[实用新型]一种基于光固化成型的陶瓷增材制造设备

说明书

本实用新型涉及增材制造领域，具体涉及一种基于光固化成型的陶瓷增材制造设备。该设备中，DLP投影仪与反射镜安装于下层平台板上，窗口镜位于反射镜的正上方的上层平台板上，铺料装置与收料装置分别置于上层平台板两侧，铺料装置将浆料输送至离型膜上，通过离型膜传动主动轴组件拖动离型膜水平运动将浆料均匀的铺在离型膜上，z轴运动组件安装有成型基板，浆料层层曝光凝固成型于基板上，每层成型后的剩余浆料将由收料装置进行回收。采用离型膜传送成型的方式可以避免普通成型树脂槽在浆料粘度大的情况下z轴基板不易上升，同时收回的浆料可以及时的送回送料装置，每次可以配制较少的浆料即可完成一次打印过程，可以节省浆料降低使用成本。

技术领域

本实用新型涉及增材制造领域，具体涉及一种基于光固化成型的陶瓷增材制造设备。

背景技术

光固化3D打印的雏形出现在1986年，美国博士Charles W Hull在其一篇论文中提出使用激光照射光敏树脂固化成型的三维打印概念，之后开发了第一台商业3D打印机。1988年，3D Systems公司基于SLA光固化成型原理，制造了世界上第一台SLA光固化打印机。

SLA技术是第一代光固化主流技术，它在国内有多种翻译叫法，如：立体光刻、立体印刷、光造型等等。SLA成型技术不仅世界上最早出现并实现商品化的一种快速成形技术，也是研究最深入、应用最广泛的快速成形技术之一。SLA成型技术的基本原理，就是主要通过利用紫外激光(355nm或405nm)为光源，并用振镜系统来控制激光光斑扫描，激光束在液态树脂表面勾画出物体的第一层形状，然后制作平台下降一定的距离(0.05～0.025mm之间)，再让固化层浸入液态树脂中，如此反复，最终完成实体打印。

SLA光固化技术发展十多年以后，出现了LCD、DLP光固化3D打印技术，其打印原理是面成型连续曝光，理论速度达到SLA光固化的数百倍。SLA固有光源光斑直径太大造成精度不够或者采用小光斑导致扫描成型时间过长，不适合高精度快速成型打印，而LCD、DLP光固化技术的出现则恰恰解决成型精度与速度的问题。

数字光处理(Digital Light Processing，缩写：DLP)是在SLA技术出现的十余年后才出现的，该技术也是业界公认的第二代光固化成型技术，距今也有20多年的发展历史了。DLP技术最早是由德州仪器开发出来的，主要是通过投影仪来逐层固化光敏聚合物液体，从而创建出3D打印对象的一种快速成型技术。这种成型技术首先利用切片软件把模型切薄片，投影机播放幻灯片，每一层图像在树脂层很薄的区域产生光聚合反应固化，形成零件的一个薄层，然后成型台移动一层，投影机继续播放下一张幻灯片，继续加工下一层，如此循环，直达打印结束，所以不但成型精度高，而且打印速度也非常快。

LCD光固化技术稍晚于DLP技术，LCD采用液晶板成像，利用光学投射穿过红绿蓝三原色滤镜过滤掉红外线和紫外线后，再将三原色投射穿过三片液晶板上，合成投影成像。由于该成型技术需要使用大功率紫外光照射，并利用透过的极少量紫外光进行固化成型。而LCD液晶屏本身就是怕紫外线的，被照射后会快速老化，同时该核心部件除了要经受耐热和高温散热的考验外，还要承受几十瓦405LED灯珠的数小时高强度烘烤，因此使用寿命非常短。若经常使用的话，其核心部件LCD屏寿命往往为1～2个月。不过，有少数LCD面板可以忍受紫外照射，于是出现了LCDmasking技术。

DLP式3D打印机又分为上投影式和下投影式。上投影式即光源在料槽上方，每固化一层成型平台下降一定距离，同时需要使用刮板将液面刮平。下投影式即投影仪在下方，树脂槽底部透明，内侧覆盖离型膜或者硅胶，以避免模型固化在槽上，每次成型平台上抬一个层厚的距离，高级的下投影机一般还具有离型膜分离结构。

通常的DLP光固化设备都配有一个树脂槽，成型基板浸入树脂槽中进行成型。对于粘度较小的树脂浆料来说，成型基板的上下运动阻力较小，可顺利完成打印过程。但对于粘度较高的树脂浆料(如：陶瓷粉体积分数在50％以上的陶瓷粉与光敏树脂混合浆料)，成型基板上下运动阻力较大，经常发生基板无法抬升的状况，导致打印无法进行。

实用新型内容