一種用于容納光敏樹脂的承載體及3d打印的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于容納光敏樹脂的承載體（300）及3D打印機(jī)。所述用于容納光敏樹脂的承載體（300）包括承載主體（301）及柔性膜（320），所述柔性膜（320）固定在所述承載主體（301）的底部。在一個實施例中，承載主體（301）包括外夾持體（310）和內(nèi)夾持體（330），所述柔性膜（320）的側(cè)部（324）夾持在所述外夾持體（310）的內(nèi)周壁（312）與所述內(nèi)夾持體（330）的外周壁（332）之間，所述內(nèi)夾持體（330）的內(nèi)周壁（334）與所述柔性膜（320）的底部（322）共同形成容納光敏樹脂的空間（340）。本實用新型的用于容納光敏樹脂的承載體（300）結(jié)構(gòu)簡單，且成本低廉。
【專利說明】一種用于容納光敏樹脂的承載體及3D打印機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于3D打印【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于容納光敏樹脂的承載體及3D打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)是計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)、計算機(jī)輔助制造(CAM)、計算機(jī)數(shù)字控制(CNN)、激光、新材料、精密伺服等多項技術(shù)的發(fā)展和綜合。已知的RP(RapidPrototyping:快速成型)方法包括 SLA (Stereo Lithography Apparatus:立體光固化造型)、LOM(Laminated Object Manufacturing:分層實體制造)、SLS (Selective LaserSintering:選擇性激光燒結(jié))、FDM(Fused Deposition Modeling:熔融沉積造型)、3DP (Three Dimension Printing:三維打印)、和 SGC (Solid Ground Curing:固基光敏液相)。
[0003]在3D打印技術(shù)中，發(fā)展較快、應(yīng)用較廣的是SLA(Stereo Lithography Apparatus:立體光固化造型)。SLA的光固化成型的原理是:光源發(fā)出的光線穿過成像部件上的二維圖像(透光區(qū)域)，照射光敏材料，利用流體狀態(tài)的光敏樹脂在光照下發(fā)生光聚合反應(yīng)的特點，使流體狀態(tài)的光敏樹脂固化成型。當(dāng)一層掃描完成后，再進(jìn)行下一層的掃描，新固化的一層牢固地粘在前一層上，如此重復(fù)直到整個零件制造完畢。然而，目前的容納光敏材料的承載體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于，提供一種用于容納光敏樹脂的承載體，其結(jié)構(gòu)簡單。
[0005]本實用新型通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):一種用于容納光敏樹脂的承載體，所述用于容納光敏樹脂的承載體包括承載主體及柔性膜，所述柔性膜固定在所述承載主體的底部。
[0006]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述承載主體包括外夾持體和內(nèi)夾持體，所述柔性膜的側(cè)部夾持在所述外夾持體的內(nèi)周壁與所述內(nèi)夾持體的外周壁之間，所述內(nèi)夾持體的內(nèi)周壁與所述柔性膜的底部共同形成容納光敏樹脂的空間。
[0007]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述外夾持體為塑料件，所述內(nèi)夾持體為塑料件。
[0008]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述外夾持體和所述內(nèi)夾持體均為圓筒狀。
[0009]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述外夾持體和所述內(nèi)夾持體均為方框狀。
[0010]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述柔性膜為透明塑料件。
[0011]本實用新型還提供了一種3D打印機(jī)，所述3D打印機(jī)包括用于容納光敏樹脂的承載體、用于以透光的形式展現(xiàn)二維圖像的成像部件以及用于發(fā)出穿過所述二維圖像所對應(yīng)的區(qū)域以使所述光敏樹脂發(fā)生光聚合反應(yīng)而固化成型的光源裝置，所述承載體為上述的用于容納光敏樹脂的承載體。
[0012]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述柔性膜的底部與成像部件的表面貼合。[0013]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述光源裝置為面光源，且所述光源裝置包括多個發(fā)光單元，所述光源裝置還包括用于控制所述多個發(fā)光單元的點亮和熄滅的光源控制單元。
[0014]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述多個發(fā)光單元的每一發(fā)光單元均包括至少一個發(fā)光體及準(zhǔn)直器。
[0015]本實用新型的有益效果是:本實用新型的用于容納光敏樹脂的承載體包括承載主體及柔性膜，所述柔性膜固定在所述承載主體的底部，其結(jié)構(gòu)簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是根據(jù)本實用新型的一個實施方式的3D打印機(jī)的分解構(gòu)成示意圖；
[0017]圖2是表示在成像部件上以透光的形式展現(xiàn)二維圖形的示意圖；
[0018]圖3是根據(jù)本實用新型的一個實施方式的用于容納光敏樹脂的承載體的平面示意圖；
[0019]圖4是根據(jù)本實用新型的另一個實施方式的用于容納光敏樹脂的承載體的剖面示意圖；
[0020]圖5是表示圖3的用于容納光敏樹脂的承載體的組裝方式的示意圖；
[0021]圖6是圖3的用于容納光敏樹脂的承載體的內(nèi)夾持體的剖面示意圖；
[0022]圖7是圖3的用于容納光敏樹脂的承載體的內(nèi)夾持體的俯視示意圖；
[0023]圖8是圖3的用于容納光敏樹脂的承載體的外夾持體的剖面示意圖；
[0024]圖9是圖3的用于容納光敏樹脂的承載體的外夾持體的俯視不意圖；
[0025]圖10是根據(jù)本實用新型的另一實施方式的用于容納光敏樹脂的承載體的平面示意圖。
【具體實施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0027]下面詳細(xì)描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。相反，本實用新型的實施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。另外，在本實用新型的描述中，術(shù)語“面光源”是指發(fā)出的光線相互平行或接近平行的光源。
[0028]如圖1所示，3D打印機(jī)1000包括用于承載流體狀態(tài)的光敏樹脂400的承載體300、用于以透光的形式展現(xiàn)二維圖像的成像部件200以及用于發(fā)出穿過所述二維圖像所對應(yīng)的區(qū)域(例如圖2所示二維圖像區(qū)域240)以使所述光敏樹脂400發(fā)生光聚合反應(yīng)而固化成型的光源裝置100。由此，光源裝置100發(fā)出的光線穿過所述二維圖像所對應(yīng)的區(qū)域，使所述光敏樹脂400發(fā)生光聚合反應(yīng)而固化成型，可以有效避免本不應(yīng)當(dāng)固化的光敏樹脂固化。成像部件200位于光源裝置100與承載體300之間。
[0029]其中，在3D打印機(jī)1000的組裝狀態(tài)下，所述柔性膜320的底部322與成像部件200的上表面貼合。3D打印機(jī)1000的結(jié)構(gòu)非常緊湊。[0030]所述成像部件200具有成像驅(qū)動控制單元220。成像驅(qū)動控制單元220對所述成像部件200的各像素進(jìn)行驅(qū)動，展現(xiàn)出所希望的二維圖像。二維圖像所對應(yīng)的區(qū)域為透明區(qū)域。光線可以穿過二維圖像所對應(yīng)的區(qū)域。而且，光線不能夠穿過二維圖像所對應(yīng)的區(qū)域之外的區(qū)域。如圖2所示，在需要形成一花瓶形狀的層時，成像驅(qū)動控制單元220對所述成像部件200的各像素進(jìn)行驅(qū)動，展現(xiàn)出花瓶形狀的二維圖像(二維圖像區(qū)域240所表示的圖像)。二維圖像區(qū)域240為透光狀態(tài)，而二維圖像區(qū)域240之外的區(qū)域230為不透光狀態(tài)。光源裝置100發(fā)出的光線均勻穿過二維圖像區(qū)域240，使所述光敏樹脂400發(fā)生光聚合反應(yīng)而固化成型，形成一花瓶形狀的層。
[0031]如圖1所示，所述多個發(fā)光單元130的每一發(fā)光單元均包括至少一個發(fā)光體(emitter) 132及準(zhǔn)直器(collimiter) 134。其中，術(shù)語“準(zhǔn)直器”應(yīng)作廣義理解，其意指將發(fā)散光轉(zhuǎn)變成基本上平行的光的任何器件或任何器件組合。
[0032]具體而言，所述光源裝置100具有框體120。多個發(fā)光單元130形成在框體120的各隔間(compartment) 131內(nèi)。所述光源裝置100還包括用于控制所述多個發(fā)光單元130的點亮和熄滅的光源控制單元110。光源控制單元110用于控制多個發(fā)光單元130的每一發(fā)光單元。由此，可以通過光源控制單元110控制多個發(fā)光單元130的每一發(fā)光單元，使得僅成像部件200展現(xiàn)的二維圖像正下方的發(fā)光單元點亮，而二維圖像正下方之外的其他發(fā)光單兀熄滅。這樣，可以一方面可以進(jìn)一步減少雜散光的量，一方面可以節(jié)省電力。
[0033]由此，通過準(zhǔn)直器134將發(fā)光體132發(fā)出的發(fā)散光轉(zhuǎn)變成平行光，進(jìn)一步有效避免本不應(yīng)當(dāng)固化的光敏樹脂固化。雖然本實施例中，發(fā)光體132及準(zhǔn)直器134均位于框體120的各隔間131內(nèi)，但是本實用新型不限于此，例如準(zhǔn)直器134可以放置在隔間131的外部。另外，雖然本實施例中，一個發(fā)光體132對應(yīng)一個準(zhǔn)直器134，但是本實用新型不限于此，例如多個發(fā)光體對應(yīng)一個準(zhǔn)直器134，或者全部的發(fā)光體對應(yīng)一個準(zhǔn)直器134。
[0034]3D打印機(jī)1000還包括升降部件500、控制單元600及計算機(jī)700。其中，在所述承載體300內(nèi)的流體狀態(tài)的光敏樹脂400固化成型后，升降部件500將已固化成型的部分向上(遠(yuǎn)離所述光源裝置100的方向)提升規(guī)定間隙，待新的流體狀態(tài)的光敏樹脂流入該規(guī)定間隙內(nèi)時，升降部件500使已固化成型的部分下降至規(guī)定的位置，然后進(jìn)行下一層的固化。在本實施例中，控制單元600與成像驅(qū)動控制單元220、光源控制單元110以及計算機(jī)700連接。由計算機(jī)700對光源裝置100、成像部件200、升降部件500進(jìn)行統(tǒng)一控制。當(dāng)然，本實用新型不限于此，例如計算機(jī)700可以為嵌入式芯片?；蛘撸刂茊卧?00、成像驅(qū)動控制單元220和光源控制單元110集成在一塊控制芯片上。
[0035]如圖4所示，所述用于容納光敏樹脂的承載體300包括承載主體301及柔性膜320，所述柔性膜320固定在所述承載主體301的底部。其中，所述柔性膜320可以通過超聲波焊接、粘接等方式固定在所述承載主體301的底部。
[0036]下面參照圖3、圖5至圖9說明用于容納光敏樹脂的承載體300的承載主體301的一個具體實施例。
[0037]如圖3、圖5至圖9所示，本實施例的用于容納光敏樹脂的承載體300包括外夾持體310、內(nèi)夾持體330及柔性膜320。其中，外夾持體310與內(nèi)夾持體330的組合相當(dāng)于圖4所示的實施例中的承載主體301。所述柔性膜320的側(cè)部324夾持在所述外夾持體310的內(nèi)周壁312與所述內(nèi)夾持體330的外周壁332之間。所述內(nèi)夾持體330的內(nèi)周壁334與所述柔性膜320的底部322共同形成容納光敏樹脂的空間340。在進(jìn)行3D打印時，光敏樹脂400容納在空間340內(nèi)，并由柔性膜320的底部322承載。
[0038]其中，所述外夾持體310優(yōu)選為塑料件。所述內(nèi)夾持體330也優(yōu)選為塑料件。所述柔性膜320優(yōu)選為透明塑料件，例如透明樹脂件或柔性亞克力等。在本實施例中，所述外夾持體310和所述內(nèi)夾持體330均為圓筒狀。
[0039]在本實用新型的用于容納光敏樹脂的承載體300中，外夾持體310與內(nèi)夾持體330可以高度相等，也可高度不等。外夾持體310的高度可以大于內(nèi)夾持體330的高度。外夾持體310的高度也可以小于內(nèi)夾持體330的高度。
[0040]如圖5所示，所述外夾持體310的內(nèi)周壁312與所述內(nèi)夾持體330的外周壁332之間的距離略小于所述柔性膜320的厚度。由此，通過將所述柔性膜320放置在所述外夾持體310與內(nèi)夾持體330之間，然后使內(nèi)夾持體330與外夾持體310相互靠近，將柔性膜320的側(cè)部324固定在所述外夾持體310的內(nèi)周壁312與所述內(nèi)夾持體330的外周壁332之間，且所述柔性膜320的底部322張緊。由此，所述內(nèi)夾持體330的內(nèi)周壁334與所述柔性膜320的底部322共同形成容納光敏樹脂的空間340。因此，用于容納光敏樹脂的承載體300的組裝工序簡單方便。
[0041]如圖10所示，該另一實施例的用于容納光敏樹脂的承載體300A包括外夾持體310A、內(nèi)夾持體330A及柔性膜320A。外夾持體310A與內(nèi)夾持體330A的組合相當(dāng)于承載主體。所述柔性膜320A的側(cè)部夾持在所述外夾持體310A的內(nèi)周壁與所述內(nèi)夾持體330A的外周壁之間。所述內(nèi)夾持體330A的內(nèi)周壁與所述柔性膜320A的底部322A共同形成容納光敏樹脂的空間。與圖3所示實施例不同的是，所述外夾持體310A和所述內(nèi)夾持體330A均為方框狀。當(dāng)然，本實用新型不限于此，外夾持體、內(nèi)夾持體的形狀可以不限于圓筒狀或方框狀，例如可以橢圓環(huán)狀或其它不規(guī)則的閉環(huán)狀。
[0042]在3D打印機(jī)1000的一個實施例中，所述光源裝置100包括多個發(fā)光單元130。其中，發(fā)光單元130的數(shù)量可以依據(jù)光固化成型的精細(xì)要求而定。光固化成型的精細(xì)度與發(fā)光單元130的數(shù)量成正比例。在本實施例中，發(fā)光單元130的數(shù)量優(yōu)選為在100個以上，發(fā)光單元130的數(shù)量更優(yōu)選地在1000個以上。
[0043]所述成像部件200可以為單色TFT液晶顯示屏或彩色TFT (Thin FilmTransistor)液晶顯示屏。TFT液晶顯示屏具有高速度、高亮度、高對比度的優(yōu)點。當(dāng)然，本實用新型不限于此，所述成像部件200也可以其他種類的液晶顯示屏，例如扭轉(zhuǎn)式向列型(Twisted Nematic ;TN)液晶顯不屏、超扭轉(zhuǎn)式向列型(Super Twisted Nematic ;STN)液晶顯示屏。
[0044]在3D打印機(jī)1000的一個實施例中，準(zhǔn)直器134為透鏡，例如凸透鏡或菲涅耳透鏡?；蛘撸瑴?zhǔn)直器134為反射鏡，例如凹面鏡或棱錐面發(fā)射鏡。
[0045]在3D打印機(jī)1000的另一些實施例中，所述多個發(fā)光單元130的每一發(fā)光單元均包括LED。且每一發(fā)光單兀發(fā)出的光的波長為250nm至700nm。優(yōu)選的是,每一發(fā)光單兀發(fā)出的光的波長為350nm至500nm。發(fā)光單元130例如為紫外光LED、藍(lán)光LED、綠光LED、青光LED、黃光LED、橙光LED、紅光LED或白光LED。
[0046]本實用新型還提供了一種3D打印方法。該3D打印方法采用本文中描述的3D打印機(jī)。所述3D打印方法包括以下步驟:[0047]SlOl:向承載體300內(nèi)注入流體狀態(tài)的光敏樹脂400 ；
[0048]S102:以透光的形式在成像部件200上展現(xiàn)二維圖形；
[0049]S103:點亮光源裝置100的發(fā)光單元130，使光線經(jīng)過成像部件200的透光部分照射承載體300中的光敏樹脂，使光敏樹脂形成一固化層；
[0050]S104:判斷是否所有的截面已完成成型，若是則結(jié)束，否則進(jìn)入S105 ；
[0051]S105:通過升降部件500提升已固化的部分，并重復(fù)S102、S103及S104。在S105中，在所述承載體300內(nèi)的流體狀態(tài)的光敏樹脂400固化成型后，升降部件500可以將已固化成型的部分向上(遠(yuǎn)離所述光源裝置的方向)提升規(guī)定間隙，待新的流體狀態(tài)的光敏樹脂流入該規(guī)定間隙內(nèi)時，升降部件500使已固化成型的部分下降至規(guī)定的位置，然后進(jìn)行下一層的固化。
[0052]本實用新型的3D打印機(jī)和3D打印方法可以適用于加工各種材料的二維或三維結(jié)構(gòu)。而且，本實用新型的3D打印機(jī)的光路部分僅由成像部件和光源裝置組成，位置關(guān)系簡單，結(jié)構(gòu)簡潔，部件數(shù)量少，降低了 3D打印機(jī)的體積和成本。另外，本實用新型的3D打印機(jī)采用的成像部件相對于激光振鏡或投影儀而言，制作成本低、使用材料少。
[0053]本實施例的用于容納光敏樹脂的承載體包括外夾持體、內(nèi)夾持體及柔性膜。外夾持體、內(nèi)夾持體及柔性膜的組裝結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，非常適于量產(chǎn)。
[0054]盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于容納光敏樹脂的承載體(300)，其特征在于，所述用于容納光敏樹脂的承載體(300)包括承載主體(301)及柔性膜(320)，所述柔性膜(320)固定在所述承載主體(301)的底部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于容納光敏樹脂的承載體(300)，其特征在于，所述承載主體(301)包括外夾持體(310 )和內(nèi)夾持體(330 )，所述柔性膜(320 )的側(cè)部(324)夾持在所述外夾持體(310)的內(nèi)周壁(312)與所述內(nèi)夾持體(330)的外周壁(332)之間，所述內(nèi)夾持體(330)的內(nèi)周壁(334)與所述柔性膜(320)的底部(322)共同形成容納光敏樹脂的空間(340)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于容納光敏樹脂的承載體(300)，其特征在于，所述外夾持體(310)為塑料件，所述內(nèi)夾持體(330)為塑料件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于容納光敏樹脂的承載體(300)，其特征在于，所述外夾持體(310)和所述內(nèi)夾持體(330)均為圓筒狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于容納光敏樹脂的承載體(300)，其特征在于，所述外夾持體(310A)和所述內(nèi)夾持體(330A)均為方框狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于容納光敏樹脂的承載體(300)，其特征在于，所述柔性膜(320)為透明塑料件。
7.—種3D打印機(jī)，其特征在于，所述3D打印機(jī)(1000)包括用于容納光敏樹脂(400)的承載體(300)、用于以透光的形式展現(xiàn)二維圖像的成像部件(200)以及用于發(fā)出穿過所述二維圖像所對應(yīng)的區(qū)域以使所述光敏樹脂發(fā)生光聚合反應(yīng)而固化成型的光源裝置(100)，所述承載體(300)為權(quán)利要求1至6任一項所述的用于容納光敏樹脂的承載體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的3D打印機(jī)，其特征在于，所述柔性膜(320)的底部(322)與成像部件(200)的表面貼合。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的3D打印機(jī)，其特征在于，所述光源裝置(100)為面光源，且所述光源裝置(100)包括多個發(fā)光單元(130)，所述光源裝置(100)還包括用于控制所述多個發(fā)光單元(130)的點亮和熄滅的光源控制單元(110)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的3D打印機(jī)，其特征在于，所述多個發(fā)光單元(130)的每一發(fā)光單元均包括至少一個發(fā)光體(132)及準(zhǔn)直器(134)。
【文檔編號】B29C67/00GK203766033SQ201420166657
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】劉彥君, 蔣程宇 申請人:劉彥君, 蔣程宇