一種基于3d打印的棱鏡膜制備方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于3D打印的棱鏡膜制備方法，包括以下步驟：1、建立棱鏡膜的三維數(shù)字模型，并轉(zhuǎn)換為3D打印設(shè)備的工作指令，包括打印基層的第一指令和打印棱鏡層的第二指令；2、將打印基層的第一原料放入進(jìn)料腔中，轉(zhuǎn)化為液態(tài)；3D打印設(shè)備按照向成型區(qū)內(nèi)噴灑液態(tài)的第一原料，并使噴灑出的第一原料快速固化，打印頭往復(fù)平移打印，層層堆砌，形成基層實(shí)體；3、將打印棱鏡層的第二原料放入進(jìn)料腔中，轉(zhuǎn)化為液態(tài)；3D打印設(shè)備按照第二指令向成型區(qū)內(nèi)噴灑液態(tài)的第二原料，并使噴灑出的第二原料快速固化，形成單個棱鏡柱，打印頭按一定規(guī)則繼續(xù)打印，形成棱鏡層實(shí)體。該方法及裝置可以簡化棱鏡膜的制備工藝，提高工作生產(chǎn)效率。
【專利說明】-種基于3D打印的棱鏡膜制備方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及棱鏡膜制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種基于3D打印的棱鏡膜制備方法及 裝直。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，增亮膜（BEF)被廣泛應(yīng)用于發(fā)光模組以用來匯聚光源所發(fā)出的光線，尤其 是在顯示器等顯示設(shè)備上，常用增亮膜來增加顯示亮度從而達(dá)到減少顯示器能源消耗的目 的。
[0003]BEF分為棱鏡形BEF和反射型偏光膜。
[0004] 請參閱圖1，為一種公知的應(yīng)用于液晶器的背光模組內(nèi)的棱鏡形BEF結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖所示，該棱鏡形BEF結(jié)構(gòu)la包含：一主體部分10a及多個棱鏡結(jié)構(gòu)11a。所述多個棱 鏡結(jié)構(gòu)11a皆為三角柱形狀，且規(guī)則排列于主體10a上。通過增亮膜結(jié)構(gòu)la，使得大視角的 發(fā)散光，聚攏在較小的角度范圍內(nèi)出射，達(dá)到光線聚集效果。然而，在傳統(tǒng)的增亮膜結(jié)構(gòu)中， 組成聚光棱鏡結(jié)構(gòu)層的單個棱鏡單元之間高度相同。光線穿透射出該棱柱結(jié)構(gòu)層時，易產(chǎn) 生牛頓環(huán)及摩爾波紋等負(fù)面光學(xué)效應(yīng)；在較大的出光視角上，仍造成其他發(fā)光光線無法有 效集中，導(dǎo)致漏光的情況發(fā)生。針對增亮膜的棱鏡結(jié)構(gòu)部分，發(fā)展出多種相關(guān)技術(shù)來提高發(fā) 光效率。
[0005] 如專利CN201220158721. 1中，披露一種具有棱鏡結(jié)構(gòu)的增亮膜，其中棱鏡柱每五 個為一個周期，從左端開始第一個棱鏡柱的高度為17um，第二個棱鏡柱的高度為12. 5um， 后面三個棱鏡柱的高度均為15um;又如專利CN201120246068.X中，披露一種增亮膜結(jié)構(gòu)， 其中棱鏡部分呈交錯的錯位結(jié)構(gòu)。通過改變棱鏡結(jié)構(gòu)均可以減輕牛頓環(huán)現(xiàn)象，并提高增亮 膜光場分布均勻性，達(dá)到遮掩或隱藏瑕疵的效果。
[0006] 請參閱圖2,是現(xiàn)有一種增亮膜制造裝置的示意圖。該制造裝置lb包括一進(jìn)料裝 置10b和出料滾輪組12b，該進(jìn)料裝置10b和該出料滾輪組12b將一聚酯膜lib傳送至進(jìn)料 滾輪22b處。該進(jìn)料滾輪22b將紫外光固膠21b涂覆至該lib膜表面。該模具滾輪23b在 該紫外光固化膠21b表面滾壓出棱鏡微結(jié)構(gòu)24b。然而，該基膜lib由進(jìn)料裝置10b放卷進(jìn) 入，因張力過大，容易導(dǎo)致基膜lib兩側(cè)過度伸張而形成蕩邊；聚酯膜22b采用涂布工藝完 成，涂布過程容易引起過度張力和局部松弛，導(dǎo)致產(chǎn)生涂布不均等缺陷；由于對增亮膜的表 面精度和表面光潔度要求非常高，對于模具23b的制作是現(xiàn)如今的一大技術(shù)難題?？傊?，該 制備方法工藝程序復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，不利于簡化生產(chǎn)。
[0007] 請參閱圖3所示，為一種公知的應(yīng)用于背光模組的反射型偏光膜結(jié)構(gòu)示意圖。該 反射型偏光膜結(jié)構(gòu)lc包含兩種不同折射率的材料10c和11c，所述不同折射率的兩層材料 被重疊多次，如數(shù)百次以上。該膜的制作過程為：首先將兩種高分子薄膜交替擠壓成數(shù)百 層，而厚度僅有400-500um的薄膜；然后通過單軸拉伸技術(shù)沿膜面內(nèi)某一方向進(jìn)行拉伸，使 其中一種膜在拉伸方向的折射率發(fā)生變化，從而形成該方向折射率交替變化而其垂直方向 折射率基本不變的薄膜材料。為使作用范圍覆蓋可見光波段，根據(jù)公式： nh-(2?+1)A/4(m= 0, 1, 2, --?) (1) 其中《為該層膜折射率，』為入射光波長。使得高分子膜層的厚度隨著其厚度方向而 逐漸改變。該制作方法工序非常復(fù)雜，其中拉伸技術(shù)和控制膜厚是一大技術(shù)難題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于3D打印的棱鏡膜制備方法及裝置，簡化棱鏡膜 的制備工藝，提高工作生產(chǎn)效率。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于3D打印的棱鏡膜制備方法，包 括以下步驟： 步驟S1、建立棱鏡膜的三維數(shù)字模型，并轉(zhuǎn)換為控制3D打印設(shè)備工作的工作指令，包 括打印棱鏡膜的基層的第一指令和打印棱鏡膜的棱鏡層的第二指令； 步驟S2、將打印基層的第一原料放入3D打印設(shè)備的進(jìn)料腔中，將第一原料轉(zhuǎn)化為液 態(tài)；3D打印設(shè)備接收并按照第一指令工作，打印頭向成型區(qū)內(nèi)噴灑液態(tài)的第一原料，并使 噴灑出的第一原料快速固化，打印頭往復(fù)平移打印，層層堆砌，形成基層實(shí)體； 步驟S3、將打印棱鏡層的第二原料放入3D打印設(shè)備的進(jìn)料腔中，將第二原料轉(zhuǎn)化為液 態(tài)；3D打印設(shè)備接收并按照第二指令工作，打印頭向成型區(qū)內(nèi)噴灑液態(tài)的第二原料，并使 噴灑出的第二原料快速固化，形成單個棱鏡柱，打印頭按一定規(guī)則繼續(xù)打印，形成棱鏡層實(shí) 體。
[0010] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，用于組成棱鏡層的棱鏡柱是不同大小、不同形狀的棱鏡柱 按相同排列方式規(guī)則排列于基層上，或是相同大小、相同形狀的棱鏡柱按不同排列方式交 錯排列于基層上。
[0011] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，打印基層的第一原料為PET聚酯，打印棱鏡層的第二原料 為亞克力聚酯。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種基于3D打印的棱鏡膜制備裝置，包括控制系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)， 所述控制系統(tǒng)建立棱鏡膜的三維數(shù)字模型，并轉(zhuǎn)換為機(jī)械系統(tǒng)的工作指令，以控制機(jī)械系 統(tǒng)完成打印；所述機(jī)械系統(tǒng)包括動力單元和打印單元，所述動力單元驅(qū)動調(diào)控打印單元的 工作位置，所述打印單元包括進(jìn)料腔和打印頭。
[0013] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述打印頭為點(diǎn)狀打印頭，線狀打印頭，或陣列式面狀打印 頭，所述線狀打印頭、陣列式面狀打印頭都由單個打印頭組合而成。
[0014] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述打印頭為單個打印頭，所述單個打印頭包括用以進(jìn)給 物料的管路及連接于管路出料端上的噴頭，所述噴口的四周外側(cè)分別鉸接有一片用以控制 噴口大小的收斂片，所述收斂片分別經(jīng)各自的致動器連接于打印機(jī)的機(jī)架上。
[0015] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述打印頭為單個打印頭，所述單個打印頭包括用以進(jìn)給 物料的管路及連接于管路出料端上的噴頭，所述噴口的四周內(nèi)側(cè)設(shè)有控制噴口尺寸的伸縮 材料，所述噴口的外側(cè)設(shè)有連接于打印機(jī)機(jī)架上且用以控制噴口方向的致動器。
[0016] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述致動器為電致伸縮材料致動器，所述電致伸縮材料致 動器包含用以產(chǎn)生驅(qū)動電致伸縮材料的電場的電極，電致伸縮材料，襯底，電極支撐以及傳 動桿，所述電致伸縮材料在機(jī)械結(jié)構(gòu)上采用串聯(lián)形式，在電路結(jié)構(gòu)上使用并聯(lián)形式。
[0017] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述致動器為磁致伸縮材料致動器，所述磁致伸縮材料致 動器包含磁致伸縮材料，殼體，用以產(chǎn)生驅(qū)動磁致伸縮材料的磁場的線圈和傳動桿。
[0018] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述管路包含有加熱段、進(jìn)給段、噴口，位于加熱段外圍設(shè) 置有用以對物料進(jìn)行加熱的加熱元件。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是克服了現(xiàn)有棱鏡膜制備方法存在的制備工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率 低等問題，提出了一種基于3D打印的棱鏡膜制備方法及裝置，能夠精確控制棱鏡膜的形 狀、排列方式及厚度，提高棱鏡膜的表面整潔度和精度，簡化制備工序，提高生產(chǎn)效率，具有 很強(qiáng)的實(shí)用性和廣闊的應(yīng)用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1是現(xiàn)有一種棱鏡膜結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2是現(xiàn)有一種增亮膜制造裝置示意圖。
[0022] 圖3是現(xiàn)有一種反射型偏光膜結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖4是本發(fā)明一實(shí)施例的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖5和圖6是本發(fā)明一實(shí)施例的單個打印頭的一種結(jié)構(gòu)的內(nèi)部構(gòu)造示意圖，及截 面示意圖。
[0025] 圖7和圖8是電致伸縮材料致動器的結(jié)構(gòu)示意圖和截面示意圖。
[0026] 圖9是磁致伸縮材料致動器的結(jié)構(gòu)示意圖和截面示意圖。
[0027] 圖10和圖11是本發(fā)明一實(shí)施例的單個打印頭的另一種結(jié)構(gòu)的內(nèi)部構(gòu)造示意圖， 及截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0029] 本發(fā)明基于3D打印的棱鏡膜制備方法，包括以下步驟： 步驟S1、建立棱鏡膜的三維數(shù)字模型，并轉(zhuǎn)換為控制3D打印設(shè)備工作的工作指令，包 括打印棱鏡膜的基層的第一指令和打印棱鏡膜的棱鏡層的第二指令。
[0030] 步驟S2、將打印基層的第一原料放入3D打印設(shè)備的進(jìn)料腔中，打印基層的第一原 料為PET聚酯，采用熔融技術(shù)將第一原料轉(zhuǎn)化為液態(tài)，融膠溫度設(shè)在255?260°C;3D打印 設(shè)備接收并按照第一指令工作，打印頭向成型區(qū)內(nèi)噴灑液態(tài)的第一原料，并利用UV照射使 噴灑出的第一原料快速固化，打印頭往復(fù)平移打印，層層堆砌，形成基層實(shí)體。
[0031] 步驟S3、將打印棱鏡層的第二原料放入3D打印設(shè)備的進(jìn)料腔中，打印棱鏡層的第 二原料為亞克力聚酯，采用熔融技術(shù)將第二原料轉(zhuǎn)化為液態(tài)，溫度約160°C;3D打印設(shè)備接 收并按照第二指令工作，打印頭向成型區(qū)內(nèi)噴灑液態(tài)的第二原料，并利用UV照射使噴灑出 的第二原料快速固化，形成單個棱鏡柱，打印頭按一定規(guī)則繼續(xù)打印，形成棱鏡層實(shí)體。用 于組成棱鏡層的棱鏡柱可以是不同大小、不同形狀的棱鏡柱按相同排列方式規(guī)則排列于基 層上，也可以是相同大小、相同形狀的棱鏡柱按不同排列方式交錯排列于基層上。
[0032] 本發(fā)明還提供了一種與上述方法相配套的基于3D打印的棱鏡膜制備裝置，包括 控制系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)建立棱鏡膜的三維數(shù)字模型，并轉(zhuǎn)換為機(jī)械系統(tǒng)的工 作指令，以控制機(jī)械系統(tǒng)完成打??；所述機(jī)械系統(tǒng)包括動力單元和打印單元，所述動力單元 驅(qū)動調(diào)控打印單元的工作位置，所述打印單元包括進(jìn)料腔和打印頭。
[0033] 參照圖4,是本發(fā)明一實(shí)施例的棱鏡膜制備裝置結(jié)構(gòu)示意圖。裝置包括控制系統(tǒng) 和機(jī)械系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)為機(jī)械系統(tǒng)提供指令，通過計(jì)算機(jī)建模建立棱鏡膜的三維數(shù)字 模型，再將三維數(shù)字模型運(yùn)用電腦程序轉(zhuǎn)換為機(jī)械系統(tǒng)的工作指令，通過指令來控制機(jī)械 系統(tǒng)完成模型的打印。所述機(jī)械系統(tǒng)包括動力單元(未標(biāo)示)以及打印單元。所述動力單元 (未標(biāo)示）與十字滑臺22a相連，實(shí)現(xiàn)對打印單元21a工作位置的驅(qū)動調(diào)控。所述打印單元 包括進(jìn)料腔21a和打印頭27a。
[0034] 本實(shí)施例中增亮膜的具體制備步驟為：a.在計(jì)算機(jī)的建模系統(tǒng)中建立棱鏡膜的 三維數(shù)字模型，并運(yùn)用電腦程序轉(zhuǎn)換為機(jī)械系統(tǒng)的工作指令，包括打印棱鏡膜的基層的第 一指令和打印棱鏡膜的棱鏡層的第二指令。b.采用PET聚酯作為原料，放入進(jìn)料腔中后，采 用熔融技術(shù)將原料轉(zhuǎn)化為液態(tài)；機(jī)械系統(tǒng)接收第一指令，線狀打印頭向成型區(qū)內(nèi)噴灑液態(tài) 原料，噴灑出的聚脂材料快速冷卻固化，線狀打印頭如此左右來回平移，層層堆砌，形成基 層實(shí)體23a;c.采用亞克力聚酯作為棱鏡層原料，放入進(jìn)料腔中后，采用熔融技術(shù)將原料轉(zhuǎn) 化為液態(tài)；機(jī)械系統(tǒng)接收第二指令，線狀打印頭向需要成型區(qū)內(nèi)噴灑液態(tài)原料，然后通過快 速冷卻固化，形成單個棱鏡柱24a，如此從左至右形成一系列規(guī)則排列的棱鏡柱，形成棱鏡 膜實(shí)體。
[0035] 本發(fā)明中，所述打印頭可以采用單個打印頭，也可以為線狀、面狀或陣列式打印 頭。在上述的實(shí)施例中，所述打印頭為線狀打印頭。在下述的另一實(shí)施例中，所述打印頭為 單個打印頭。
[0036] 本實(shí)施例的3D打印設(shè)備包含有物料進(jìn)給的管路8。該物料是需要打印的材料，可 以但不限于是熱塑性塑料，合金，金屬粉末，光硬化樹脂等材料。管路包含有加熱段、進(jìn)給 段、出口。加熱段外圍設(shè)置加熱元件7,送入的物料在加熱段被加熱，并被后續(xù)物料推入進(jìn)給 段，物料從進(jìn)給段被送至出口，最后由出口被打印至工作平臺，在工作平臺上固化定型。
[0037] 物料在輸送至出口并由出口打印至工作平臺上時，其大小由出口的大小決定，其 方向出口偏轉(zhuǎn)方向決定，即本打印設(shè)備的出口對于打印物料最終的大小和打印方向具有決 定作用。
[0038] 本實(shí)施例的3D打印設(shè)備在出口處設(shè)置有調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)裝置有兩組，每組調(diào)節(jié)裝 置包含兩個致動器4,同組的調(diào)節(jié)裝置對稱布置。兩組調(diào)節(jié)裝置分別放置于出口上下側(cè)和 左右側(cè)，致動器的固定端與打印設(shè)備的支撐體5剛性連接，致動器的自由端與收斂片1、2鉸 接。由于伸縮器在電場或者磁場的作用下，會產(chǎn)生形變，伸縮器會推動收斂片運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)對 口徑和方向的調(diào)節(jié)。
[0039] 本實(shí)施例的3D打印設(shè)備所使用的致動器4可以是電致伸縮材料致動器。這種致 動器包含用以產(chǎn)生驅(qū)動電致伸縮材料的電場的電極41，電致伸縮材料42,襯底43,電極支 撐44以及傳動桿45。因?yàn)閱纹娭律炜s材料42應(yīng)變有限，因此電致伸縮材料42在機(jī)械結(jié) 構(gòu)上采用串聯(lián)形式，在電路結(jié)構(gòu)上使用并聯(lián)形式。
[0040] 本實(shí)施例的3D打印設(shè)備所使用的致動器4可以是磁致伸縮材料致動器。這種致 動器包含磁致伸縮材料46,殼體47,用以產(chǎn)生驅(qū)動磁致伸縮材料的磁場的線圈48和傳動桿 49。
[0041] 本實(shí)施例的3D打印設(shè)備所使用的致動器4均為單獨(dú)供電。每組致動器控制一個 方向的大小和方向調(diào)節(jié)。
[0042] 如圖6所示出口處的收斂片1、2分別控制出口兩個方向的大小和打印方向。收斂 片之間由柔性材料3連接。圖5展示的是4片收斂片的情況，本發(fā)明并不限于使用4片收 斂片，可根據(jù)需要進(jìn)行增加。當(dāng)向相對布置的致動器4加相同電壓時，其伸縮量一至，收斂 片12同步動作，出口的大小發(fā)生改變。當(dāng)向相對布置的致動器4加不同電壓時，其伸縮量 不一致，收斂片1、2動作存在差異，出口中心的方向發(fā)生改變，同時噴口的大小發(fā)生改變。
[0043] 如圖7所示電致伸縮材料致動器中，使用了多片電致伸縮材料42,它們在伸縮方 向是串聯(lián)，以擴(kuò)大應(yīng)變效果。同時所有電致伸縮材料42處于同一個電場中。電致伸縮材料 的形變量由電場強(qiáng)度決定。
[0044] 如圖8所示，為電致伸縮材料致動器截面圖，電極支撐44是由絕緣材料構(gòu)成，用以 支撐電極。
[0045]使用PMN基弛豫鐵電體（1-y) [(l-x)PMN-xPT]-yW03，在x=0. 1 ?0? 13 和 y=0. 01?0.015之間時，其電致伸縮系數(shù)高達(dá)lxlCr1^2/^。以圖7所示電致伸縮材料致 動器的結(jié)構(gòu)為例，假設(shè)8片電致伸縮材料42串聯(lián)的長度為16mm，單片電致伸縮材料42的高 度為1mm，則在電極上加190V電壓時單側(cè)致動器伸縮量為0. 5,兩側(cè)同時伸縮可以使出口縮 小1，當(dāng)撤去電壓時噴口大小恢復(fù)原始狀態(tài)。當(dāng)極板所加電壓在0--1000V的范圍內(nèi)變化 時，這種結(jié)構(gòu)的噴口的收縮范圍為0-27. 52。
[0046] 當(dāng)使用上述材料和結(jié)構(gòu)，而只向單側(cè)的電致伸縮致動器加電壓時，噴口中心向一 側(cè)產(chǎn)生偏移。在一側(cè)加190V電壓而另一側(cè)不加電壓時時噴口中心偏移0. 5。
[0047] 如圖9所示，磁致伸縮材料致動器中，線圈48通電后會產(chǎn)生驅(qū)動磁致伸縮材料46 的磁場，其形變量與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)。
[0048] 使用磁致伸縮材料，其磁致伸縮系數(shù)為。假設(shè)磁致伸縮材料致動器中線圈為1000 匝，磁致伸縮材料致動器直徑為2mm，磁致伸縮材料長度為10mm。當(dāng)線圈加上220V，50電壓 時，單側(cè)磁致伸縮材料致動器的伸長量為1.7,兩側(cè)同時伸縮可以是出口縮小3. 4。當(dāng)所加 電壓的頻率保持50HZ，大小在0--500V范圍內(nèi)變化時，這種結(jié)構(gòu)的噴口收縮范圍為0- 18。
[0049] 本實(shí)施例的3D打印設(shè)備還可以使用阻塞式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，其特征在于將伸縮材料10 安置于出口內(nèi)側(cè)，并在本3D打印設(shè)備外殼13的對應(yīng)位置上安置電極9或線圈。安置在出 口內(nèi)側(cè)的伸縮材料10,在電場或磁場的作用下產(chǎn)生形變，這種形變可以阻塞出口的部分空 間，實(shí)現(xiàn)出口大小的調(diào)節(jié)。出口方向的調(diào)節(jié)依然使用致動器的方式實(shí)現(xiàn)，不同的是使用阻塞 式結(jié)構(gòu)時偏轉(zhuǎn)發(fā)生在物料管路的進(jìn)給段15。
[0050] 如圖10所示，為阻塞式結(jié)構(gòu)的截面圖。圖中使用的是電致伸縮材料，故布置的是 電極9,如使用磁致伸縮材料則應(yīng)在外殼13上纏繞線圈。在電極9產(chǎn)生的電場的作用下伸 縮材料10產(chǎn)生形變，使出口的大小發(fā)生改變。
[0051] 如圖11所示，阻塞式結(jié)構(gòu)中加熱器14對送入的物料進(jìn)行加熱，物料最終從出口打 印至工作平臺上。固定于外殼13上的電極9產(chǎn)生電場使電致伸縮材料10產(chǎn)生形變，改變 出口大小。伸縮器11使出口產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)改變打印方向。
[0052] 伸縮材料10使用電致伸縮材料PMN基弛豫鐵電體（1-y) [ (1-x)PMN-xPT] _yW03， 在x=0. 1?0. 13和y=0. 01?0. 015之間時，打印噴頭外殼直徑為10mm，伸縮材料10厚度 為1mm。當(dāng)極板電壓在0--1000V的范圍內(nèi)變化時，噴口大小的變化范圍為0--0. 0172。
[0053] 伸縮材料10使用磁致伸縮材料，打印噴頭外殼直徑為10mm，伸縮材料10厚度為 1mm，線圈100匝。當(dāng)加入的電壓的范圍是0V，50HZ--1000V，50HZ時噴口大小的變化范圍 為 0-115. 44。
[0054] 伸縮器11使用電致伸縮材料PMN基弛豫鐵電體（1-y) [ (l-x)PMN-xPT]-yW03,在 x=0. 1?0. 13和y=0. 01?0. 015之間時，以圖7所示電致伸縮材料致動器的結(jié)構(gòu)為例，假 設(shè)2片電致伸縮材料42串聯(lián)的長度為3mm，單片電致伸縮材料42的高度為1mm。當(dāng)在一側(cè) 的電致伸縮致動器上加500V電壓，噴口中心向一側(cè)偏轉(zhuǎn)0. 645。
[0055] 伸縮器11使用磁致伸縮材料，磁致伸縮材料致動器直徑為2_，磁致伸縮材料長 度為2mm，線圈500匝。當(dāng)在單側(cè)磁致伸縮材料致動器加上220V，50HZ的電壓時，噴口中心 向一側(cè)偏移5. 6。
[0056] 以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作 用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于3D打印的棱鏡膜制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟S1、建立棱鏡膜的三維數(shù)字模型，并轉(zhuǎn)換為控制3D打印設(shè)備工作的工作指令，包 括打印棱鏡膜的基層的第一指令和打印棱鏡膜的棱鏡層的第二指令； 步驟S2、將打印基層的第一原料放入3D打印設(shè)備的進(jìn)料腔中，將第一原料轉(zhuǎn)化為液 態(tài)；3D打印設(shè)備接收并按照第一指令工作，打印頭向成型區(qū)內(nèi)噴灑液態(tài)的第一原料，并使 噴灑出的第一原料快速固化，打印頭往復(fù)平移打印，層層堆砌，形成基層實(shí)體； 步驟S3、將打印棱鏡層的第二原料放入3D打印設(shè)備的進(jìn)料腔中，將第二原料轉(zhuǎn)化為液 態(tài)；3D打印設(shè)備接收并按照第二指令工作，打印頭向成型區(qū)內(nèi)噴灑液態(tài)的第二原料，并使 噴灑出的第二原料快速固化，形成單個棱鏡柱，打印頭按一定規(guī)則繼續(xù)打印，形成棱鏡層實(shí) 體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3D打印的棱鏡膜制備方法，其特征在于，用于組成 棱鏡層的棱鏡柱是不同大小、不同形狀的棱鏡柱按相同排列方式規(guī)則排列于基層上，或是 相同大小、相同形狀的棱鏡柱按不同排列方式交錯排列于基層上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3D打印的棱鏡膜制備方法，其特征在于，打印基層 的第一原料為PET聚酯，打印棱鏡層的第二原料為亞克力聚酯。
4. 一種基于3D打印的棱鏡膜制備裝置，其特征在于，包括控制系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)，所述 控制系統(tǒng)建立棱鏡膜的三維數(shù)字模型，并轉(zhuǎn)換為機(jī)械系統(tǒng)的工作指令，以控制機(jī)械系統(tǒng)完 成打??；所述機(jī)械系統(tǒng)包括動力單元和打印單元，所述動力單元驅(qū)動調(diào)控打印單元的工作 位置，所述打印單元包括進(jìn)料腔和打印頭。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于3D打印的棱鏡膜制備裝置，其特征在于，所述打印 頭為點(diǎn)狀打印頭，線狀打印頭，或陣列式面狀打印頭，所述線狀打印頭、陣列式面狀打印頭 都由單個打印頭組合而成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于3D打印的棱鏡膜制備裝置，其特征在于，所述打 印頭為單個打印頭，所述單個打印頭包括用以進(jìn)給物料的管路及連接于管路出料端上的噴 頭，所述噴口的四周外側(cè)分別鉸接有一片用以控制噴口大小的收斂片，所述收斂片分別經(jīng) 各自的致動器連接于打印機(jī)的機(jī)架上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于3D打印的棱鏡膜制備裝置，其特征在于，所述打 印頭為單個打印頭，所述單個打印頭包括用以進(jìn)給物料的管路及連接于管路出料端上的噴 頭，所述噴口的四周內(nèi)側(cè)設(shè)有控制噴口尺寸的伸縮材料，所述噴口的外側(cè)設(shè)有連接于打印 機(jī)機(jī)架上且用以控制噴口方向的致動器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種基于3D打印的棱鏡膜制備裝置，其特征在于，所述 致動器為電致伸縮材料致動器，所述電致伸縮材料致動器包含用以產(chǎn)生驅(qū)動電致伸縮材料 的電場的電極，電致伸縮材料，襯底，電極支撐以及傳動桿，所述電致伸縮材料在機(jī)械結(jié)構(gòu) 上采用串聯(lián)形式，在電路結(jié)構(gòu)上使用并聯(lián)形式。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種基于3D打印的棱鏡膜制備裝置，其特征在于，所述 致動器為磁致伸縮材料致動器，所述磁致伸縮材料致動器包含磁致伸縮材料，殼體，用以產(chǎn) 生驅(qū)動磁致伸縮材料的磁場的線圈和傳動桿。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種基于3D打印的棱鏡膜制備裝置，其特征在于，所 述管路包含有加熱段、進(jìn)給段、噴口，位于加熱段外圍設(shè)置有用以對物料進(jìn)行加熱的加熱元 件。
【文檔編號】B29D7/01GK104401001SQ201410237616
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月31日
【發(fā)明者】郭太良, 葉蕓, 胡海龍, 陳恩果, 張典 申請人:福州大學(xué)