一種基于dlp技術(shù)的光固化面成型裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于快速成型制造裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種利用DLP技術(shù)的紫外光進(jìn)行光固化的面成型裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光固化成型工藝是一種以液態(tài)光敏樹脂為原料，利用光敏樹脂在光的照射下引起的聚合反應(yīng)，完成固化機(jī)理而形成的一種快速成型工藝方法，由于具有成型過程自動(dòng)化程度高、加工速度快、生產(chǎn)周期短、制作原型表面質(zhì)量好、尺寸精度高以及能夠?qū)崿F(xiàn)比較精細(xì)的尺寸成型等特點(diǎn)，近年來(lái)已被廣泛應(yīng)用于多種制造領(lǐng)域。
[0003]機(jī)械加工部分作為光固化技術(shù)中的重要組成部分，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的加工效率、加工精度起著至為關(guān)鍵的作用。現(xiàn)有技術(shù)中，公知的光固化成型機(jī)大多采用的是頂掃式的點(diǎn)成型設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)形式在實(shí)際應(yīng)用中存在著以下的問題:(I)、光發(fā)射器發(fā)射的光源為點(diǎn)光源，將光在加工平面上匯聚成點(diǎn)，讓光點(diǎn)按一定的掃描路徑進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，因此要形成一個(gè)三維模型的話就需要對(duì)X、Y、Z三個(gè)空間方向進(jìn)行控制，這樣會(huì)使得加工效率低；(2)、光發(fā)射器位于加工工作面的上端，在完成一個(gè)層厚的加工之后為保證加工出模具的準(zhǔn)確性，需要對(duì)光敏樹脂有一個(gè)刮平的過程，由此會(huì)使得裝置復(fù)雜化，同時(shí)也加大了制造費(fèi)用；(3)、在點(diǎn)成型過程中現(xiàn)有技術(shù)的加工溫度高于室溫，在加工后的熱平衡過程中會(huì)由于溫度的變化產(chǎn)生應(yīng)力而導(dǎo)致加工出的實(shí)體發(fā)生變形，最終影響到加工質(zhì)量。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題加以解決，提供一種基于DLP技術(shù)的光固化面成型裝置，采用該光固化面成型裝置在保證完整加工過程的基礎(chǔ)上，可顯著減少成型時(shí)間及功耗并有效提高光固化快速成型的加工質(zhì)量。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的而采用的技術(shù)解決方案是這樣的:所提供的基于DLP技術(shù)的光固化面成型裝置由機(jī)架、步進(jìn)電機(jī)、升降裝置、托板架、托板、樹脂槽以及DLP投影系統(tǒng)組成，由PC機(jī)系統(tǒng)控制的步進(jìn)電機(jī)設(shè)置在機(jī)架的上部，步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過升降裝置與托板架連接，托板架的下端裝有一個(gè)粘有毛玻璃的托板，托板下面放置有內(nèi)裝液態(tài)光敏樹脂的樹脂槽，樹脂槽固定在機(jī)架下部，在樹脂槽的正下方設(shè)置有用于對(duì)樹脂槽內(nèi)的液態(tài)光敏樹脂進(jìn)行照射的DLP投影系統(tǒng)。
[0006]上述基于DLP技術(shù)的光固化面成型裝置中，在步進(jìn)電機(jī)上設(shè)有用于將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的編碼器，編碼器與步進(jìn)電機(jī)之間用法蘭盤進(jìn)行固定。
[0007]上述基于DLP技術(shù)的光固化面成型裝置中，升降裝置為絲桿式升降傳動(dòng)裝置，升降裝置的下端通過滑塊與托板架相連接，托板架通過蝶形螺栓與粘有毛玻璃的托板相連接。
[0008]上述基于DLP技術(shù)的光固化面成型裝置中，托板架采用側(cè)向面為L(zhǎng)型的板架設(shè)計(jì)，在托板架的側(cè)面板和底面板之間連接有一個(gè)三角形加強(qiáng)筋，托板架的側(cè)面板與滑塊之間通過四個(gè)沉頭螺釘進(jìn)行固定，在托板架的底面板兩個(gè)U型槽，通過兩個(gè)蝶形螺栓將托板架和托板連接在一起；在托板的下底面粘附了一塊毛玻璃。
[0009]上述基于DLP技術(shù)的光固化面成型裝置中，樹脂槽由樹脂槽槽身和樹脂槽底座組成，在樹脂槽底座上開有一個(gè)正方形的通孔，在樹脂槽底座的正方形通孔內(nèi)嵌放有一塊石英玻璃，樹脂槽槽身位于樹脂槽底座上，在樹脂槽槽身和樹脂槽底座之間鋪有一層用于防止氧阻聚作用的F46薄膜，在薄膜上面墊有一圈和樹脂槽槽身底面尺寸一致的密封墊。樹脂槽內(nèi)置的液態(tài)光敏樹脂也叫UV樹脂，由聚合物單體、預(yù)聚體、光引發(fā)劑構(gòu)成，是一種可在紫外光照射下能發(fā)生固化的樹脂。
[0010]本實(shí)用新型中所用到的DLP投影系統(tǒng)主要包括高亮光源、DMD芯片、出光鏡頭等，DLP投影是一項(xiàng)比較先進(jìn)和成熟的投影技術(shù)，其核心部件是數(shù)字微鏡元件一一DMD芯片，當(dāng)采集到三維模型之后PC機(jī)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行處理，形成二維的平面圖，通過數(shù)據(jù)線傳輸給DMD芯片，在其上面將會(huì)產(chǎn)生與計(jì)算機(jī)相同的圖案。
[0011]與現(xiàn)有光固化成型技術(shù)相比，本實(shí)用新型在保證完整加工過程的基礎(chǔ)上，通過對(duì)光源設(shè)置位置及照射方式的改變，實(shí)現(xiàn)了對(duì)面成型制品的高效，低耗的加工，具有成型加工效率高、成型質(zhì)量好、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、壽命長(zhǎng)、操作方便、加工后成型件實(shí)體的翹曲變形小以及便于普及應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例的總裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本實(shí)用新型中托板架與托板部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是本實(shí)用新型中樹脂槽部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中各數(shù)字標(biāo)號(hào)的名稱分別是:1 一編碼器，2 —法蘭盤，3 —步進(jìn)電機(jī)，4 一絲桿，5 一滑塊，6 —托板架，61 —三角形加強(qiáng)筋，62 一 U型槽，7 —托板，8 —樹脂槽，81 —樹脂槽槽身，82 —樹脂槽底座，9 - DLP投影系統(tǒng)，10 一機(jī)架。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參見附圖，本實(shí)用新型是一種基于DLP技術(shù)的光固化面成型裝置，包括機(jī)架10、編碼器1、步進(jìn)電機(jī)3、升降裝置、托板架6、托板7、樹脂槽8以及DLP投影系統(tǒng)9以及PC機(jī)系統(tǒng)等構(gòu)件。編碼器I將來(lái)自于步進(jìn)電機(jī)3的位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)3與編碼器I之間用法蘭盤2進(jìn)行固定；步進(jìn)電機(jī)的下端是用于驅(qū)動(dòng)托板架(托板)做升降運(yùn)動(dòng)的絲桿式升降裝置，其內(nèi)部有絲桿4、直線光軸、滑塊5等；托板架6與滑塊5相連接，托板架6的下端由一個(gè)粘有毛玻璃的托板7，再下面放置有一個(gè)裝有液態(tài)光敏樹脂的樹脂槽8，樹脂槽8的正下方安放了一個(gè)DLP投影系統(tǒng)9，以上所有的零部件設(shè)置在由鋁型材搭成的機(jī)架10上。PC機(jī)系統(tǒng)(圖中未予顯示)分別與DLP投影系統(tǒng)、升降系統(tǒng)相連，用來(lái)控制DLP投影系統(tǒng)9對(duì)樹脂槽8內(nèi)的液態(tài)光敏樹脂進(jìn)行照射，以及控制升降裝置的做升降運(yùn)動(dòng)。
[0017]為了防止工作過程中的應(yīng)力不均帶來(lái)變形影響到加工精度，該光固化面成型裝置的托板架6采用如圖2所示的L型的設(shè)計(jì)，在托板架6的側(cè)面板和底面板之間連接有一個(gè)三角形加強(qiáng)筋61 ;托板架6與滑塊之間通過四個(gè)沉頭螺釘進(jìn)行固定，在托板架的底面板兩個(gè)U型槽62，通過兩個(gè)蝶形螺栓將托板架6和托板7連接在一起；在托板7的下底面粘附了一塊毛玻璃。
[0018]樹脂槽8的結(jié)構(gòu)如圖3所示，由樹脂槽底座82和位于底座上的樹脂槽槽身81組成。在樹脂槽底座82中心開有一個(gè)正方形的通孔，在該正方形通孔內(nèi)嵌放有一塊石英玻璃，樹脂槽槽身81位于樹脂槽底座82上，底座采用這樣的設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)底掃描。在光固化的過程中，如果處理得不得當(dāng)會(huì)出現(xiàn)氧阻聚現(xiàn)象，將嚴(yán)重的影響到制造出的制件，為此可以在樹脂槽槽身81和樹脂槽底座82之間鋪一層F46薄膜用以阻止氧阻聚作用。又由于樹脂槽北分為槽身和底座兩部分，加之光敏樹脂具有流動(dòng)性，為了防止制造過程中樹脂從槽身和底座之間流出而造成嚴(yán)重的浪費(fèi)，可在它們之間加設(shè)一個(gè)尺寸與之對(duì)應(yīng)的密封圈，再使之與樹脂槽的槽身和底座之間通過沉頭螺釘進(jìn)行連接。
[0019]該光固化面成型裝置的工作過程如下:
[0020]I)PC機(jī)系統(tǒng)接收到三維模型之后，對(duì)其進(jìn)行STL化的切片處理，并將處理后的一個(gè)二維截面信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)而控制DLP投影系統(tǒng)，在DLP投影系統(tǒng)的DMD芯片上產(chǎn)生與計(jì)算機(jī)同樣的圖案；
[0021]2)由DLP投影系統(tǒng)中高亮光源發(fā)射出200nm?400nm的紫外光對(duì)DMD芯片進(jìn)行固定角度的照射，發(fā)射光透過透鏡對(duì)光進(jìn)行整形，從而在樹脂槽內(nèi)的工作面上形成了與計(jì)算機(jī)中圖案一樣的紫外光圖案，按照?qǐng)D案的形狀開始固化形成一層固體，沒有照射到的地方仍是液態(tài)；
[0022]3)當(dāng)樹脂槽內(nèi)的光敏樹脂完成一個(gè)層厚的固化后，托板架(托板)在升降系統(tǒng)的帶動(dòng)下向上升一個(gè)高度，所升的高度與加工完全的厚度一致，從而進(jìn)入下一層的固化階段，如此反復(fù)直至整個(gè)制件光固化加工完成；
[0023]4)制造完成之后松開蝶形螺栓將托板從托板架上取下來(lái)，進(jìn)而將毛玻璃上的制件取下。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于DLP技術(shù)的光固化面成型裝置，其特征在于:由機(jī)架(10)、步進(jìn)電機(jī)(3)、升降裝置、托板架(6)、托板(7)、樹脂槽(8)以及DLP投影系統(tǒng)(9)組成，由PC機(jī)系統(tǒng)控制的步進(jìn)電機(jī)(3)設(shè)置在機(jī)架(10)的上部，步進(jìn)電機(jī)(3)的輸出軸通過升降裝置與托板架(6)連接，托板架的下端裝有一個(gè)粘有毛玻璃的托板(7)，托板(7)下面放置有內(nèi)裝液態(tài)光敏樹脂的樹脂槽(8)，樹脂槽⑶固定在機(jī)架下部，在樹脂槽⑶的正下方設(shè)置有用于對(duì)樹脂槽內(nèi)的液態(tài)光敏樹脂進(jìn)行照射的DLP投影系統(tǒng)(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DLP技術(shù)的光固化面成型裝置，其特征在于:在步進(jìn)電機(jī)(3)上設(shè)有用于將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的編碼器(1)，編碼器(I)與步進(jìn)電機(jī)(3)之間用法蘭盤(2)進(jìn)行固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DLP技術(shù)的光固化面成型裝置，其特征在于:所述的升降裝置為絲桿式升降傳動(dòng)裝置，升降裝置的下端通過滑塊(5)與托板架(6)相連接，托板架(6)通過蝶形螺栓與粘有毛玻璃的托板(7)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于DLP技術(shù)的光固化面成型裝置，其特征在于:所述的托板架(6)采用側(cè)向面為L(zhǎng)型的板架設(shè)計(jì)，在托板架(6)的側(cè)面板和底面板之間連接有一個(gè)三角形加強(qiáng)筋(61)，托板架(6)的側(cè)面板與滑塊(5)之間通過四個(gè)沉頭螺釘進(jìn)行固定，在托板架出)的底面板兩個(gè)U型槽(62)，通過兩個(gè)蝶形螺栓將托板架(6)和托板(7)連接在一起；在托板(7)的下底面粘附了一塊毛玻璃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DLP技術(shù)的光固化面成型裝置，其特征在于:所述的樹脂槽⑶由樹脂槽槽身(81)和樹脂槽底座(82)組成，樹脂槽底座(82)上開有一個(gè)正方形的通孔，在樹脂槽底座(82)的正方形通孔內(nèi)嵌放有一塊石英玻璃，樹脂槽槽身(81)位于樹脂槽底座(82)上，在樹脂槽槽身(81)和樹脂槽底座(82)之間鋪有一層F46薄膜，在薄膜上面墊有一圈和樹脂槽槽身(81)底面尺寸一致的密封墊。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于DLP技術(shù)的光固化面成型裝置，由機(jī)架、步進(jìn)電機(jī)、升降裝置、托板架、托板、樹脂槽以及DLP投影系統(tǒng)組成，由PC機(jī)系統(tǒng)控制的步進(jìn)電機(jī)設(shè)置在機(jī)架的上部，步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過升降裝置與托板架連接，托板架的下端裝有一個(gè)粘有毛玻璃的托板，托板下面放置有內(nèi)裝液態(tài)光敏樹脂的樹脂槽，樹脂槽固定在機(jī)架下部，在樹脂槽的正下方設(shè)置有用于對(duì)樹脂槽內(nèi)的液態(tài)光敏樹脂進(jìn)行照射的DLP投影系統(tǒng)。采用該光固化面成型裝置可在保證完整加工過程的基礎(chǔ)上，顯著減少成型時(shí)間及功耗并有效提高光固化快速成型的加工質(zhì)量。
【IPC分類】B29C67-00, B33Y30-00
【公開號(hào)】CN204566705
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520251135
【發(fā)明人】楊來(lái)俠, 龔林, 楊志凌, 張文明
【申請(qǐng)人】西安科技大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年4月23日