本實(shí)用新型涉及一種快速3D打印裝置，屬于打印設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

3D打印裝置又稱三維打印機(jī)，是一種采用累積制造技術(shù)（即快速成形技術(shù)）的機(jī)器，它的原理是把數(shù)據(jù)和原料放進(jìn)3D打印機(jī)中，機(jī)器按照程序把產(chǎn)品一層層造出來。目前，常規(guī)的3D打印裝置在打印過程中，當(dāng)打印平臺的固化層固化結(jié)束后，打印平臺都需要上升，使固化層表面脫離打印溶液容器底部，然后再次下降進(jìn)行第二層的曝光固化。打印平臺的重復(fù)上升、下降占整個打印過程的80%，甚至更多，最終導(dǎo)致打印速度緩慢，影響打印效率。

有鑒于此，本發(fā)明人對此進(jìn)行研究，專門開發(fā)出一種快速3D打印裝置，本案由此產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種快速3D打印裝置，具有打印速度快，精度高、使用壽命長、體積小且操作簡單等特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是：

一種快速3D打印裝置，包括基座，設(shè)置在基座內(nèi)的曝光機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)，以及設(shè)置在基座上的打印機(jī)構(gòu)和盛液機(jī)構(gòu)，其中，所述打印機(jī)構(gòu)包括模組、滑動安裝在模組上的打印平臺，所述盛液機(jī)構(gòu)包括用于盛放打印溶液的物料槽，以及用于驅(qū)動物料槽轉(zhuǎn)動的驅(qū)動組件，所述物料槽底部為完全透明或者部分區(qū)域透明的底板，所述底板上覆蓋有一層厚度均勻的透明液態(tài)膜，曝光機(jī)構(gòu)的曝光口與打印平臺相對應(yīng)，用于曝光固化的光通過透明的物料槽底部直射打印平臺。

作為優(yōu)選，所述透明液態(tài)膜采用離子液體。透明液態(tài)膜與打印溶液之間具有光潔界面，打印平臺的固化層會隨著物料槽的轉(zhuǎn)動，輕易脫離透明液態(tài)膜。

作為優(yōu)選，所述離子液體密度大于1.1g/cm3，透光率大于85%，無揮發(fā)性。

作為優(yōu)選，所述透明液態(tài)膜厚度小于等于2mm。

作為優(yōu)選，所述物料槽為圓形。

作為優(yōu)選，所述曝光機(jī)構(gòu)采用投影儀，所述投影儀曝光口位于物料槽下方；或者，所述曝光機(jī)構(gòu)采用LCD顯示裝置，所述LCD顯示裝置的LCD顯示屏（即曝光口）位于物料槽下方。

作為優(yōu)選，所述投影儀投射用于打印溶液固化的紫光；所述LCD顯示屏發(fā)射出用于打印溶液固化的紫光。

作為優(yōu)選，所述驅(qū)動組件包括轉(zhuǎn)盤軸承、軸承固定座和驅(qū)動電機(jī)，所述物料槽固定安裝在轉(zhuǎn)盤軸承上，所述軸承固定座固定安裝在基座上，所述轉(zhuǎn)盤軸承與驅(qū)動電機(jī)相連，通過驅(qū)動電機(jī)的帶動，轉(zhuǎn)盤軸承可在軸承固定座上自由轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動物料槽在基座上旋轉(zhuǎn)。

作為優(yōu)選，所述控制機(jī)構(gòu)采用微處理器控制，控制機(jī)構(gòu)分別與曝光機(jī)構(gòu)、打印機(jī)構(gòu)和盛液機(jī)構(gòu)相連，用于控制各個機(jī)構(gòu)的動作。

作為優(yōu)選，所述模組上設(shè)有一縱向絲杠，打印平臺與絲杠相連，絲杠與絲杠電機(jī)相連，通過絲杠電機(jī)驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使打印平臺在模組上上下滑動。

上述快速3D打印裝置的快速打印方法，包括如下步驟：

步驟1、控制機(jī)構(gòu)控制曝光機(jī)構(gòu)、打印機(jī)構(gòu)、盛液機(jī)構(gòu)開始工作，物料槽勻速轉(zhuǎn)動，打印平臺下降至物料槽底部，此時，打印平臺下表面與物料槽透明液體膜上表面的間距為單層打印的厚度，曝光機(jī)構(gòu)通過透明底板和透明液態(tài)膜向打印平臺投射投影圖像，使投影范圍內(nèi)的打印溶液固化并粘貼在打印平臺上，在固化過程中，打印平臺勻速上升或者停頓設(shè)定時間再勻速上升，所述物料槽勻速轉(zhuǎn)動或者停頓設(shè)定時間再勻速轉(zhuǎn)動；

步驟2：重復(fù)步驟1打印第二層，直至打印結(jié)束。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用上述結(jié)構(gòu)的快速3D打印裝置具有如下幾個優(yōu)點(diǎn)：

1、打印過程中，物料槽可勻速轉(zhuǎn)動，打印平臺可勻速上升，中間無需其他長時間的停頓或反復(fù)動作，可省去原來占80%的非固化時間，使打印效率大幅度上升，可以達(dá)到普通3D打印機(jī)4~10倍的速度；

2、采用高密度的透明液態(tài)膜，可保證液態(tài)膜在轉(zhuǎn)動過程中，不會因?yàn)橄蛐牧Ρ砻娈a(chǎn)生波紋，同時高密度的透明液態(tài)膜也可以使打印溶液與液態(tài)膜之間形成光滑的界面，便于兩者分離；

3、采用投影儀曝光，可實(shí)現(xiàn)快速固化，進(jìn)而提高打印速度；采用LCD顯示屏照射，可實(shí)現(xiàn)大面積、高精度打印。

以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1的快速3D打印裝置立體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為實(shí)施例1的物料槽剖視圖；

圖3為實(shí)施例1的驅(qū)動組件和基座立體結(jié)構(gòu)圖；

圖4為圖3的俯視圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1所示，一種快速3D打印裝置，包括基座1，設(shè)置在基座1內(nèi)的曝光機(jī)構(gòu)2、控制機(jī)構(gòu)3，以及設(shè)置在基座1上的打印機(jī)構(gòu)4和盛液機(jī)構(gòu)5，其中，所述打印機(jī)構(gòu)4包括模組41、滑動安裝在模組41上的打印平臺42，在本實(shí)施例中，所述打印平臺42通過垂直設(shè)置在模組41上的絲杠43實(shí)現(xiàn)上下滑動，打印平臺42與絲杠43相連，絲杠43與絲杠電機(jī)相連，通過絲杠電機(jī)驅(qū)動絲杠43轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動打印平臺42移動，在打印過程中，打印平臺可勻速上升。所述控制機(jī)構(gòu)3采用微處理器控制，控制機(jī)構(gòu)分別與曝光機(jī)構(gòu)2、打印機(jī)構(gòu)3和盛液機(jī)構(gòu)4相連，用于控制各個機(jī)構(gòu)的動作。在本實(shí)施例中，所述曝光機(jī)構(gòu)2采用DLP投影儀，投影儀曝光口位于物料槽51下方，DLP投影儀投射出的紫光用于打印溶液固化，采用投影儀投射，具有較高的對比度，因此固化時間短，打印效率高。

所述盛液機(jī)構(gòu)5包括用于盛放打印溶液的圓形物料槽51，以及用于驅(qū)動物料槽51轉(zhuǎn)動的驅(qū)動組件。如圖2所示，所述物料槽51底部為完全透明或者部分區(qū)域透明的底板511，底板511可以采用玻璃或者其他全透明材質(zhì)。所述底板511上覆蓋有一層厚度均勻的透明液態(tài)膜512，所述透明液態(tài)膜512采用離子液體，所述離子液體密度大于1.1g/cm3，透光率大于85%，無揮發(fā)性，表面漲力小，與光敏樹脂液體等打印溶液不相溶。所述透明液態(tài)膜512厚度小于等于2mm。本實(shí)施例所述的透明液態(tài)膜512，密度大于水，在物料槽51低速轉(zhuǎn)動過程中，表面平整度非常高，不會產(chǎn)生波紋，同時離子液體也可以使打印溶液6與液態(tài)膜512之間形成光滑的界面，便于兩者分離。

如圖3-4所示，所述驅(qū)動組件包括轉(zhuǎn)盤軸承52、軸承固定座53和驅(qū)動電機(jī)54，所述物料槽51固定安裝在轉(zhuǎn)盤軸承52上，所述軸承固定座53通過轉(zhuǎn)盤底座55固定安裝在基座1的上面板11上，所述驅(qū)動電機(jī)54采用齒輪電機(jī)，轉(zhuǎn)動軸承52的內(nèi)圈設(shè)有從齒輪521，齒輪電機(jī)上設(shè)有主齒輪541，通過主齒輪541和從齒輪521的配合，使轉(zhuǎn)盤軸承52可在軸承固定座53上自由轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動物料槽51在基座1上旋轉(zhuǎn)。

所述基座上面板11開設(shè)有一通孔12，所述曝光機(jī)構(gòu)2位于通孔12下方，曝光機(jī)構(gòu)2的曝光口21與打印平臺42相對應(yīng)，用于曝光固化的光通過通孔12、透明的物料槽51底部直射打印平臺42。

上述快速3D打印裝置的快速打印方法，包括如下步驟：

步驟1：首先，在物料槽51內(nèi)倒入打印溶液，同時開啟曝光機(jī)構(gòu)2進(jìn)入預(yù)熱狀態(tài)；

步驟2、曝光機(jī)構(gòu)2和打印機(jī)構(gòu)4開始工作，物料槽51勻速轉(zhuǎn)動，打印平臺42下降至物料槽51底部，此時，打印平臺42下表面與物料槽透明液體膜512上表面的間距為單層打印的厚度，投影儀通過透明底板511和透明液態(tài)膜512向打印平臺投射圖像，使投影范圍內(nèi)的打印溶液固化并粘貼在打印平臺42上，在固化過程中，打印平臺42勻速上升，所述物料槽51勻速轉(zhuǎn)動；所述物料槽勻速轉(zhuǎn)動時速度為0.2~5轉(zhuǎn)/分，所述打印平臺勻速上升時的速度為0.02~0.5毫米/秒。打印過程中，物料槽可勻速轉(zhuǎn)動，打印平臺可勻速上升，中間無需其他長時間的停頓和反復(fù)動作，可省去原來占80%的非固化時間，使打印效率大幅度上升，可以達(dá)到普通3D打印機(jī)4~10倍的速度；

步驟3：重復(fù)步驟2打印第二層，直至打印結(jié)束。

實(shí)施例2

本實(shí)施例所述的快速3D打印裝置結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1一致，主要區(qū)別在本實(shí)施例中，3D打印裝置的快速打印方法在步驟2所述的固化過程中，打印平臺42停頓0.5S后再勻速上升，所述物料槽51停頓0.5S后再勻速轉(zhuǎn)動，打印平臺42和物料槽51的停頓的時間一般根據(jù)被打印物品的橫截面（即固化層面積）以及打印溶液的固化時間而定，一般打印平臺停頓0.1S-1S，所述物料槽停頓0.2S-1S。當(dāng)固化層面積較小、打印溶液固化較快時，打印平臺42和物料槽51無需停頓，直接勻速運(yùn)動即可實(shí)現(xiàn)快速打??；但當(dāng)固化層面積較大、打印溶液固化較慢時需要停頓一段時間，一方面便于打印溶液回流到打印平臺42下方，另一方面給曝光機(jī)構(gòu)2留取固化時間。

實(shí)施例3

本實(shí)施例所述的快速3D打印裝置結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本一致，主要區(qū)別在于本實(shí)施例所述的曝光機(jī)構(gòu)2采用LCD顯示裝置，所述LCD顯示裝置的LCD顯示屏作為曝光口位于物料槽下方。LCD顯示裝置的固化原理：利用LCD顯示屏成像原理，在LCD顯示裝置的驅(qū)動下，根據(jù)打印圖像在LCD顯示屏上出現(xiàn)選擇性的透明區(qū)域，在LCD顯示裝置紫外光源的照射下，LCD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LCD顯示屏的紫外光線構(gòu)成紫外光圖像區(qū)域，上述紫外光線經(jīng)過透明的物料槽51照射到打印溶液，使被紫外光照射的打印溶液產(chǎn)生固化反應(yīng)，形成固化層，未被照射到的打印溶液仍然保持液態(tài)。采用LCD顯示屏可實(shí)現(xiàn)高精度顯示，如分辨率為1280 X 768 像素，12英寸顯示屏點(diǎn)陣精度達(dá)到0.16X0.16mm，同時因?yàn)長CD顯示屏可做的比較大，進(jìn)而也可以進(jìn)行大面積固化；此外，LCD顯示屏成像為直接接觸性成型，圖形變形率低，打印的產(chǎn)品精度高。而投影儀的光線經(jīng)過多次成像透鏡之后圖形就會發(fā)生光學(xué)變形，雖然變形很微小，但是打印精度還是存在一定欠缺。

上述實(shí)施例和圖式并非限定本實(shí)用新型的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本實(shí)用新型的專利范疇。