制造三維物體的槽、系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及三維物體制造技術領域，具體涉及光敏樹脂材料三維制造。
【背景技術】
[0002]立體光固化成形是基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作，是目前比較常見的3D打印技術。光固化成形系統(tǒng)通常包括激光器、用于容納光敏樹脂的液槽，控制器以及一個可升降的物體支撐平臺。把液態(tài)光敏樹脂盛滿在一個液槽中，通過紫外激光束在偏轉鏡作用下在液面上掃描，掃描的軌跡及光線的有無均由控制器來控制，光束照到的地方，液體就固化。成形開始時，支撐平臺在液面下一個確定的深度，聚焦后的光斑在液面上指令逐點掃描，即逐點固化。當一層掃描完成后，未被照射的地方仍是液態(tài)樹脂。然后升降臺帶動支撐平臺下降一層高度，已固化成形的層面上又布滿一層樹脂，刮平器將粘度較大的樹脂液面刮平，然后再進行下一層的掃描，使新固化的一層牢固地粘在前一層上，如此重復直到整個三維物體制造完畢，得到一個三維實體。
[0003]樹脂固化后，用新的樹脂重新涂覆固化樹脂層的一種方法是使支撐平臺浸入至液態(tài)樹脂中，支撐平臺豎直地降到樹脂液的表面之下大于預定的層厚的距離，以便以新的液體樹脂涂覆固化后的層。該系統(tǒng)將支撐平臺在樹脂表面之下升高至一個層厚。過量的液體樹脂流走并借助重力變平至單個層厚。在這之后，激光向工作表面施加能量。
[0004]過量的液體樹脂流走和薄層變平的等待時間取決于幾種因素而改變，包括可聚合液體的粘度，層厚，部件的結合形狀，截面等等。樹脂還可以使用刮刀來幫助變平，刮刀掠過樹脂的表面，這與在容納樹脂的槽內通過重力使樹脂工作面沉積和變平相比，這可更快地施加新樹脂及移除過量的樹脂。
[0005]但是，借助樹脂流體自身重力并通過刮刀實現(xiàn)薄層變平的方法，仍然占去了三維物體制造過程的大部分時間，而且通過刮刀仍然難以獲得層厚均勻的薄層用以確保物體的尺寸精度，這些影響因素加長了物體制造時間、降低了生產(chǎn)率、提高了制造成本。
【發(fā)明內容】
[0006]為了解決現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種制造三維物體的系統(tǒng)的槽及其系統(tǒng)、方法，通過本發(fā)明能獲得穩(wěn)定的樹脂液面，從而制備層厚均勻的三維物體薄層，同時還能減少樹脂涂覆液面變平所需要的時間，從而提高三維物體的制造效率和制造精度。
[0007]本發(fā)明提供的三維物體制造系統(tǒng)包括激光器、槽、支撐平臺和控制器，其中激光器發(fā)生用于固化樹脂材料的激光，所述的激光根據(jù)三維物體的數(shù)據(jù)信息一層一層的固化相對應的樹脂材料;槽用于容納樹脂材料，三維物體通過槽內的液體樹脂實現(xiàn)制造;支撐平臺，用于支撐三維物體的制造，并可以通過升降桿進行升降;控制器，用于控制所述槽內缸體樹脂材料的補充和移除，激光的運動以及支撐平臺的升降。
[0008]在更為具體的實施方案中，一種制造三維物體的槽，包括:
缸體，用于裝盛液態(tài)樹脂材料； 樹脂補充缸，與缸體相互連通，用于補充缸體內液態(tài)樹脂材料；
透光板，光束穿過所述透光板對缸體內樹脂材料進行固化；
其中，透光板嵌在缸體部分頂端，缸體頂端的透光板區(qū)域外開有至少一氣孔，用于向裝盛有樹脂材料的缸體內通入氣體，在氣孔關閉狀態(tài)下，缸體與透光板形成密封空間。
[0009]進一步的，所述缸體還設有傳感器，用于檢測缸體內樹脂液面高度情況。
[0010]進一步的，所述的傳感器為紅外探頭。
[0011]進一步的，所述樹脂補充缸開有至少一氣孔，用于調節(jié)樹脂補充缸內氣壓強度。
[0012]本發(fā)明還提供了一種三維物體制造的方法，在本發(fā)明提供的制造三維物體的系統(tǒng)中，從缸體頂端氣孔向裝盛有樹脂材料的缸體內通入氣體，并將樹脂材料液面控制在設置高度，同時向樹脂補充缸內通入氣體使兩者氣壓平衡，隨后關閉缸體頂端氣孔，在固化過程中調節(jié)樹脂補充缸內氣壓向缸體內補充或者移除樹脂材料，維持缸體內液面高度穩(wěn)定，且新一層的涂覆液面能在氣壓作用下加速變平。
[0013]本發(fā)明的用于制造三維物體的系統(tǒng)中，槽包括用于裝盛液態(tài)樹脂材料缸體、與缸體連通的樹脂補充缸、以及透光板，其中透光板嵌在缸體部分頂端，缸體頂端的透光板區(qū)域外開有至少一氣孔，用于向裝盛有樹脂材料的缸體內通入氣體，在氣孔關閉狀態(tài)下，缸體與透光板形成密封空間。樹脂補充缸也開有氣孔，可以向氣孔輸入氣體來調節(jié)樹脂補充缸內氣壓，從而使缸體和樹脂補充缸內氣壓達到平衡，或者向缸體內補充和移除樹脂材料。缸體還設有紅外傳感器，用于檢測缸體內樹脂液面高度情況并反饋給三維制造系統(tǒng)控制器，當缸體內樹脂液面發(fā)生允許范圍之外的變化時，控制器通過調節(jié)缸體內或者樹脂補充缸體內的氣壓來實現(xiàn)液面調整。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，通過保持密封缸體內頂端穩(wěn)定的氣壓，可以維持缸體內樹脂液面的高度穩(wěn)定，從而使制造過程中層與層之間厚度均勻，當制造系統(tǒng)開始新一層的涂覆時，液態(tài)樹脂還可以在缸體內氣壓作用下加速流平，節(jié)省了大量時間，提高了效率，此外缸體內的氣壓層還能在樹脂和缸體頂端以及透光板之間起到良好的隔離作用，避免了樹脂材料粘結在缸體頂端壁上和透光板上。且系統(tǒng)使用的封閉的槽來制造三維物體，能有效防止光敏樹脂材料揮發(fā)，從而減小有毒的揮發(fā)性氣體對系統(tǒng)操作人員的傷害。
【附圖說明】
[0014]圖1表示的是根據(jù)本發(fā)明的制造三維物體系統(tǒng)結構示意圖。
[0015]圖2表示是根據(jù)本發(fā)明的一種缸體的側視圖。
【具體實施方式】
[0016]為了讓本領域的技術人員更好地理解并實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案，以下將結合說明書附圖和具體實施例做進一步詳細說明。
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明的制造三維物體系統(tǒng)結構示意圖，圖2是圖1中缸體的的側視圖。如圖1圖2所示，用于制造三維物體的系統(tǒng)包括激光器120，槽和支撐平臺030，其中槽包括缸體020和樹脂補充缸140。缸體020內裝盛有液態(tài)樹脂材料010，頂端嵌有與激