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      一種三維成型裝置的制造方法

      文檔序號:10838506閱讀:405來源:國知局
      一種三維成型裝置的制造方法
      【專利摘要】本實用新型提出一種三維成型裝置,包括基底層以及基材成型機構(gòu)、曝光機構(gòu)、支撐機構(gòu)及剝離機構(gòu),基材成型機構(gòu)包括分離液噴射裝置及用于盛放感光材料的容置槽,分離液噴射裝置噴射分離液至基底層下方表面以形成分離型涂層,之后涂覆感光材料層,基底層、分離型涂層與感光材料層依次成型形成基材,基材被反復(fù)依次運送至基材成型機構(gòu)、支撐機構(gòu)及剝離機構(gòu),控制基材成型機構(gòu)、曝光機構(gòu)與剝離機構(gòu)的對應(yīng)位置,可以使得三維成型裝置同時進(jìn)行基材成型、曝光、剝離中的兩個或三個步驟,基材成型、曝光與剝離動作同時反復(fù)進(jìn)行,提升了工作效率,適用于三維實體的大幅面、高效率、高精度和低成本等制作要求。
      【專利說明】
      一種三維成型裝置
      技術(shù)領(lǐng)域
      [0001]本實用新型涉及光固化成型技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種三維物體的成型裝置。
      【背景技術(shù)】
      [0002]分層疊加是目前三維成型技術(shù)的主要實現(xiàn)方式,其原理簡單、結(jié)構(gòu)可靠、數(shù)據(jù)處理方法成熟,因而獲得了廣泛應(yīng)用。其層與層之間的疊加,基于不同的物理、化學(xué)材料及方法,例如,膠水粘接、熱熔層壓、激光燒結(jié)和光聚合等。其中光聚合方法是基于光化學(xué)反應(yīng)原理,無機械力和加熱過程,具有最高的成型精度。
      [0003]光聚合的典型材料為光敏固化樹脂,其聚合前為短分子鏈的液態(tài)懸混物,當(dāng)被特定波長(典型波長為紫外波段)的電磁輻射照射時,光敏樹脂中添加的引發(fā)劑吸收輻射并釋放催化劑,使得樹脂分子通過鏈?zhǔn)椒磻?yīng)形成長分子鏈固體聚合物,從而實現(xiàn)三維成型。
      [0004]光敏樹脂在固化前呈液態(tài),利用液體的可流動和自流平特性,其典型成型過程為采用上部曝光方式。曝光光學(xué)頭位于樹脂液面上方,零件托架浸沒在樹脂液中。每層成型時,樹脂液表面和已成型零件的頂面之間的液層被曝光固化,然后,零件托架下沉,已成型零件的頂面被樹脂覆蓋并流平,隨后進(jìn)行新一層的固化。具體結(jié)構(gòu)和方案可見于德國Envis1ntec公司的專利200710130353.3和美國3D systems公司的美國專利US 5,630,981。
      [0005]上述方法的主要限制有兩點,一是對樹脂的消耗較大,因其可成型零件的高度取決于樹脂液的深度,這要求液槽中存儲大量的樹脂,這些未使用的樹脂容易發(fā)生提前感光固化,同時接觸空氣易導(dǎo)致變質(zhì),造成不必要的材料損耗。二是成型速度較慢,因光敏樹脂往往具有較大的粘度,其自流平的速度慢,流平后的表面精度難以控制。為此許多后續(xù)專利采用刮平和液位控制的方法,包括美國專利,US 5,651,934和中國專利CN 204020012U、CN201420472035.0及CN 201520169421等。這些方法通常采用機械機構(gòu)實現(xiàn),由于樹脂液具有較大的粘度,這類方法的速度受到很大的阻滯。此外,這些運動機構(gòu)容易導(dǎo)致樹脂液面的波動,影響曝光成型的精度。
      [0006]為了克服上述問題,美國3D systems公司的專利US 5,630,981還提出了另一種基于下部曝光方式的成型方法。其采用透明液槽(例如石英玻璃),零件托架面朝下伸入樹脂液中。每層成型時,光源穿過液槽底板,對液槽底板與已成型零件的底面之間的液層進(jìn)行曝光固化,然后新固化層上表面附著在零件托架上并隨之向上提升,同時新固化層下表面與液槽底部分離并形成空隙,樹脂液流入并填充此空隙區(qū)域,隨后進(jìn)行新一層的固化。
      [0007]采用下部曝光方式的成型方法克服了前述兩點限制,具有以下優(yōu)點:一、樹脂的消耗量大大減少,樹脂只需覆蓋和充填液槽底部的薄層區(qū)域,需要時可以隨時補充;二、成型速度大幅增加,待固化的液層的表面受到液槽底部的限制,具有良好的平面度和穩(wěn)定性。每層固化后樹脂液的補充,并非基于液體在重力作用下的自流平,而是基于真空抽運,填充速度和可靠性大幅增加。
      [0008]但是,該下部曝光方式仍有缺陷,主要限制有以下兩點:一、可成型零件不能太重,因零件被倒掛在支架下方,其保持力僅為樹脂固化后的粘接附著力。雖然可以利用樹脂液的浮力加以解決,但是這又將導(dǎo)致材料的不必要消耗;二、固化層的下表面與液槽底板之間難以實現(xiàn)快速和可靠的剝離,剝離動作的阻力由4個方面組成:重力、材料界面的附著力、液體的阻尼和真空負(fù)壓,這些阻力不但限制了剝離動作的速度,還有可能使已成型零件被撕裂或者與支架脫離。其中重力可借助樹脂液的浮力緩解,材料界面的附著力可通過涂布分離型涂層加以緩解(例如硅油和特氟龍),但是由于紫外光的照射和反復(fù)的接觸和剝離,這些涂層的使用壽命有限,往往幾周后就必須進(jìn)行更換,而液體的阻尼和真空負(fù)壓隨著剝離速度的增加迅速增大,難以克服。
      [0009]論文《RapidManufacturing in Minutes:The Development of a MaskProject1n Stereolithography Process for High-Speed Fabricat1n》指出,以德國Envis1ntec公司為代表的很多3D打印設(shè)備公司還提出一種傾斜式的剝離機構(gòu),使得剝離動作從結(jié)合面的邊緣開始并且逐漸擴(kuò)展。通過此剝離機構(gòu)可大幅減輕材料界面的附著力、液體的阻尼和真空負(fù)壓的影響,但是難以做到完全克服,其商用機型每次的典型剝離和樹脂液填充時間在3秒以上,因此,剝離和填充動作的工作效率成為整個成型系統(tǒng)的瓶頸。
      [0010]另外,在上述成型方法中,分層和固化都是浸沒在樹脂液中完成的。加工封閉型腔類型的零件時,容易使得不需要的樹脂液被封閉或者殘留在零件內(nèi)部,影響零件最終的成型精度。
      [0011]因此,業(yè)界亟需一種能夠?qū)崿F(xiàn)高效率、高精度、且節(jié)省材料的分層成型方案?!緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
      [0012]有鑒于此,本實用新型提出了一種基于基底層的三維成型裝置,該裝置包括基底層、基材成型機構(gòu)、曝光機構(gòu)、支撐機構(gòu)及剝離機構(gòu),將每層圖形的處理過程分為基材成型、曝光與剝離的步驟,基底層反復(fù)依次被運送至基材成型機構(gòu)、支撐機構(gòu)及剝離機構(gòu),可以實現(xiàn)基材成型、曝光、剝離步驟依次進(jìn)行或至少兩個步驟同時進(jìn)行,提升工作效率且節(jié)省材料。
      [0013]根據(jù)本實用新型的目的提出的一種基于基底層的三維成型裝置,包括基底層,以及:
      [0014]基材成型機構(gòu),所述基材成型機構(gòu)包括至少一個分離液噴射裝置及至少一個用于盛放感光材料的容置槽,所述容置槽中設(shè)有卷輥,所述卷輥可旋轉(zhuǎn)并于卷輥表面涂覆所述感光材料,所述分離液噴射裝置噴射分離液至所述基底層下方表面以形成分離型涂層,所述分離型涂層位于所述卷棍上方表面時被涂覆上所述感光材料以形成感光材料層,所述基底層、分離型涂層與感光材料層依次成型形成基材,所述基材被移動運輸;
      [0015]曝光機構(gòu),包括激光器與光學(xué)鏡頭,所述曝光機構(gòu)的曝光光斑穿過所述基底層,對所述感光材料層進(jìn)行移動掃描曝光,實現(xiàn)零件的三維成型;
      [0016]支撐機構(gòu),位于所述曝光機構(gòu)的一側(cè),在所述支撐機構(gòu)上形成三維成型后的零件;
      [0017]剝離機構(gòu),包括至少一個刮板,所述刮板位于所述支撐機構(gòu)與所述分離液噴射裝置之間,用以剝離掉未曝光的感光材料層與分離型涂層;
      [0018]優(yōu)選的,所述分離液噴射裝置包括用于盛放分離液的收容瓶及用于噴射分離液的驅(qū)動系統(tǒng)。
      [0019]優(yōu)選的,所述支撐機構(gòu)的兩側(cè)由近及遠(yuǎn)分別各設(shè)一組依次排放的刮板、盛放分離液的收容瓶及盛放感光材料的容置槽,所述基底層沿第一方向及與第一方向相反的第二方向反復(fù)運輸。
      [0020]優(yōu)選的,所述基底層為圓形,所述支撐機構(gòu)的一側(cè)由近及遠(yuǎn)依次設(shè)置刮板、盛放分離液的收容瓶及盛放感光材料的容置槽,所述基底層以其圓心為基點順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)。
      [0021]優(yōu)選的,所述曝光機構(gòu)還包括至少一個壓板,位于所述基材的上表面,用于保持所述基材的均勻性。
      [0022]優(yōu)選的,所述壓板的底部設(shè)有可自由旋轉(zhuǎn)的卷輥。
      [0023]優(yōu)選的,所述基底層選用玻璃基板。
      [0024]優(yōu)選的,所述分離型涂層的材料選用特氟龍或硅油,厚度<0.2μπι。
      [0025]本實用新型還提出一種基于基底層的三維成型方法,采用如上所述的基于基底層的三維成型裝置,包括以下步驟:
      [0026]基材成型:基底層運輸至基材成型機構(gòu)中的分離液噴射裝置上方被涂覆形成分離型涂層,再運至卷輥上方表面被涂覆形成感光材料層,所述基底層、分離型涂層與感光材料層依次成型形成基材,所述基材被移動運輸至支撐機構(gòu)上方,支撐機構(gòu)與所述感光材料層接觸;
      [0027]曝光:曝光機構(gòu)沿一個方向移動,曝光機構(gòu)在掃描過程中,曝光光斑穿過基底層,對感光材料層進(jìn)行曝光,在支撐機構(gòu)上實現(xiàn)零件的三維成型;
      [0028]剝離:三維成型后的零件運送至剝離機構(gòu),以剝離掉未曝光的感光材料層與分離型涂層;
      [0029]其中,基材成型、曝光、剝離步驟依次進(jìn)行或至少兩個步驟同時進(jìn)行。
      [0030]優(yōu)選的,所述基材被移動運輸至支撐機構(gòu)上方時,支撐機構(gòu)采用傾斜狀上移的方式,與所述感光材料層接觸。
      [0031 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型具有如下的技術(shù)優(yōu)勢:
      [0032](I)未曝光的部分感光材料層及分離型涂層,直接被刮板剝離,而后進(jìn)行后續(xù)的步驟,基底層反復(fù)依次被運送至基材成型機構(gòu)、支撐機構(gòu)及剝離機構(gòu),基材成型、曝光、剝離步驟依次進(jìn)行或至少兩個步驟同時反復(fù)進(jìn)行,工作效率高,材料省,且成型精度佳。
      [0033](2)感光材料層的材料具有較大的粘度,同時,每層的高度<50μπι,因此感光材料層的材料不易于流淌和滴落,因而空間排布具有充分的靈活性,既可采用上部曝光布局,也可采用下部曝光布局。
      [0034](3)剝離機構(gòu)的剝離動作在空氣中進(jìn)行,可以避免液體的阻尼和真空負(fù)壓導(dǎo)致的阻力,剝離動作的速度和可靠性大幅提升。
      [0035](4)通過調(diào)整基底層的移動或轉(zhuǎn)動速度,可以調(diào)整曝光成型到分離的時間差,有利于在充分固化成型和易于分離之間實現(xiàn)良好的平衡。
      [0036](5)基底層與感光材料層之間還包括分離型涂層,分離型涂層可使已曝光的感光材料層與基底層易于分離,并使感光材料層牢固地附著在零件的已成型部分或者支撐機構(gòu)上。
      [0037](6)壓板的底部設(shè)有可自由旋轉(zhuǎn)的卷輥,可以減小摩擦并使得基材表面均勻,減小基材表面的劃傷或者拉伸變形。
      【附圖說明】
      [0038]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
      [0039]圖1是本實用新型中基材的結(jié)構(gòu)示意圖
      [0040]圖2是本實用新型實施例一中基于基底層的三維成型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
      [0041]圖3是本實用新型實施例二中基于基底層的三維成型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
      【具體實施方式】
      [0042]正如【背景技術(shù)】中所述,現(xiàn)有三維成型技術(shù)中,分層和固化都是浸沒在樹脂液中完成的,加工封閉型腔類型的零件時,容易使得不需要的樹脂液被封閉或者殘留在零件內(nèi)部,影響零件最終的成型精度,同時現(xiàn)有技術(shù)中的方法較為浪費材料,且效率低。
      [0043]因此,本實用新型提出一種能夠?qū)崿F(xiàn)高效率、高精度、節(jié)省材料的三維成型裝置與方法。
      [0044]下面,將對本實用新型的具體技術(shù)方案做詳細(xì)介紹。
      [0045]本實用新型中的基于基底層的三維成型裝置,包括基底層I以及基材成型機構(gòu)、曝光機構(gòu)、支撐機構(gòu)及剝離機構(gòu),基底層反復(fù)依次被運送至基材成型機構(gòu)、支撐機構(gòu)與曝光機構(gòu)及剝離機構(gòu),其中,基底層I優(yōu)選采用玻璃基板,具有較佳的硬度,不會變形。
      [0046]基材成型機構(gòu),包括至少一個分離液噴射裝置及至少一個用于盛放感光材料的容置槽2,分離液噴射裝置包括用于盛放分離液的收容瓶3及用于噴射分離液的驅(qū)動系統(tǒng),該驅(qū)動系統(tǒng)控制分離液何時噴出,分離液可噴射至基底層下方表面以形成分離型涂層4,容置槽2中盛放有感光材料,同時其內(nèi)部設(shè)有卷輥5,卷輥5可旋轉(zhuǎn)并于卷輥5表面涂覆上感光材料,當(dāng)分離型涂層4位于卷輥5上方表面時,分離型涂層4的下表面被涂覆上感光材料以形成感光材料層6,基底層1、分離型涂層4與感光材料層6依次成型形成基材,基材被移動運輸,請參見圖1,是基材的結(jié)構(gòu)示意圖,基材包括上部的基底層1、中間的分離型涂層4及下部的感光材料層6,分離型涂層4的材料選用特氟龍或硅油,涂層厚度通常< 0.2μπι,其對405nm的紫外光具有良好的透過率。感光材料層6的材料具有較大的粘度,同時,其每層涂覆的高度<50μπι,因此感光材料層6不易于流淌和滴落,空間排布具有充分的靈活性。分離型涂層4可以使后續(xù)已曝光的感光材料層6與基底層I易于分離,并使感光材料層6牢固地附著在零件的已成型部分或者支撐機構(gòu)上。
      [0047]曝光機構(gòu),曝光機構(gòu)移動掃描,其曝光光斑穿過基底層I,對感光材料層6進(jìn)行移動掃描曝光,實現(xiàn)零件的三維成型,曝光機構(gòu)可采用飛行曝光的方式,可具體參見
      【申請人】在先申請的專利CN 201210076397.3中的曝光方式,采用高速刷新的空間光調(diào)制器,對感光材料層6進(jìn)行曝光,實現(xiàn)圖形的三維成型;曝光機構(gòu)也可選用本領(lǐng)域常見的曝光系統(tǒng),包括激光器7與光學(xué)鏡頭,光學(xué)鏡頭包括掃描振鏡8與掃描場鏡9,其中,激光器7米用波長為405nm的紫光激光二極管或者LED,該波長處于可見光波段的邊緣,對本實用新型中的基底層具有良好的透過率。
      [0048]支撐機構(gòu),即零件托架10,采用鋁質(zhì)材料,位于基材的相對曝光機構(gòu)的另一側(cè),用于支撐基材,可在支撐機構(gòu)上形成三維成型后的零件。
      [0049]剝離機構(gòu),包括至少一個刮板11,刮板11位于支撐機構(gòu)與分離液噴射裝置之間,用以剝離掉未曝光的感光材料層6與分離型涂層4。
      [0050]請參見圖2,是本實用新型實施例一中基于基底層的三維成型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖,支撐機構(gòu)的兩側(cè)由近及遠(yuǎn)分別各設(shè)一組依次排放的刮板U、盛放分離液的收容瓶3及盛放感光材料的容置槽2,三維成型步驟如下:
      [0051](I)基材成型:基底層I運輸至左側(cè)的盛放分離液的收容瓶3上方被涂覆形成分離型涂層4,之后基底層I與分離型涂層4向左側(cè)運輸,至盛放感光材料的容置槽2的上方,卷輥5轉(zhuǎn)動,將感光材料涂覆于分離型涂層4的下表面形成感光材料層6,由此,基底層1、分離型涂層4與感光材料層6依次成型形成基材;
      [0052](2)上述基材向右方向運輸,此時,支撐機構(gòu)左側(cè)的刮板11不工作,左側(cè)盛放分離液的收容瓶3也不噴射分離液,基材被移動運輸至支撐機構(gòu)的上方,支撐機構(gòu)與感光材料層6接觸,支撐機構(gòu)可以采用傾斜狀上移的方式,與感光材料層6接觸,傾斜旋轉(zhuǎn)的中心位于感光材料層6的表層,以實現(xiàn)純滾動式接觸,而避免了橫向作用力,由此,可減少接觸力并且利于排除空氣,提高三維成型效率與質(zhì)量;
      [0053](3)曝光:曝光機構(gòu)沿圖2中所示的方向移動,曝光機構(gòu)在掃描過程中,曝光光斑穿過基底層1,對感光材料層6進(jìn)行曝光,曝光區(qū)域逐漸由線(或者窄帶)累積成面,實現(xiàn)對該層指定圖形的固化生成,得到所需零件,在零件托架10上實現(xiàn)圖形的三維成型;曝光機構(gòu)還可包括至少一個壓板12,優(yōu)選兩個,壓板12位于曝光機構(gòu)中的最下部,在基材的上表面移動,用于保持基材的厚度均勻性,且曝光光斑投射于兩個壓板12之間,可確保曝光機構(gòu)的準(zhǔn)確聚焦,壓板12的底部設(shè)有可自由旋轉(zhuǎn)的卷輥,可以減小與基材間的摩擦,并使得張力均勻分布于整個基材,以減小基材表面的劃傷或者拉伸變形;
      [0054](4)剝離:三維成型后的零件運送至剝離機構(gòu),剝離機構(gòu)中的刮板11可剝離掉未曝光的感光材料層6與分離型涂層4,僅保留基底層I;
      [0055](5)基底層I繼續(xù)向右方向輸送,經(jīng)過支撐機構(gòu)右側(cè)放置的盛放分離液的收容瓶3,以涂覆上分離型涂層4,再向右輸送至盛放感光材料的容置槽2,以形成感光材料層6,形成基材后,基材再向左方向移動輸送,此時,支撐機構(gòu)右側(cè)的刮板11不工作,右側(cè)盛放分離液的收容瓶3也不噴射分離液,基材被再次移動運輸至支撐機構(gòu)的上方進(jìn)行曝光,此時支撐機構(gòu)左側(cè)的刮板11及盛放分離液的收容瓶3開始工作;
      [0056]之后,反復(fù)進(jìn)行上述(1)-(5)的步驟,最終,完成基于基底層的三維成型,得到相應(yīng)的零件,通過調(diào)整基底層的移動速度,可以調(diào)整曝光成型到分離的時間差,有利于在充分固化成型和易于分離之間實現(xiàn)良好的平衡。
      [0057]優(yōu)選的,控制基材成型機構(gòu)、曝光機構(gòu)與剝離機構(gòu)的對應(yīng)位置,可以使得三維成型裝置同時進(jìn)行基材成型、曝光、剝離中的兩個或三個步驟,如當(dāng)進(jìn)行到剝離步驟時,曝光機構(gòu)對對應(yīng)位置處的基材同時進(jìn)行曝光步驟,此時,成型機構(gòu)對對應(yīng)位置處的基材同時進(jìn)行基材成型步驟,如此基底層I反復(fù)依次運送至基材成型機構(gòu)、支撐機構(gòu)及剝離機構(gòu),基材成型、曝光與剝離動作同時反復(fù)進(jìn)行,由此,提升了工作效率。
      [0058]請參見圖3,是本實用新型實施例二中基于基底層的三維成型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖,基底層I為圓形,支撐機構(gòu)的一側(cè)由近及遠(yuǎn)依次設(shè)置刮板11、分離液噴射裝置及盛放感光材料的容置槽2,基底層以其圓心為基點逆時針旋轉(zhuǎn),三維成型步驟如下:
      [0059](I)基材成型:基底層I運輸至盛放分離液的收容瓶3上方被涂覆形成分離型涂層4,之后基底層I以其圓心為基點逆時針旋轉(zhuǎn),直至分離型涂層4跟隨基底層I旋轉(zhuǎn)至盛放感光材料的容置槽2的上方,在分離型涂層4的下表面涂覆上感光材料以形成感光材料層6,由此,基底層1、分離型涂層4與感光材料層6依次成型形成基材;
      [0060](2)上述基材繼續(xù)沿逆時針旋轉(zhuǎn),直至基材旋轉(zhuǎn)至支撐機構(gòu)的上方,支撐機構(gòu)與感光材料層6接觸,支撐機構(gòu)可以采用傾斜狀上移的方式,與感光材料層6接觸,傾斜旋轉(zhuǎn)的中心位于感光材料層6的表層,以實現(xiàn)純滾動式接觸,而避免了橫向作用力,由此,可減少接觸力并且利于排除空氣,提高三維成型效率與質(zhì)量;
      [0061](3)曝光:曝光機構(gòu)沿圖3中所示的方向移動,曝光機構(gòu)在掃描過程中,曝光光斑穿過基底層1,對感光材料層6進(jìn)行曝光,曝光區(qū)域逐漸由線(或者窄帶)累積成面,實現(xiàn)對該層指定圖形的固化生成,得到所需零件,在零件托架10上實現(xiàn)圖形的三維成型;曝光機構(gòu)還可包括至少一個壓板12,優(yōu)選兩個,壓板12位于曝光機構(gòu)中的最下部,在基材的上表面移動,用于保持基材的厚度均勻性,且曝光光斑投射于兩個壓板12之間,可確保曝光機構(gòu)的準(zhǔn)確聚焦,壓板12的底部設(shè)有可自由旋轉(zhuǎn)的卷輥,可以減小與基材間的摩擦,并使得張力均勻分布于整個基材,以減小基材表面的劃傷或者拉伸變形;
      [0062](4)剝離:三維成型后的零件運送至剝離機構(gòu),剝離機構(gòu)中的刮板11可剝離掉未曝光的感光材料層6與分離型涂層4,僅保留基底層I;
      [0063](5)基底層I繼續(xù)沿逆時針旋轉(zhuǎn),反復(fù)進(jìn)行上述(1)-(4)的步驟,最終,完成基于基底層的三維成型,得到相應(yīng)的零件,通過調(diào)整基底層的轉(zhuǎn)動速度,可以調(diào)整曝光成型到分離的時間差,有利于在充分固化成型和易于分離之間實現(xiàn)良好的平衡。
      [0064]優(yōu)選的,控制基材成型機構(gòu)、曝光機構(gòu)與剝離機構(gòu)的對應(yīng)位置,可以使得三維成型裝置同時進(jìn)行基材成型、曝光、剝離中的兩個或三個步驟,如當(dāng)進(jìn)行到剝離步驟時,曝光機構(gòu)對對應(yīng)位置處的基材同時進(jìn)行曝光步驟,此時,成型機構(gòu)對對應(yīng)位置處的基材同時進(jìn)行基材成型步驟,由此,提升了工作效率。
      [0065]應(yīng)當(dāng)理解的是,本實施例二中,圓形的基底層I沿逆時針方向旋轉(zhuǎn),以進(jìn)行相應(yīng)的基材成型、曝光、剝離步驟,當(dāng)然在其他實施例中,基材成型機構(gòu)、曝光機構(gòu)、剝離機構(gòu)也可以沿順時針方向分布,此時,基底層I可以沿順時針方向旋轉(zhuǎn),以進(jìn)行相應(yīng)的基材成型、曝光、剝離步驟,具體的三維成型步驟與實施例二中的步驟類似,此處不再進(jìn)行贅述。
      [0066]本實用新型中的基于薄膜基底的三維成型裝置及方法,主要是應(yīng)用于圖形尺寸厚度< 50μπι的精密三維成型領(lǐng)域,成型時的每層圖形的高度< 50um。曝光機構(gòu)的焦深較小,通常<50μπι,曝光光場主要集中于在當(dāng)前層中,這樣,更利于分層曝光、分離,通過調(diào)整焦平面的位置靠近感光材料層6的表面,可使得本層感光材料層6與零件的已成型部分緊密結(jié)合,而易于與基底層I分離。
      [0067]本實用新型中,因為感光材料層6的材料具有較大的粘度,同時,每層的高度<50μm,因此感光材料層6的材料不易于流淌和滴落,因而空間排布具有充分的靈活性,不限于采用上部的曝光布局,也可采用下部曝光布局的方式,即將零件托架10置于基底層I與曝光機構(gòu)的上方,零件托架10朝下,將零件倒掛在零件托架10的下方,保持力為零件固化成型后的粘結(jié)附著力。
      [0068]本實用新型中的基于基底層的三維成型裝置,包括基底層I以及基材成型機構(gòu)、曝光機構(gòu)、支撐機構(gòu)及剝離機構(gòu),控制基材成型機構(gòu)、曝光機構(gòu)與剝離機構(gòu)的對應(yīng)位置,可以使得三維成型裝置同時進(jìn)行基材成型、曝光、剝離中的兩個或三個步驟,如當(dāng)進(jìn)行到剝離步驟時,曝光機構(gòu)對對應(yīng)位置處的基材同時進(jìn)行曝光步驟,此時,成型機構(gòu)對對應(yīng)位置處的基材同時進(jìn)行基材成型步驟,如此基底層反復(fù)依次運送至基材成型機構(gòu)、支撐機構(gòu)及剝離機構(gòu),基材成型、曝光與剝離動作同時反復(fù)進(jìn)行,提升了工作效率,適用于三維實體的大幅面、高效率、高精度和低成本等制作要求。
      [0069]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言,顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié),而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下,能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此,無論從哪一點來看,均應(yīng)將實施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定,因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
      [0070]此外,應(yīng)當(dāng)理解,雖然本說明書按照實施方式加以描述,但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案,說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體,各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合,形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
      【主權(quán)項】
      1.一種三維成型裝置,其特征在于,包括基底層,以及: 基材成型機構(gòu),所述基材成型機構(gòu)包括至少一個分離液噴射裝置及至少一個用于盛放感光材料的容置槽,所述容置槽中設(shè)有卷輥,所述卷輥可旋轉(zhuǎn)并于卷輥表面涂覆所述感光材料,所述分離液噴射裝置噴射分離液至所述基底層下方表面以形成分離型涂層,所述分離型涂層位于所述卷棍上方表面時被涂覆上所述感光材料以形成感光材料層,所述基底層、分離型涂層與感光材料層依次成型形成基材,所述基材被移動運輸; 曝光機構(gòu),包括激光器與光學(xué)鏡頭,所述曝光機構(gòu)的曝光光斑穿過所述基底層,對所述感光材料層進(jìn)行移動掃描曝光,實現(xiàn)零件的三維成型; 支撐機構(gòu),位于所述曝光機構(gòu)的一側(cè),在所述支撐機構(gòu)上形成三維成型后的零件; 剝離機構(gòu),包括至少一個刮板,所述刮板位于所述支撐機構(gòu)與所述分離液噴射裝置之間,用以剝離掉未曝光的感光材料層與分離型涂層。2.如權(quán)利要求1所述的一種三維成型裝置,其特征在于:所述分離液噴射裝置包括用于盛放分離液的收容瓶及用于噴射分離液的驅(qū)動系統(tǒng)。3.如權(quán)利要求2所述的一種三維成型裝置,其特征在于:所述支撐機構(gòu)的兩側(cè)由近及遠(yuǎn)分別各設(shè)一組依次排放的刮板、盛放分離液的收容瓶及盛放感光材料的容置槽,所述基底層沿第一方向及與第一方向相反的第二方向反復(fù)運輸。4.如權(quán)利要求2所述的一種三維成型裝置,其特征在于:所述基底層為圓形,所述支撐機構(gòu)的一側(cè)由近及遠(yuǎn)依次設(shè)置刮板、盛放分離液的收容瓶及盛放感光材料的容置槽,所述基底層以其圓心為基點順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)。5.如權(quán)利要求1所述的一種三維成型裝置,其特征在于:所述曝光機構(gòu)還包括至少一個壓板,位于所述基材的上表面,用于保持所述基材的均勻性。6.如權(quán)利要求5所述的一種三維成型裝置,其特征在于:所述壓板的底部設(shè)有可自由旋轉(zhuǎn)的卷車?yán)ァ?.如權(quán)利要求1所述的一種三維成型裝置,其特征在于:所述基底層選用玻璃基板。8.如權(quán)利要求1所述的一種三維成型裝置,其特征在于:所述分離型涂層的材料選用特氟龍或硅油,厚度<0.2μπι。
      【文檔編號】B29C67/00GK205522528SQ201620127090
      【公開日】2016年8月31日
      【申請日】2016年2月18日
      【發(fā)明人】胡進(jìn), 陳林森, 浦東林, 魏國軍, 朱鵬飛, 成堂東
      【申請人】蘇州蘇大維格光電科技股份有限公司, 蘇州大學(xué)
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