CN105904727A - 基于dlp的光固化3d打印成型方法、系统及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于DLP的光固化3D打印成型方法、系统及设备，该方法包括将待打印零件的3D物理模型进行切片，得到模型的所有二维截面层的平面数据；计算机控制系统控制DLP投影系统在树脂槽的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动，且在移动的过程中，计算机系统对模型的所有二维截面层的平面数据进行电信号转化，在DLP投影系统中得到相应的所有二维截面层的图案信息；重复上述步骤，直到模型的所有二维截面层的照射成型。本发明采用DLP投影技术技术结合光固化成型技术，不仅减少了成型时间，还提高了零件的成型精度，同时，不受加工零件尺寸的影响，加工制造成本也较低。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造领域，具体涉及基于DLP的光固化3D打印成型方法、系统及设备。
背景技术
3D打印技术，亦可称为增材制造技术，通过自动化数控逐层材料累积的过程实现三维模型的打印。相对于传统的加工技术而言，3D打印技术不需要另行制作模具，直接加工出成品。而且能够克服传统机械加工无法实现的特殊结构障碍，可以实现任意复杂结构部件的简单化生产，可以自动、直接、精确地将将设计思想从CAD模型，转化为具有一定功能的模型或器件。
目前，3D打印技术按照成型原理可以分为：熔融沉积技术FDM、激光选区烧结成型技术SLS、光固化液态树脂选区固化成型技术SLA等。其中SLA则通过激光扫描固化光敏树脂成型，每一层固化的剖面是由零件的三维CAD模型软件分层得到，直至最后得到光敏树脂实体模型。然而，由于该SLA快速成型制造技术都存在着只能扫描小区域，由点到线、再由线到面的过程，制造时间长是其缺陷。
DLP 投影成像技术是使用数字微镜元件(Digital Micromirror Device,DMD) 控制对光的反射来实现的。数字微镜元件可视为一镜面。这面镜子是由数十万乃至数百万个微镜所组成的。每一个微镜代表一个像素，图像就由这些像素所构成。每一个微镜可独立受控以决定是否反射光线到投影镜头。最终，整面镜子反射出所需的光束图像。DMD 应用在3D打印中有很多优点，比如它可以处理405nm以下的紫外光而不用担心受到损害，但是由于DMD芯片分辨率有限却制约其发展，造成了DLP投影成像技术零件成型尺寸较小的缺陷。比如，目前的DMD常用的分辨率为1130×750。但是，这个分辨率在3D 打印中只能产生113×75mm面积的零件，明显限制了其应用。
发明内容
为解决上述技术问题，我们提出了基于DLP的光固化3D打印成型方法、系统及设备，其基于DLP投影成型技术，不仅能够实现零件的快速制造，减少成型时间，而且在保证大尺寸零件完整加工过程的基础上，也能够实现连续DLP投影照射，提高了零件快速成型的效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提出了一种基于DLP的光固化3D打印成型方法，其包括如下步骤：
1）将待打印零件的3D物理模型进行切片，得到模型的所有二维截面层的平面数据；
2）计算机控制系统控制DLP投影系统在树脂槽的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动，且在移动的过程中，计算机系统对模型的所有二维截面层的平面数据进行电信号转化，在DLP投影系统中得到相应的所有二维截面层的图案信息；其中连续匀加速、匀速和均减速的方式移动是使得DLP投影系统连续照射任一所述二维截面层的图案信息的照射时间为预设的照射时间；
3）重复上述步骤，直到模型的所有二维截面层的照射成型。
优选的，所述计算机控制系统控制DLP投影系统在树脂槽的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动，其中，所述计算机控制系统包括控制模块，用以控制DLP投影系统在树脂槽的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动。
优选的，所述计算机控制系统还包括检测模块和照射开关模块，当计算机系统检测到任一二维截面层的图案信息开启照射开关模块启动照射，当计算机系统未检测到任一二维截面层的图案信息开启照射开关模块关闭照射。
优选的，所述的一个直线方向上是X方向上、Y方向上的一种或两种。
本发明还提出了基于DLP的光固化3D打印成型系统，其包括：
切片模块，用以待打印零件的3D物理模型进行切片，得到模型的所有二维截面层的平面数据；
计算机控制模块，用以计算机控制系统控制DLP投影系统在树脂槽的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动，且在移动的过程中，计算机系统对模型的所有二维截面层的平面数据进行电信号转化，在DLP投影系统中得到相应的所有二维截面层的图案信息；其中连续匀加速、匀速和均减速的方式移动是使得DLP投影系统连续照射任一所述二维截面层的图案信息的照射时间为预设的照射时间。
优选的，所述计算机控制系统控制DLP投影系统在树脂槽的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动，其中，所述计算机控制系统包括控制模块，用以控制DLP投影系统在树脂槽的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动。
优选的，所述计算机控制系统还包括检测模块和照射开关模块，当计算机系统检测到任一二维截面层的图案信息开启照射开关模块启动照射，当计算机系统未检测到任一二维截面层的图案信息开启照射开关模块关闭照射。
优选的，所述的一个直线方向上是X方向上、Y方向上的一种或两种。
另外，还提出了基于DLP的光固化3D打印成型设备，其包括上述所述的基于DLP的光固化3D打印成型方法及系统。
通过上述技术方案，本发明采用的基于DLP的光固化3D打印成型方法、系统及设备控制DLP投影系统对树脂槽的工作面进行连续照射，且使任一待成型零件的照射时间与预设的照射时间相等，明显减少了成型时间，而且也提高了成型精度，同时也解决了因DLP投影照射面积有限而限制零件的尺寸，制造成本也大大的降低了。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所公开的基于DLP的光固化3D打印成型方法的流程示意图；
图2为本发明所公开的基于DLP的光固化3D打印成型系统的流程示意图；
图3为本发明实施例1所公开的基于DLP的光固化3D打印成型设备的结构示意图；
图4为本发明实施例1所公开的DLP投影系统照射在树脂槽的工作面上的顺序示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合示意图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1、图3所示，本发明提出了一种基于DLP的光固化3D打印成型方法，其包括如下步骤：
S101、将待打印零件的3D物理模型进行切片，得到模型的所有二维截面层的平面数据；
S102、计算机控制系统控制DLP投影系统在树脂槽的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动，且在移动的过程中，计算机系统对模型的所有二维截面层的平面数据进行电信号转化，在DLP投影系统中得到相应的所有二维截面层的图案信息；其中连续匀加速、匀速和均减速的方式移动是使得DLP投影系统连续照射任一所述二维截面层的图案信息的照射时间为预设的照射时间；
S103、重复上述步骤，直到模型的所有二维截面层的照射成型。
如图2、图3所示，所述计算机控制系统控制DLP投影系统350在树脂槽310的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动，其中，所述计算机控制系统包括控制模块204，用以控制DLP投影系统350在树脂槽310的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动，控制模块204控制DLP投影系统350在X、Y方向上移动，并带动相应的DLP投影数据区域在树脂槽内的工作面上进行固定角度、固定时间的照射以便完成模型的光固化，所述的一个直线方向上是X方向上、Y方向上的一种或两种。
继续如图2所示，所述计算机控制系统还包括检测模块204和照射开关模块205，当计算机系统检测到任一二维截面层的图案信息开启照射开关模块205启动照射，当计算机系统未检测到任一二维截面层的图案信息开启照射开关模块205关闭照射。
继续如图2、图3所示，本发明还提出了基于DLP的光固化3D打印成型系统，其包括：
切片模块201，用以待打印零件的3D物理模型进行切片，得到模型的所有二维截面层的平面数据；
计算机控制模块202，用以计算机控制系统控制DLP投影系统350在树脂槽310的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动，且在移动的过程中，计算机系统对模型的所有二维截面层的平面数据进行电信号转化，在DLP投影系统350中得到相应的所有二维截面层的图案信息；其中连续匀加速、匀速和均减速的方式移动是使得DLP投影系统350连续照射任一所述二维截面层的图案信息的照射时间为预设的照射时间。
继续如图2、图3所示，所述计算机控制系统控制DLP投影系统350在树脂槽310的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动，其中，所述计算机控制系统包括控制模块204，用以控制DLP投影系统350在树脂槽310的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动，控制模块204控制DLP投影系统350在X、Y方向上移动，并带动相应的DLP投影数据区域在树脂槽内的工作面上进行固定角度、固定时间的照射以便完成模型的光固化，所述的一个直线方向上是X方向上、Y方向上的一种或两种。
继续如图2所示，所述计算机控制系统还包括检测模块204和照射开关模块205，当计算机系统检测到任一二维截面层的图案信息开启照射开关模块205启动照射，当计算机系统未检测到任一二维截面层的图案信息开启照射开关模块205关闭照射。
实施例1.
如图3所示，本发明实施例1所公开的基于DLP的可分区光固化3D打印成型设备300，DLP投影系统350位于树脂槽310的上方，并根据计算机360控制照射二维图像信息、照射时间以及可在X、Y方向上移动DLP投影系统350，使树脂槽310液面的一层光敏树脂被固化。每次DLP投影系统350照射图像信息使一层光敏树脂固化后，Z轴升降机构330都会带动成型的那层固化的光敏树脂略微下降，并通过刮板323 使固化后的工件顶面均匀铺展光敏树脂，等待下一次二维图像的照射。如此循环，将会得到逐层累加成型的三维工件。
如图4所示，本发明所公开的正方形型零件400以DLP投影系统350投影出的尺寸为单位在树脂槽310的工作面上以匀加速、匀速、匀减速的运动方式沿X方向和Y方向上直线运动，DLP投影系统350依次如图中的箭头顺序进行照射，直到完成S型零件400所有二维图像的照射。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.基于DLP的光固化3D快速打印成型方法，其特征在于，其包括如下步骤：
1）将待打印零件的3D物理模型进行切片，得到模型的所有二维截面层的平面数据；
2）计算机控制系统控制DLP投影系统在树脂槽的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动，且在移动的过程中，计算机系统对模型的所有二维截面层的平面数据进行电信号转化，在DLP投影系统中得到相应的所有二维截面层的图案信息；其中连续匀加速、匀速和均减速的方式移动是使得DLP投影系统连续照射任一所述二维截面层的图案信息的照射时间为预设的照射时间；
3）重复上述步骤，直到模型的所有二维截面层的照射成型。
2.根据权利要求1所述的基于DLP的光固化3D快速打印成型方法，其特征在于，所述计算机控制系统控制DLP投影系统在树脂槽的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动，其中，所述计算机控制系统包括控制模块，用以控制DLP投影系统在树脂槽的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动。
3.根据权利要求2所述的基于DLP的光固化3D快速打印成型方法，其特征在于，所述计算机控制系统还包括检测模块和照射开关模块，当计算机系统检测到任一二维截面层的图案信息开启照射开关模块启动照射，当计算机系统未检测到任一二维截面层的图案信息开启照射开关模块关闭照射。
4.根据权利要求1所述的基于DLP的光固化3D快速打印成型方法，其特征在于，所述的一个直线方向上是X方向上、Y方向上的一种或两种。
5.基于DLP的光固化3D快速打印成型系统，其特征在于，其包括如下：
切片模块，用以待打印零件的3D物理模型进行切片，得到模型的所有二维截面层的平面数据；
计算机控制模块，用以计算机控制系统控制DLP投影系统在树脂槽的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动，且在移动的过程中，计算机系统对模型的所有二维截面层的平面数据进行电信号转化，在DLP投影系统中得到相应的所有二维截面层的图案信息；其中连续匀加速、匀速和均减速的方式移动是使得DLP投影系统连续照射任一所述二维截面层的图案信息的照射时间为预设的照射时间。
6.根据权利要求5所述的基于DLP的光固化3D快速打印成型系统，其特征在于，所述计算机控制系统控制DLP投影系统在树脂槽的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动，其中，所述计算机控制系统包括控制模块，用以控制DLP投影系统在树脂槽的工作面上沿着一个直线方向上以连续匀加速、匀速和均减速的方式移动。
7.根据权利要求6所述的基于DLP的光固化3D快速打印成型系统，其特征在于，所述计算机控制系统还包括检测模块和照射开关模块，当计算机系统检测到任一二维截面层的图案信息开启照射开关模块启动照射，当计算机系统未检测到任一二维截面层的图案信息开启照射开关模块关闭照射。
8.根据权利要求5所述的基于DLP的光固化3D快速打印成型系统，其特征在于，所述的一个直线方向上是X方向上、Y方向上的一种或两种。
9.基于DLP的光固化3D快速打印成型设备，其特征在于，其包括任一权利要求1-8所述的基于DLP的光固化3D快速打印成型方法及系统。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160831 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |