的凹槽便于物体的分离，但是另一方面，恶化了物体在工作表面上的抓牢。因此，不利的是，需要根据待生产的物体的类型来调整凹槽的数量。

不利的是，工具的实现也意味着一些复杂性。首先，必须对工具进行测量，即根据数量、深度和凹槽之间的相互距离。此外，工具必须由足够柔性的材料制成，以允许在物体上施加平缓的外力，但同时必须足够硬以保证物体从模制头分离。