3D打印方法、设备、系统及控制方法和装置制造方法及图纸

本申请公开一种3D打印方法、设备、系统及控制方法和装置，3D打印设备包括能量辐射系统及多个成型工位，其中，各所述成型工位分别包括：Z轴系统和用于盛放待固化材料的容器，所述能量辐射系统包括移动机构和至少一能量发射装置。本申请一方面通过移动机构驱动至少一能量发射装置在打印面上运动并在运动的过程中向打印面上辐射能量，以使位于打印面上的待固化材料成型，有效提高了成型效率的同时能够保证打印的精度；另一方面多个成型工位有效提升了能量辐射系统的使用效率，利用成型工位的调节等待时间打印其他成型工位上的3D构件，由此提高了打印设备的打印效率。提高了打印设备的打印效率。提高了打印设备的打印效率。

【技术实现步骤摘要】
3D打印方法、设备、系统及控制方法和装置


[0001]本申请涉及3D打印
，具体的涉及一种3D打印方法、3D打印设备、3D打印系统以及控制方法和控制装置。

技术介绍

[0002]3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料、树脂等打印材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，在打印期间，其通过辐射能量使打印材料成型。
[0003]光固化打印设备是通过能够提供光能量的装置向光固化材料辐射能量，从而使位于打印面上的光固化材料固化成型，但目前的光固化打印设备在做件效率上仍有待提高。以SLA(Stereo lithography Apparatus，立体光固化成型)打印设备为例，SLA打印设备在一些实施方式中采用点激光的方式，根据预先规划的扫描路径，通过调整振镜来实现聚辐射范围内的激光向打印面上的不同位置辐射能量，从而使被固化的光固化材料由点到线、由线到面的形式，完成3D打印每层图形的扫描成型，但是这种逐点扫描的方式扫描效率不高，影响做件效率。虽然通过面曝光的打印设备可以一定程度上提高打印效率，以DLP(Digital Light Procession，数字光处理，简称DLP)打印设备为例，DLP打印设备在一些实施方式中采用面曝光的方式，向打印面投影带有亮度的图像，使打印面上的打印材料按照所投影的图像而成型，但是面曝光的打印设备其幅面基于投影距离存在能量衰减，造成做件幅面有限，同时在投影距离增大、投影图像被放大的同时，图像中的各像素也被放大，导致成型精度也被降低。因此，如何在兼顾打印精度的同时保证打印效率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述相关技术的缺点，本申请的目的在于提供一种3D打印方法、3D打印设备、3D打印系统以及控制方法和控制装置，用以克服上述相关技术中存在的无法兼顾打印效率和打印精度的技术问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本申请公开的第一方面提供一种3D打印方法，用于3D打印设备，所述3D打印设备包括能量辐射系统及多个成型工位，其中，各所述成型工位分别包括：Z轴系统和用于盛放待固化材料的容器，所述能量辐射系统包括移动机构和至少一能量发射装置，所述Z轴系统包括构件平台，所述打印方法包括以下步骤：令移动机构带动至少一能量发射装置沿当前成型工位中容器内的打印面移动，并在移动的过程中依据相应的切片图像向所述打印面上已涂覆的待固化材料辐射能量，以在该成型工位的构件平台上得到图案固化层；当所述至少一能量发射装置离开所述当前成型工位时，令所述当前成型工位进入调节状态，并令所述移动机构带动至少一能量发射装置移动到下一成型工位；其中，所述调节状态包括：在容器内的打印面上涂覆待固化材料、和/或调整容器内待固化材料的液位高度、和/或驱动构件平台移动到下一成型高度；基于各成型工位的设置位置重复上述步骤，以在所述至少一能量发射装置循环遍历各成型工位期间，分别在各成型工
位的构件平台上累积图案固化层，从而得到对应的3D构件。
[0006]本申请公开的第二方面提供一种3D打印设备，包括：多个成型工位，各所述成型工位分别包括：容器，用于盛放待固化材料；Z轴系统，与所述容器对应设置，所述Z轴系统包括：
[0007]构件平台，在打印作业中位于所述容器内，用以逐层累积附着图案固化层以形成对应的3D构件；Z轴驱动机构，与所述构件平台相连，用于在调节状态下调整所述构件平台在Z轴方向上的高度；能量辐射系统，位于所述容器上方或下方，包括：移动机构，用于沿各容器中的打印面移动；至少一能量发射装置，设置在所述移动机构上，用于在辐射状态下沿所述打印面移动的过程中，依据相应的切片图像向对应的容器内的待固化材料辐射能量，以使所述待固化材料固化成型；控制装置，连接Z轴系统和能量辐射系统，用于在打印作业中控制所述Z轴系统和能量辐射系统，以基于如本申请第一方面所述的3D打印方法在各成型工位的构件平台上累积图案固化层，从而得到对应的3D构件。
[0008]本申请公开的第三方面提供一种控制方法，用于3D打印设备，所述3D打印设备包括能量辐射系统及多个成型工位，其中，各所述成型工位分别包括：Z轴系统和用于盛放待固化材料的容器，所述能量辐射系统包括移动机构和至少一能量发射装置，所述Z轴系统包括构件平台，所述控制方法包括以下步骤：控制所述移动机构带动至少一能量发射装置沿当前成型工位中容器内的打印面移动，以使所述至少一能量发射装置在移动的过程中依据相应的切片图像向所述打印面上已涂覆的待固化材料辐射能量，从而在该成型工位的构件平台上得到图案固化层；当检测到所述至少一能量发射装置离开当前成型工位时，令所述当前成型工位进入调节状态，并控制所述移动机构带动至少一能量发射装置移动到下一成型工位；其中，所述调节状态包括：在容器内的打印面上涂覆待固化材料、和/或调整容器内待固化材料的液位高度、和/或驱动构件平台移动到下一成型高度；基于各成型工位的设置位置重复上述步骤，以在所述至少一能量发射装置循环遍历各成型工位期间，依次分别在各成型工位的构件平台上累积图案固化层，从而得到对应的3D构件。
[0009]本申请公开的第四方面提供一种控制装置，用于3D打印设备，所述控制装置包括：接口单元，用于与所述3D打印设备中的Z轴系统和能量辐射系统数据连接；存储单元，用于存储至少一个程序；处理单元，用于调用所述至少一个程序以协调所述存储单元和接口单元控制3D打印设备实现如本申请第三方面所述的控制方法。
[0010]本申请公开的第五方面提供一种3D打印系统，包括本申请公开的第第四方面的控制装置，多个3D打印设备，其中每一3D打印设备分别包括：容器，用于盛放待固化材料；Z轴系统，与所述容器对应设置，所述Z轴系统包括：构件平台，在打印作业中位于所述容器内，用以逐层累积附着图案固化层以形成对应的3D构件；Z轴驱动机构，与所述构件平台相连，用于受控制装置的控制而调整所述构件平台在Z轴方向上的高度；能量辐射系统，位于所述容器上方或下方，包括：移动机构，用于受控制装置的控制而沿各容器中的打印面移动；至少一能量发射装置，设置在所述移动机构上，用于受控制装置的控制在沿所述打印面移动的过程中，依据相应的切片图像向对应的容器内的待固化材料辐射能量，以使所述待固化材料固化成型。
[0011]综上所述，本申请一方面通过移动机构驱动至少一能量发射装置在打印面上运动并在运动的过程中向打印面上辐射能量，以使位于打印面上的待固化材料成型，有效提高
了成型效率的同时能够保证打印的精度；另一方面有效提升了能量辐射系统的使用效率，利用成型工位的调节等待时间打印其他成型工位上的3D构件，由此提高了打印设备的打印效率。
[0012]本领域技术人员能够从下文的详细描述中容易地洞察到本申请的其它方面和优势。下文的详细描述中仅显示和描述了本申请的示例性实施方式。如本领域技术人员将认识到的，本申请的内容使得本领域技术人员能够对所公开的具体实施方式进行改动而不脱离本申请所涉及专利技术的精神和范围。相应地，本申请的附图和说明书中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印方法，其特征在于，用于3D打印设备，所述3D打印设备包括能量辐射系统及多个成型工位，其中，各所述成型工位分别包括：Z轴系统和用于盛放待固化材料的容器，所述能量辐射系统包括移动机构和至少一能量发射装置，所述Z轴系统包括构件平台，所述打印方法包括以下步骤：令移动机构带动至少一能量发射装置沿当前成型工位中容器内的打印面移动，并在移动的过程中依据相应的切片图像向所述打印面上已涂覆的待固化材料辐射能量，以在该成型工位的构件平台上得到图案固化层；当所述至少一能量发射装置离开所述当前成型工位时，令所述当前成型工位进入调节状态，并令所述移动机构带动至少一能量发射装置移动到下一成型工位；其中，所述调节状态包括：在容器内的打印面上涂覆待固化材料、和/或调整容器内待固化材料的液位高度、和/或驱动构件平台移动到下一成型高度；基于各成型工位的设置位置重复上述步骤，以在所述至少一能量发射装置循环遍历各成型工位期间，分别在各成型工位的构件平台上累积图案固化层，从而得到对应的3D构件。2.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，各所述成型工位均分别具有一初始打印位置，当检测到至少一能量发射装置到达所述初始打印位置后，令能量发射装置依据对应于该成型工位和相应打印层的切片图像向所述打印面上已涂覆的待固化材料辐射能量。3.根据权利要求2所述的3D打印方法，其特征在于，当检测到至少一能量发射装置到达某一成型工位的初始打印位置时，判断所述至少一能量发射装置离开前一成型工位。4.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，基于移动机构的移动速度及打印面大小，判断所述至少一能量发射装置是否离开所述当前成型工位。5.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述能量发射装置包括激光发射端子和振镜；其中，在移动期间，令各所述振镜根据相应激光发射端子移动的瞬时位置调整所述激光发射端子所发出的能量束的角度。6.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，根据各所述能量发射装置所移动的瞬时位置与所述切片图像中的像素位置的对应关系，调整各能量发射装置所辐射的角度。7.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述移动机构的行程范围和移动方式与所述多个成型工位的设置位置相适应，以使所述能量辐射系统的辐射范围涵盖各容器对应的打印面宽度和打印面长度。8.根据权利要求7所述的3D打印方法，其特征在于，各所述成型工位呈圆周排布，所述移动机构驱动所述多个能量发射装置旋转运动以在不同的成型工位间移动、以及驱动所述多个能量发射装置直线运动以沿一成型工位中容器内的打印面移动，并在完成最后一个成型工位的辐射后回到首个成型工位的位置。9.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，当所述能量发射装置为多个时，各所述能量发射装置排布成面阵列状或线状。10.根据权利要求9所述的3D打印方法，其特征在于，所述面阵列状包括：根据移动机构的移动方向而形成的矩阵排布的面阵列，或者根据移动机构的移动方向而形成的交错排布的点阵状的面阵列。11.根据权利要求9所述的3D打印方法，其特征在于，当各所述能量发射装置为根据移
动机构的移动方向而形成的交错排布的点阵状的面阵列时，所述移动机构的移动速度与第一排布夹角相关，其中，所述第一排布夹角为点阵中的各单元排布方向和移动方向的垂向之间的夹角；当各所述能量发射装置排布成线状时，所述移动机构的移动速度与第二排布夹角相关，其中，所述第二排布夹角为各能量发射装置的设置方向和移动方向的垂向之间的夹角。12.一种3D打印设备，其特征在于，包括：多个成型工位，各所述成型工位分别包括：容器，用于盛放待固化材料；Z轴系统，与所述容器对应设置，所述Z轴系统包括：构件平台，在打印作业中位于所述容器内，用以逐层累积附着图案固化层以形成对应的3D构件；Z轴驱动机构，与所述构件平台相连，用于在调节状态下调整所述构件平台在Z轴方向上的高度；能量辐射系统，位于所述容器上方或下方，包括：移动机构，用于沿各容器中的打印面移动；至少一能量发射装置，设置在所述移动机构上，用于在辐射状态下沿所述打印面移动的过程中，依据相应的切片图像向对应的容器内的待固化材料辐射能量，以使所述待固化材料固化成型；控制装置，连接Z轴系统和能量辐射系统，用于在打印作业中控制所述Z轴系统和能量辐射系统，以基于如权利要求1～11任一所述的3D打印方法在各成型工位的构件平台上累积图案固化层，从而得到对应的3D构件。13.根据权利要求12所述的3D打印设备，其特征在于，所述各成型工位还包括涂覆机构，对应跨设于各所述容器上方，用以在调节状态中自容器的一侧向另一侧的运动，并在运动过程中将所述待固化材料均匀涂覆在打印基准面上。14.根据权利要求12所述的3D打印设备，其特征在于，所述各成型工位还包括液位调节机构，对应连接各容器，用以在调节状态中调整所述成型工位中容器内待固化材料的液位高度。15.根据权利要求12所述的3D打印设备，其特征在于，所述移动机构的行程范围和移动方式与所述多个成型工位的设置位置相适应，以使所述能量辐射系统的辐射范围涵盖各容器对应的打印面宽度和打印面长度。16.根据权利要求12或15所述的3D打印设备，其特征在于，所述多个成型工位呈直线排布，所述移动机构驱动所述多个能量发射装置直线运动。17.根据权利要求12或15所述的3D打印设备，...

【专利技术属性】
技术研发人员：于清晓，赖永辉，付寒梅，汪超，
申请(专利权)人：上海联泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：