一种基于非均匀液态光介质过滤整形特定光波的方法技术

本发明专利技术属于增材制造技术领域，公开了一种基于非均匀液态光介质过滤整形特定光波的方法。本发明专利技术所述方法包括：提供光固化装置、气体渗透膜与打印底板，打印底板与光固化装置之间为三维打印件的打印区域，在打印区域内填充非均匀液态光介质；给光固化装置提供富氧气体，在气体渗透膜远离光固化装置的一面形成富氧光介质层；特定光波透过气体渗透膜，通过富氧光介质层进行过滤整形，过滤整形后的特定光波照射到打印区域，形成固化区域。本方法可将特定光波快速整形，使其在光固化3D打印液态材料中传播时以直射为主，大幅度降低非直射光传播比例，显著提升打印的分辨率和精度。显著提升打印的分辨率和精度。显著提升打印的分辨率和精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非均匀液态光介质过滤整形特定光波的方法


[0001]本专利技术涉及增材制造
，尤其涉及一种基于非均匀液态光介质过滤整形特定光波的方法。

技术介绍

[0002]3D打印技术自诞生至今，经过几十年的发展已出现了多种不同的制造技术，其中具有代表性的技术有以下几种：原材料为光敏树脂的光固化成型技术(SLA)、原材料为热熔型树脂的熔融沉积制造技术(FDM)、原材料为非金属粉末的选区激光烧结技术(SIS)和原材料为金属粉末的选区激光熔化技术(SLM)。这其中以光固化快速成型技术发展最早、最成熟，从最初使用激光振镜扫描技术实现光固化成型，逐步发展出利用数字光处理(DLP)技术和喷墨印刷技术实现的新型光固化技术。基于DLP的光固化成型技术因其成型精度高、价格低廉而发展迅速，并受到广泛关注。
[0003]目前，光固化3D打印技术在打印时，投影光从空气入射到非均匀液态光敏材料，会发生反射、折射、透射、衍射、散射等现象，影响光固化成形边界的分辨率和打印精度。而不同光固化材料的的光学传播特性是各不相同的，例如光固化陶瓷浆料内部陶瓷颗粒的占比、颗粒直径、半透性等，均会对浆料的光传播属性产生重要影响。如果采用预成的光波整形仪器，很难适用于各种打印材料的光波调制和整形需求。
[0004]因此，提供一种适用于多种打印材料的非均匀液态光介质过滤整形特定光波的方法，对于进一步提高打印精度以及成形边界的分辨率具有重要的现实意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于非均匀液态光介质过滤整形特定光波的方法，解决现有光固化3D打印成形边界分辨率低、打印精度低的问题。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种基于非均匀液态光介质过滤整形特定光波的方法，包括：
[0008](1)提供光固化装置、气体渗透膜与打印底板，打印底板与光固化装置之间为三维打印件的打印区域，在打印区域内填充非均匀液态光介质；
[0009](2)给光固化装置提供富氧气体，富氧气体通过气体渗透膜进入非均匀液态光介质，在气体渗透膜远离光固化装置的一面形成富氧光介质层；
[0010](3)特定光波从光固化装置发出并透过气体渗透膜，通过富氧光介质层进行过滤整形，过滤整形后的特定光波照射到打印区域，形成固化区域。
[0011]进一步的，在所述一种基于非均匀液态光介质过滤整形特定光波的方法中，步骤(1)所述气体渗透膜为光固化装置与非均匀液态光介质之间对特定光波透明的元件。
[0012]进一步的，在所述一种基于非均匀液态光介质过滤整形特定光波的方法中，步骤(1)所述气体渗透膜的氧气透过率为>200barrer。
[0013]进一步的，在所述一种基于非均匀液态光介质过滤整形特定光波的方法中，步骤
(2)所述富氧光介质层为液态，所述富氧光介质层的厚度为≤80μm。
[0014]进一步的，在所述一种基于非均匀液态光介质过滤整形特定光波的方法中，步骤(3)所述特定光波的波长为355nm～2500nm。
[0015]进一步的，在所述一种基于非均匀液态光介质过滤整形特定光波的方法中，步骤(1)所述非均匀液态光介质为液态光敏材料。
[0016]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0017](1)本专利技术在光固化装置与液态光敏材料之间设置气体渗透膜，气体渗透膜由高分子材料或特殊涂层玻璃制作，能够允许富氧气体快速通过气体渗透膜进入液态光敏材料，在气体渗透膜表面形成一定厚度的富氧光敏材料层，由于氧气会阻止非均匀液态光介质受到光照而固化(即氧阻聚效应)，富氧光敏材料层可始终维持液相并存在于气体渗透膜与深层光敏材料之间；当特定光波到达富氧光敏材料层时，该层会对特定光波进行过滤和整形，类似于建立光的本征开放通道，而穿过富氧光敏材料层后的特定光波，再次进入相同的浆料(即固化区域)时，光的传播方式会以直射为主，而散射、折射、衍射等产生的冗余杂光会显著减少，从而显著提升打印分辨率；
[0018](2)本专利技术利用富氧光敏材料层对特定光波进行过滤、整形，使特定光波不发生自身属性(如波长、波形)的改变，且经过滤整形的特定光波进入固化区域时，整形后的特定光波只发生光量子数目的减少，减少的那部分光量子的光能量转化为液态光敏材料固化所需的能量，减少了光能量的损失，提升了光能转化效率。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0020]图1为本专利技术的方法示意图；
[0021]图2为实施例1所得球状含贯通孔模型的示意图；
[0022]图3为对比例1所得球状含贯通孔模型的示意图。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供了一种基于非均匀液态光介质过滤整形特定光波的方法，包括：
[0024](1)提供光固化装置、气体渗透膜与打印底板，打印底板与光固化装置之间为三维打印件的打印区域，在打印区域内填充非均匀液态光介质；
[0025](2)给光固化装置提供富氧气体，富氧气体通过气体渗透膜进入非均匀液态光介质，在气体渗透膜远离光固化装置的一面形成富氧光介质层；
[0026](3)特定光波从光固化装置发出并透过气体渗透膜，通过富氧光介质层进行过滤整形，过滤整形后的特定光波照射到打印区域，形成固化区域。
[0027]在本专利技术中，步骤(1)所述气体渗透膜优选为光固化装置与非均匀液态光介质之间对特定光波透明的元件。
[0028]在本专利技术中，步骤(2)所述富氧气体中氧气的含量≥21％。
[0029]在本专利技术中，步骤(1)所述气体渗透膜的氧气透过率优选为>200barrer，进一步优选为>500barrer，更优选为>800barrer。
[0030]在本专利技术中，步骤(2)所述富氧光介质层优选为液态。
[0031]在本专利技术中，步骤(2)所述富氧光介质层的厚度优选为≤80μm，进一步优选为≤65μm，更优选为≤45μm。
[0032]在本专利技术中，步骤(3)所述特定光波的波长优选为355nm～2500nm，在上述波长范围内的特定光波均可采用非均匀液态光介质进行过滤整形。由于市售光固化打印机的特定光波以405nm为主，因此，本专利技术在具体实施方式中采用405nm的投影光进行测试。
[0033]在本专利技术中，步骤(1)所述非均匀液态光介质优选为液态光敏材料。
[0034]本专利技术对所述液态光敏材料不进行限定，选用本领域在光诱导下能够固化的常规材料即可。
[0035]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于非均匀液态光介质过滤整形特定光波的方法，其特征在于，包括：(1)提供光固化装置、气体渗透膜与打印底板，打印底板与光固化装置之间为三维打印件的打印区域，在打印区域内填充非均匀液态光介质；(2)给光固化装置提供富氧气体，富氧气体通过气体渗透膜进入非均匀液态光介质，在气体渗透膜远离光固化装置的一面形成富氧光介质层；(3)特定光波从光固化装置发出并透过气体渗透膜，通过富氧光介质层进行过滤整形，过滤整形后的特定光波照射到打印区域，形成固化区域。2.根据权利要求1所述的一种基于非均匀液态光介质过滤整形特定光波的方法，其特征在于，步骤(1)所述气体渗透膜为光固化装置与非均匀液态光介质之间对特定光波透明...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉春，夏春光，贺晓宁，沈妍汝，翟文茹，
申请(专利权)人：北京大学口腔医学院，
类型：发明
国别省市：