[发明专利]3D打印系统及3D打印方法

说明书

本发明涉及一种3D打印系统及3D打印方法，包括3D打印设备及与3D打印设备信号连接的数据处理装置，数据处理装置向3D打印设备发送图案信息，3D打印设备包括：树脂槽，用以盛放树脂液体；载物台，可伸入至在树脂槽内；移动机构，驱动载物台相对树脂槽移动；光学机构，发出光线以将载物台上方的树脂液体固化成型；其中，光学机构包括光源、DMD光调制器和微缩镜筒，光源发出光线至DMD光调制器，DMD光调制器接收图案信息并调制接收到的光线，微缩镜筒将DMD光调制器调制后的光线缩放并投影至树脂槽内以将载物台上方的树脂液体固化成型。本发明通过数据处理装置、DMD光调制器及微缩镜筒三者之间的配合，可实现高精度的小尺寸模型的快速打印，快捷方便。

技术领域

本发明涉及3D打印系统及3D打印方法，属于3D打印技术领域。

背景技术

3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料或者光敏树脂等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，在航空航天、生物医疗、武器装备、汽车以及模具等高端领域都有重要应用。

特别是在生物医疗领域，3D打印技术为生物芯片、生化器件提供了灵活制备的新方法，亦为生物材料、人工器官领域提供了新的研究手段和平台，实现了复杂3D载体支架制作。然而，现有的基于光固化方式的3D打印机普遍采用的是放大光路系统，放大光路系统具有结构简单，成本低等优点，但是打印分辨率不高，难以满足应用需求。针对生物应用领域，3D打印技术仍未有效解决打印精度和打印尺寸不能兼顾的问题。一方面，基于双光子或激光直写的光固化立体造型技术可实现小到0.1微米的复杂结构打印，然而受限于打印尺寸(小于几百微米)不适合生物芯片制作。另一方面，基于投影式的光固化立体造型技术受限于打印精度(大于30微米)难以满足生物芯片中微小结构的制作要求。目前商用3D打印机横向分辨率大多只有50微米，深度分辨率约为50-100微米。同时，现有的3D打印技术打印出的生物芯片表面粗糙度较大，不利于生物检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单高效、高精度的3D打印系统及3D打印方法，可实现高精度的小尺寸模型的快速打印。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种3D打印系统，包括3D打印设备及与所述3D打印设备信号连接的数据处理装置，所述数据处理装置向所述3D打印设备发送图案信息，所述3D打印设备包括：

树脂槽，用以盛放树脂液体；

载物台，可伸入至在所述树脂槽内；

移动机构，驱动所述载物台相对所述树脂槽移动；

光学机构，发出光线以将载物台上方的树脂液体固化成型；其中，所述光学机构包括光源、DMD光调制器和微缩镜筒，所述光源发出光线至所述DMD光调制器，所述DMD光调制器接收所述图案信息并调制所述接收到的光线，所述微缩镜筒将DMD光调制器调制后的光线缩放并投影至树脂槽内以将载物台上方的树脂液体固化成型。

进一步地，所述树脂槽上设置有用以遮挡在所述树脂液体上方的透光透气膜，所述光学机构具有聚焦面，所述光学机构还包括设置在所述微缩镜筒一侧的激光传感器，所述激光传感器用以检测其与所述透光透气膜之间距离以使得所述聚焦面位于所述透光透气膜的下表面。

进一步地，所述激光传感器及所述微缩镜筒沿竖直方向运动。

进一步地，所述3D打印设备还包括用以驱动所述光学机构和/或树脂槽以改变所述光学机构与树脂槽之间距离的升降机构。

进一步地，所述升降机构包括驱动所述光学机构相较于所述树脂槽移动的第一升降机构及驱动所述树脂槽相较于所述光学机构移动的第二升降机构。

进一步地，所述树脂槽上设置有通过紧固件与所述透光透气膜连接的透明槽盖。

进一步地，所述树脂槽上设置有用以使得所述载物台伸入至所述树脂槽内的开口。