[发明专利]一种基于全息投影的3D打印方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于全息投影的3D打印方法及打印系统；所述打印方法包括：预先制作具有待打印物体全息图的全息干板；相干光源发出的相干光沿着预设的全息投影成像光路经过全息干板，并在预设的投影空间中形成与所述待打印物体对应的三维立体实像；所述三维立体实像使预设在投影空间中的光敏材料一次性聚合固化，形成与所述三维立体实像尺寸和样貌一致的三维结构物体。本发明通过在投影空间设置与三维立体实像的光强分布相匹配的光敏材料，实现一次性全方位立体式聚合，由此能够实现复杂结构样件成形过程的一次性完成，且无需经过点‑线‑面‑体逐步连续累积成形过程，大大缩短了成形时间，提高了工作效率和成型精度。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种基于全息投影的3D打印方法及系统。

背景技术

3D打印是增材制造的俗称，其核心是数字化、智能化制造与材料科学的结合，与传统上对原材料进行机加工切削的减材料制造法正相反。

现在市面上已经有不同方法的3D打印技术，常见的有：FDM（熔融沉积式）、SLA（光固化）、SLS（选择性激光烧结）、DLP(数字光处理）等，他们普遍采用的成形过程还只是逐步连续累积打印的方式，即需要对打印样件数据进行分层，然后从点开始打印，到线，再到面，最后层层叠加到三维实体（DLP是直接从面到体的打印过程）。这样就会导致打印的工作时间较长，严重影响了打印效率。而且在不添加支撑的前提下，若待打印的样件具有悬空或者多孔结构时，上述打印技术就很难完成任务。

虽然现有也有号称“一次性体积成型”的全息光刻3D技术，有效提高了打印效率。但是并没有实现真正意义上的投射全息实像进行一次性3D打印，且只能成型非常简单的对称结构件，无法成型具有复杂结构的非对称件，成型效果和精度较差，使得其应用也受到了很大的局限。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于全息投影的3D打印方法及系统，旨在解决现有技术中传统增材制造逐步累积打印的方式带来的加工效率低、加工时间长等缺点，同时克服了现有一次性3D成型技术不能制作复杂结构、成型效果和精度差的不足。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于全息投影的3D打印方法，其中，所述方法：

步骤A、预先制作具有待打印物体全息图的全息干板；

步骤B、相干光源发出的相干光沿着预设的全息投影成像光路经过全息干板，并在预设的投影空间中形成与所述待打印物体对应的三维立体实像；

步骤C、所述三维立体实像使预设在投影空间中的光敏材料一次性聚合固化，形成与所述三维立体实像尺寸和样貌一致的三维结构物体。

优选地，所述的基于全息投影的3D打印方法，其中，所述步骤C之后还包括：

步骤D、将固化后的三维结构物体取出，并移出表面未固化的多余光敏材料。

优选地，所述的基于全息投影的3D打印方法，其中，所述步骤A中的全息图具体生成方法包括：利用计算机生成或者借助待打印物体和参考光通过在记录介质中发生干涉作用来生成。

优选地，所述的基于全息投影的3D打印方法，其中，所述步骤B中的全息投影成像光路包括：按照预设的空间位置进行设置的相干光源、波前再现光路系统、全息干板以及投影空间。

优选地，所述的基于全息投影的3D打印方法，其中，所述投影空间为透明容器或者自由空间。

优选地，所述的基于全息投影的3D打印方法，其中，所述步骤B具体包括：

预先在投影空间的前、后、左、右、上、下方位上各设置一个全息干板；