一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法以及打印设备技术

本发明专利技术提供一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法以及打印设备，此方法为：采用四组DLP投影系统构件一个大型幅面投影系统（简称大幅面投影系统），大幅面投影系统在计算机控制下逐层连续播放365‑405nmUV光图像，紫外光图像使得光敏树脂逐层固化，Z轴打印平台逐层下降，如此往复迭代从而形成三维物体；大幅面投影系统放置在整个设备系统上部，下部设置有密封构件腔室，构件腔室上部通过高压氧气来抑制气泡的产生以及形成固化死区，在死区以及高压氧气的作用下液面能够保持稳定，同时在平衡箱以及液面激光测距仪的作用下，使得设备在不损失精度的前提下打印速度、打印幅面大大提高。

A large format fast 3D printing method and printing equipment based on DLP light curing

The present invention provides a fast 3D large format printing method DLP light curing and printing equipment based on this method is: using four sets of DLP projection system component of a large format projection system (referred to as large format projection system), large format projection system layer broadcast 365 consecutive 405nmUV images under the control of the computer, UV the image of the photosensitive resin layer by layer curing, Z axis printing platform layer decreased, and so forth iteration to form a three-dimensional object; large format projection system at the upper part of the equipment system, the lower part is provided with a seal chamber, the upper part of the cavity member by high-pressure oxygen to restrain the bubble formation and the formation of curing liquid can keep stable in the dead, the dead effect of hyperbaric oxygen and, at the same time in the balance box and the level of laser rangefinder, making the equipment without loss of precision The printing speed and printing format are greatly improved under the premise of degree.

【技术实现步骤摘要】
一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法以及打印设备
本专利技术属于DLP光固化三维打印
，具体是一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法以及打印设备。
技术介绍
快速成型技术是离散迭代的一个过程，三维模型通过一个方向进行分层，从而获取每层的轮廓信息或者图像信息，然后通过打印头或者光源来实现每层的数据信息，重复迭代，最后形成一个三维实体模型。DLP是“DigitalLightProcession”的缩写，即数字光处理技术，其是根据美国TI公司的数字微镜来实现数字图像的显示技术。目前DLP技术应用在三维打印上越来越广泛，主要是采用单个DLP投影仪固定放置在树脂槽下部进行光投影，其树脂槽底部采用透光离型装置。中国专利ZL201410027198.2公开了一种基于DLP原理的3D打印机，其设有树脂槽，所述树脂槽的底板可透光；垂直升降机构上固定连接成型平台，通过垂直升降机构来调整树脂槽与成型平台之间的距离；计算机用于处理三维模型并将三维模型顺序分割成具有一定厚度的若干剖面图形，计算机还连接控制电气控制装置，电气控制装置控制垂直升降机构自动升降成型平台，并控制DLP投影机对树脂槽中光固化树脂液面照射；DLP投影机设于树脂槽的下方并与计算机相连，DLP投影机将剖面图形的图形光路经树脂槽的底板透射以照射光固化液态树脂。但是打印尺寸小和打印速度慢是此类设备的普遍不足，对于打印尺寸小主要是因为DLP投影仪目前最高分辨率1920x1080P，投影幅面越大，单个像素对应的尺寸越大，因此精度就越差，因此往往在精度必须保证的前提下打印尺寸会非常小；对于速度慢主要是因为每打印一层，都需要进行离型动作，离型后还需要静置几秒钟使得液面能够平稳，打印一层往往需要十几秒钟，效率非常低。此外一个不足之处就是离型所使用的离型膜需要不定时更换，增加了打印失败的几率同时浪费树脂。因此，需要一种能够提高打印幅面且不失精度，同时能够提高打印效率和成功率的投影式3D打印方法和设备。
技术实现思路
基于现有方案的种种不足，本专利技术的目的在于提出一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法和设备，来解决现有方案设备的打印尺寸小，打印速度慢的问题。为解决上述问题本专利技术提供一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法，此方法为：采用四组DLP投影系统构件一个大型幅面投影系统（简称大幅面投影系统），大幅面投影系统在计算机统一控制下逐层连续播放365-405nmUV光图像，紫外光图像使得光敏树脂逐层固化，Z轴打印平台逐层下降，如此往复迭代从而形成三维物体；为了提高打印速度，通过确定浓度的高压氧气来抑制气泡的产生且形成非固化死区，在死区以及高压氧气的作用下液面能够保持稳定，同时在平衡箱以及液面激光测距仪的作用下，在UV光图像连续曝光下进行快速三维打印。优选的，所述四组投影系统构成的大型幅面投影系统在计算机控制下能够根据一副图像进行自动拆分，每个投影系统独自完成一副图像的1/4的曝光，且曝光时间需要协调一致，从而提高打印的尺寸。优选的，所述365-405nmUV光图像的播放是连续的，从而能够减少阶梯效应。优选的，所述确定浓度的高压氧气的控制是由计算机根据树脂来确定不同的氧气浓度以及压力通过数据线发送指令给氧气增压发生装置，由氧气增压发生装置产生高压氧气，氧气浓度的检测通过氧气浓度检测器进行检测，在高压氧气的作用下，液面形成了5-100μm的不固化死区，从而为快速打印液面补充平稳提供了主要条件，成型速度提高了5-20倍。优选的，所述液面位置的稳定通过液位激光测距仪测量后反馈给计算机由计算机来控制补液装置来进行自动补液。本专利技术也提供了一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印设备，包括：采用四组DLP投影系统构件一个大型幅面投影系统（简称大幅面投影系统），下部具有透光玻璃，下部设置有密封构件腔室，密封构件腔室上部设置有液位激光测距仪；Z轴移动打印平台装置以及平衡箱装置，密封构件腔室上部右侧安装有氧气增压发生装置；左侧安装有氧气浓度检测装置；下部设置有树脂槽，树脂槽两侧设置有PTC加热器；机架的左侧设置有树脂增压补液装置。优选的，所述的一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印设备，其特征在于，所述大幅面投影系统设置在整个设备的正上方，由四个DLP投影系统组成。优选的，所述的一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印设备，其特征在于，所述透光玻璃为UV玻璃，对uv光的透过率≥97%；所述的Z轴移动打印平台是一具有密集网孔的不锈钢板，其通过伺服电机以及丝杆传动进行Z向上下移动；所述的平衡箱通过伺服电机以及丝杆传动进行Z向上下移动。优选的，所述的一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印设备，其特征在于，所述树脂槽为不锈钢槽，其左右两侧设置有PTC加热器，同时与自动补液装置联通。优选的，所述的一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印设备，其特征在于，所述大幅面投影系统、氧气增压发生装置、氧气浓度检测器、液位激光测距仪、自动补液装置、PTC加热系统、所有伺服电机都由一台计算机统一控制。综上，本专利技术一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法和设备利用了四组DLP光投影的组合成了一种大幅面投影系统，采用高压氧气来形成固化死区，稳定液面，能够实现大幅面的快速光固化三维打印。附图说明图1是本专利技术基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法三维模型分层数据分配示意图；图2是本专利技术基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法的死区分解示意图；图3是本专利技术基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法的快速打印过程中液面流动示意图示意图。图4是本专利技术基于DLP光固化的大幅面快速3D打印设备的整体示意图。附图标号说明1、计算机，2、大幅面投影系统，3、氧气增压发生装置，4、氧气浓度检测器，5、机架，6、树脂槽，7、PTC加热器，8、Z轴移动打印平台装置，9、UV光路，10、液位激光测距仪，11、透光玻璃，12、自动树脂补液装置，13、平衡箱装置，14、伺服第一电机，15、伺服第二电机，16、密封构件腔室。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术提出的一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法和设备，进行详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外对于本专利技术图示的结构大小、比例等仅仅用来对说明实施的内容和方法，不具备技术上的实质意义。任何的修饰、改动在功效相同的情况下均落在本技术所涵盖的范围内。本专利技术提出的一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法，主要包括如下步骤：1）通过计算机对所要打印的三维模型沿任一方向进行切片处理，获取每层的投影图案；2）计算机根据四个DLP投影系统进行自动图像分配，使得每个DLP投影系统分配独自打印每层图像1/4幅面的图像。每个DLP投影系统分配的图像独立存储在计算机中；3）打印时设备根据树脂进行选择氧气的浓度以及氧气的压力，浓度一般控制在50-100%。在富氧气的环境中，树脂会形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法，此方法为：采用四组DLP投影系统构件一个大型幅面投影系统（简称大幅面投影系统），大幅面投影系统在计算机统一控制下逐层连续播放365‑405nmUV光图像，紫外光图像使得光敏树脂逐层固化，Z轴打印平台逐层下降，如此往复迭代从而形成三维物体；为了提高打印速度，通过确定浓度的高压氧气来抑制气泡的产生且形成非固化死区，在死区以及高压氧气的作用下液面能够保持稳定，同时在平衡箱以及液面激光测距仪的作用下，在UV光图像连续曝光下进行快速三维打印。

【技术特征摘要】
1.一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法，此方法为：采用四组DLP投影系统构件一个大型幅面投影系统（简称大幅面投影系统），大幅面投影系统在计算机统一控制下逐层连续播放365-405nmUV光图像，紫外光图像使得光敏树脂逐层固化，Z轴打印平台逐层下降，如此往复迭代从而形成三维物体；为了提高打印速度，通过确定浓度的高压氧气来抑制气泡的产生且形成非固化死区，在死区以及高压氧气的作用下液面能够保持稳定，同时在平衡箱以及液面激光测距仪的作用下，在UV光图像连续曝光下进行快速三维打印。2.根据权利要求1所述的一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法，其特征在于，所述四组投影系统构成的大型幅面投影系统在计算机控制下能够根据一副图像进行自动拆分，每个投影系统独自完成一副图像的1/4的曝光，且曝光时间需要协调一致，从而提高打印的尺寸。3.根据权利要求1所述的一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法，其特征在于，所述365-405nmUV光图像的播放是连续的，从而能够减少阶梯效应。4.根据权利要求1所述的一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法，其特征在于，所述确定浓度的高压氧气的控制是由计算机根据树脂来确定不同的氧气浓度以及压力通过数据线发送指令给氧气增压发生装置，由氧气增压发生装置产生高压氧气，氧气浓度的检测通过氧气浓度检测器进行检测，在高压氧气的作用下，液面形成了5-100μm的不固化死区，从而为快速打印液面补充平稳提供了主要条件，成型速度提高了5-20倍。5.根据权利要求1所述的一种基于DLP光固化的大幅面快...

【专利技术属性】
技术研发人员：董志根，李获鼎，黄华，陶国强，黄骏，梁泉，闫志刚，熊威，王登元，
申请(专利权)人：壹千零壹号泰州自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32