Lcd屏幕選擇性光固化3d打印機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種快速成型設(shè)備，尤其是涉及一種利用IXD液晶成像固化液態(tài)光敏樹脂的快速成型設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]快速成型技術(shù)(又稱為快速原型制造技術(shù)，Rapid Prototyping Manufacturing，簡稱RPM)，又被稱作3D打印。該技術(shù)根據(jù)物體的三維模型數(shù)據(jù)，通過成型設(shè)備以逐層疊加的方式制造實體，它能克服目前傳統(tǒng)機(jī)械加工無法實現(xiàn)的特殊結(jié)構(gòu)障礙?？梢詫崿F(xiàn)任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件的簡單化生產(chǎn)。現(xiàn)有的3D打印技術(shù)主要分為，熔融沉積成型(FDM)、選擇性激光燒結(jié)(SLS)、立體平板印刷(SLA)、數(shù)字光處理(DLP)。
[0003]對于立體平板印刷成型技術(shù)(SLA)，現(xiàn)有裝置的基本實現(xiàn)方式是:紫外線根據(jù)模型數(shù)據(jù)由數(shù)控系統(tǒng)控制鏡片折射到光固化樹脂表面，使之由點到線，由線到面順序凝固，完成一個層面的繪圖作業(yè)，然后升降臺在垂直方向移動一個層片的高度，再固化另一個層面，這樣層層疊加構(gòu)成一個三維實體。這種“點一線一面”的成形效率太低，需改進(jìn)成形方法，提高成形效率；此外，現(xiàn)有裝置主要采用“制品倒掛式”成形，雖然便于樹脂的快速流平以及未固化樹脂的回收，但隨著制品的重量體積越來越大，倒掛式成形制品易從基板上脫落的缺點就顯現(xiàn)出來。因此，需根據(jù)其成形特點，研宄大尺寸光固化樹脂制品的成形方法。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型針對上述缺點，依據(jù)大尺寸液晶屏的透光原理，可以制作與大型液晶屏尺寸同等大小的制品，通過可直接進(jìn)行“面”固化，大大提高成形效率；同時針對現(xiàn)有成形裝置“倒掛式”成形難以制備大型制品的缺點，實用新型了可正向堆積的成形結(jié)構(gòu)，滿足大尺寸制品制備的需求。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是:一種LCD屏幕選擇性光固化三維打印機(jī)，由發(fā)光單元、成像單元、成型單元和原料供給回收單元構(gòu)成；其中發(fā)光單元是紫外線發(fā)光源；成像單元包括聚光透鏡、菲涅耳透鏡、上層偏振膜、液晶顯示屏和下層偏振膜；成型單元包括零件托板、Z軸運動裝置、儲液槽和刮板；原料供給回收單元包括原料槽、料管和液泵。
[0006]本實用新型LCD屏幕選擇性光固化三維打印機(jī)的成形方法是:紫外線發(fā)光源透過聚光透鏡在菲涅爾透鏡上分布均勻；菲涅爾透鏡使光線改變路徑垂直照射到液晶顯示屏；液晶顯示屏兩面分別為上層偏振膜和下層偏振膜；液晶顯示屏的成像顯示部分是選擇性透明顯示區(qū)域，在紫外光源的照射下，液晶顯示屏的圖像透明區(qū)域?qū)ψ贤夤庾韪魷p小，在沒有圖像顯示的區(qū)域，紫外光線被阻擋；透過液晶屏的紫外光線構(gòu)成紫外光圖像區(qū)域會照射在液態(tài)光固化樹脂上；零件托板與樹脂上液面之間的樹脂液體層在液晶顯示屏透光照射下發(fā)生固化。當(dāng)前一層固化完畢后，零件托板帶動已固化完成的制品下降一層的距離；刮板往復(fù)運動一次，刮平已固化成型制品與液態(tài)光固化樹脂刮平，已固化成型制品與液態(tài)光固化樹脂再次曝光固化；當(dāng)儲液槽內(nèi)樹脂液面降低時，泵將原料槽中液態(tài)光固化樹脂通過料管補充進(jìn)儲液槽，保持儲液槽中液態(tài)光固化樹脂的液面穩(wěn)定；光固化成型過程結(jié)束后，儲液槽中多余液態(tài)光固化樹脂通過料管回收進(jìn)原料槽中，以備下次使用。如此往復(fù)多次，從而完成三維成型過程。
[0007]本實用新型LCD屏幕選擇性光固化三維打印機(jī)的發(fā)光單元為紫外線發(fā)光源，選擇375-405nm的紫外線LED光源，只用傳統(tǒng)投影儀1% _10%的功耗就能滿足光敏樹脂固化要求。
[0008]本實用新型IXD屏幕選擇性光固化三維打印機(jī)的成像單元，包括聚光透鏡、菲涅耳透鏡、粘貼在液晶顯示屏上面的偏振膜、水平放置的液晶顯示屏和粘貼在液晶顯示屏下面的偏振膜；利用液晶屏LCD成像原理，在微型計算機(jī)及顯示屏驅(qū)動電路的驅(qū)動下，由計算機(jī)程序提供圖像信號，在液晶屏幕上出現(xiàn)選擇性的透明區(qū)域。在紫外線發(fā)光源的照射下，液晶屏幕的圖像透明區(qū)域?qū)ψ贤夤饩€阻礙較小，在沒有圖像顯示的區(qū)域，紫外光線被阻擋。透過液晶屏的紫外光線在光敏樹脂表層構(gòu)成紫外光圖像區(qū)域。
[0009]本實用新型IXD屏幕選擇性光固化三維打印機(jī)成型單元包括零件托板、儲液槽、Z軸絲杠、Z軸步進(jìn)電機(jī)和刮板。紫外光在光敏樹脂表層構(gòu)成紫外光圖像區(qū)域，該區(qū)域液態(tài)樹脂被紫外光照射發(fā)生固化反應(yīng)，被紫外光照射到的液態(tài)樹脂成為固態(tài)。當(dāng)前一層固化完畢后，Z軸步進(jìn)電機(jī)帶動Z軸絲杠旋轉(zhuǎn)，使零件托板與已固化完成的制品下降一層的距離；刮板往復(fù)運動一次，刮平已固化成型制品與樹脂液面間的樹脂，已固化成型制品與樹脂液面間的樹脂再次曝光固化成型。如此往復(fù)多次，從而完成三維成型過程。
[0010]本實用新型LCD屏幕選擇性光固化三維打印機(jī)的原料供給回收單元，包括原料槽、料管和液泵；原料槽采用插拔式原液筒，便于更換樹脂原料，同時能夠避免粉塵污染樹脂。
[0011]本實用新型依據(jù)大尺寸液晶屏的透光原理，可以制作與大型液晶屏尺寸同等大小的制品，通過直接進(jìn)行“面”固化，大大提高成形效率；同時針對現(xiàn)有成形裝置“倒掛式”成形難以制備大型制品的缺點，實用新型了可正向堆積的成形結(jié)構(gòu)，滿足大尺寸制品制備的需求。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型IXD屏幕選擇性光固化三維打印機(jī)的原理圖。
[0013]1-紫外線發(fā)光源；2_聚光透鏡；3_菲涅耳透鏡；4_上層偏振膜；5_液晶顯示屏；6-下層偏振膜；7_制品；8_液態(tài)光固化樹脂；9_零件托板；10_儲液槽；11-Z軸絲杠；12-Z軸步進(jìn)電機(jī)；13_料管；14_原料槽；15_液泵；16_刮板。
【具體實施方式】
[0014]本實用新型提供了一種LCD屏幕選擇性光固化三維打印機(jī)，由發(fā)光單元、成像單元、成型單元、原料供給回收單元構(gòu)成；其中發(fā)光單元是紫外線發(fā)光源I ;其中成像單元包括聚光透鏡2、菲涅耳透鏡3、上層偏振膜4、液晶顯示屏5、下層偏振膜6 ;其中成型單元包括零件托板9、儲液槽10、Z軸絲杠11、Z軸步進(jìn)電機(jī)12、刮板16 ;原料供給回收單元包括料管13、原料槽14、液泵15。
[0015]本實用新型IXD選擇性光固化三維打印機(jī)中，紫外線光源I透過聚光透鏡2在菲涅爾透鏡3上分布均勻。菲涅爾透鏡3使光線改變路徑垂直照射到液晶顯示屏5 ;液晶顯示屏5兩面分別為上層偏振膜4和下層偏振膜6 ;液晶顯示屏5的成像顯示部分是選擇性透明顯示區(qū)域，在紫外光源的照射下，液晶顯示屏5的圖像透明區(qū)域?qū)ψ贤夤庾韪魷p小，在沒有圖像顯示的區(qū)域，紫外光線被阻擋；透過液晶屏5的紫外光線構(gòu)成紫外光圖像區(qū)域會照射在液態(tài)光固化樹脂8上；零件托板9與樹脂上液面之間的樹脂液體層在液晶顯示屏5透光照射下發(fā)生固化；當(dāng)前一層固化完畢后，Z軸步進(jìn)電機(jī)12帶動Z軸絲杠11旋轉(zhuǎn)，使零件托板9與已固化完成的制品7下降一層的距離；刮板16往復(fù)運動一次，刮平已固化成型制品7與樹脂液面間的樹脂，已固化成型制品7與樹脂液面間的樹脂再次曝光固化成型；當(dāng)儲液槽10內(nèi)樹脂液面降低時，液泵15將原料槽14中液態(tài)光固化樹脂8通過料管13補充進(jìn)儲液槽10，保持儲液槽10中液態(tài)光固化樹脂8的液面穩(wěn)定；光固化成型過程結(jié)束后，儲液槽10中多余液態(tài)光固化樹脂8通過料管13回收進(jìn)原料槽14中，以備下次使用。如此往復(fù)多次，從而完成三維成型過程。
【主權(quán)項】
1.LCD屏幕選擇性光固化3D打印機(jī)，其特征在于:主要由發(fā)光單元、成像單元、成型單元和原料供給回收單元構(gòu)成；發(fā)光單元是紫外線發(fā)光源；成像單元包括聚光透鏡、菲涅耳透鏡、上層偏振膜、液晶顯示屏和下層偏振膜；成型單元包括零件托板、Z軸運動裝置、儲液槽和刮板；原料供給回收單元包括原料槽、料管和液泵；紫外線發(fā)光源透過聚光透鏡均勻分布在菲涅爾透鏡上；菲涅爾透鏡使光線改變路徑垂直照射到液晶顯示屏；液晶顯示屏兩面分別為上層偏振膜和下層偏振膜；液晶顯示屏的成像顯示部分是選擇性透明顯示區(qū)域；透過液晶屏的紫外光線構(gòu)成紫外光圖像區(qū)域會照射在液態(tài)光固化樹脂上；零件托板與樹脂上液面之間的樹脂液體層在液晶顯示屏透光照射下發(fā)生固化；零件托板帶動已固化完成的制品下降一層的距離；刮板往復(fù)運動一次，刮平已固化成型制品與液態(tài)光固化樹脂刮平，已固化成型制品與液態(tài)光固化樹脂再次曝光固化；當(dāng)儲液槽內(nèi)樹脂液面降低時，泵將原料槽中液態(tài)光固化樹脂通過料管補充進(jìn)儲液槽，保持儲液槽中液態(tài)光固化樹脂的液面穩(wěn)定；光固化成型過程結(jié)束后，儲液槽中多余液態(tài)光固化樹脂通過料管回收進(jìn)原料槽中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD屏幕選擇性光固化3D打印機(jī)，其特征在于:發(fā)光單元為375-405nm的紫外線LED光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IXD屏幕選擇性光固化3D打印機(jī)，其特征在于:成型單元包括零件托板、儲液槽、Z軸絲杠、Z軸步進(jìn)電機(jī)和刮板，Z軸步進(jìn)電機(jī)帶動Z軸絲杠旋轉(zhuǎn)，使零件托板與已固化完成的制品下降一層的距離；刮板往復(fù)運動一次，刮平已固化成型制品與樹脂液面間的樹脂，已固化成型制品與樹脂液面間的樹脂再次曝光固化成型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD屏幕選擇性光固化3D打印機(jī)，其特征在于:原料供給回收單元包括原料槽、料管和液泵；原料槽采用插拔式原液筒。
【專利摘要】本實用新型公開了LCD屏幕選擇性光固化3D打印機(jī)，由發(fā)光單元、成像單元、成型單元和原料供給回收單元構(gòu)成；成像單元包括聚光透鏡、菲涅耳透鏡、上層偏振膜、液晶顯示屏和下層偏振膜；成型單元包括零件托板、Z軸運動裝置、儲液槽和刮板；原料供給回收單元包括原料槽、料管和液泵。紫外線發(fā)光源透過聚光透鏡在菲涅爾透鏡上分布均勻，菲涅爾透鏡使光線改變路徑垂直照射到液晶顯示屏；在紫外光源照射下，液晶顯示屏的圖像透明區(qū)域?qū)ψ贤夤庾韪魷p小，在沒有圖像顯示區(qū)域，紫外光線被阻擋，零件托板與樹脂上液面之間的樹脂液體層在液晶顯示屏透光照射下發(fā)生固化；本實用新型可以制作與大型液晶屏尺寸同等大小的制品，通過進(jìn)行面固化，可提高成形效率。
【IPC分類】B29C67-00
【公開號】CN204451225
【申請?zhí)枴緾N201520092969
【發(fā)明人】楊衛(wèi)民, 遲百宏, 馬昊鵬, 焦志偉, 謝鵬程, 譚晶, 閻華 , 張莉彥, 丁玉梅
【申請人】北京化工大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年2月10日