[发明专利]3D打印装置和制备3D打印结构的方法

说明书

本发明涉及3D打印领域，公开了3D打印装置和制备3D打印结构的方法。该3D打印装置包括固化系统，以及位于所述固化系统上方依次设置的固化图案播放器、具有去浸润性的固化平面和可上移并远离所述固化平面的承接基底，其中，所述固化平面用于放置墨滴；所述固化图案播放器用于播放反映目标3D打印结构的不同结构层的固化图案；所述固化系统提供的固化介质穿过所述固化图案，使固化平面和承接基底之间的墨液进行固化。通过该3D打印装置得到的3D打印结构，原料利用率高，打印精度高，成型效果好。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，具体涉及3D打印装置和制备3D打印结构的方法。

背景技术

3D打印又称为增材制造技术，快速成型技术的一种，它以数字模型文件为基础，通过逐点或逐层打印的方式来构造三维物体。到目前为止，根据三维成型的原理，可以将3D打印技术分为熔融挤出快速成型、光固化立体成型、数字光处理、箔材叠层成型、喷墨3D打印、选择性激光烧结、电子束熔化成型以及通过特殊引发手段的固化成型手段等。它们与传统制造业相比无需模具制造或机械加工，避免了传统减材制造工艺的材料与能源的浪费。基于引发固化的3D打印的方法占据着新型3D打印材料的绝对主力地位，其在高精度结构的制备方面，有着得天独厚的优势。通过可固化液体作为墨水将其引发固化可以使需要打印的结构从液体材料中生长出来，从而开辟新的传感器技术、新型给药技术、新的芯片实验室应用。尽管有着上述优点，对于目前引发固化3D打印方法而言，可固化液体材料的利用率仍比较低，大部分液体材料被浪费而非转化为所需要的结构。

经过多年的研究发现，许多化学反应、纳米颗粒组装等过程倾向于在固-液-气三相接触线的位置发生，CN102627028A公开了一种基于墨滴自发去浸润制备高分辨率图案的方法，具体地，将无机纳米粒子、金属纳米粒子、有机纳米粒子或聚合物分散于分散剂中获得固含量为0.0000001-70wt％的墨水，然后将得到的墨水装于喷墨打印设备的墨盒中，通过喷墨打印设备将该墨水喷射至具有去浸润性的基材上。该方法通过使用可去浸润的基材可以使墨滴的三相接触线自发去浸润回缩以制备高分辨图案，但是打印过程中需要使用打印墨盒(树脂槽)，对于墨水的固含量有一定的要求，不能大于70wt％，从而导致可固化的液体材料(3D打印原料)的利用率较低，同时，大量液体环境存在会导致液体材料在已固化结构表面大量残留，液体留存在固化结构的孔洞中导致打印结构不易清洗，而且在固化过程中导致打印精度降低，打印结构容易有缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的3D打印原料的利用率低，打印精度低，打印的结构不易清洗且容易有缺陷的问题，提供3D打印装置和制备3D打印结构的方法，通过本发明的3D打印装置和方法制备的3D打印结构，原料利用率高，打印精度高，成型效果好，易清洗。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种3D打印装置，其中，该装置包括固化系统，以及位于所述固化系统上方依次设置的固化图案播放器、具有去浸润性的固化平面和可上移并远离所述固化平面的承接基底，其中，

所述固化平面用于放置墨滴；

所述固化图案播放器用于播放反映目标3D打印结构的不同结构层的固化图案；

所述固化系统提供的固化介质穿过所述固化图案，使固化平面和承接基底之间的墨液进行固化。

优选地，所述3D打印装置还包括：与所述承接基底连接的移动系统，用于上移所述承接基底。

优选地，所述3D打印装置还包括：计算机，用于控制所述固化图案播放器播放固化图案。

优选地，所述固化系统包括光引发固化器、热引发固化器和电引发固化器中的一种或多种。

本发明第二方面提供了一种由上述的装置制备3D打印结构的方法，该方法包括以下步骤：