三维打印设备及三维打印方法与流程

本申请涉及三维成型设备，尤其涉及一种三维打印设备及三维打印方法。

背景技术：

1、3d打印技术是根据物体的三维模型数据，通过3d打印设备以逐层叠加的方式制造三维实体。3d打印技术可以克服目前传统机械加工无法实现的特殊结构障碍，实现任意复杂结构部件的简单化生产。现有光固化打印技术分为激光立体印刷技术sla(激光点光源固化)、dlp(投影仪面光源固化)和lcd(液晶面光固化)三种。

2、目前，光固化3d打印技术应用的领域越来越广，特别是光固化技术，由于成型精度高，在模具、定制商品、医疗治具、齿科、手办、假体等领域具有广泛应用。光固化3d打印技术在的制造模型时通常以分层切片处理的方式逐层打印，在打印基准面与模型之间的光固化材料被固化形成一图案固化层，重复上述步骤以在构件平台上形成经图案固化层累计的打印结构。相关技术的光固化打印机大多只能打印单一打印材料的零件，能打印多种打印材料零件的光固化机器少之又少。

3、国内外，现有的彩色3d打印技术多采用喷墨下沉式无差别光固化技术，即通过线性喷头喷射出打印材料后，光源紧跟喷头无差别地对成型平台/成型载体曝光聚合固化所有喷出的树脂。例如在一些相关技术中，通过在料槽一侧设置多个喷嘴，以向料槽内喷出不同颜色的树脂，用于打印彩色的模型，但该打印方法单纯通过喷嘴将不同颜色的树脂从一侧喷入料槽，由于树脂粘度较高，很难保证树脂在料槽中流平，打印的精度严重依赖于喷头的喷液精度，影响打印质量。

技术实现思路

1、本申请的目的包括提供一种三维打印设备以及三维打印方法，以期能够打印具有多种打印材料的零件。

2、本申请的实施例可以这样实现：

3、第一方面，本申请提供一种三维打印设备，其包括盛料机构、供料机构、驱动机构、光学机构和成型平台机构，其中盛料机构可透光，具有被配置为承载打印材料的承载区域；供料机构具有被配置为定量供应多种类型的打印材料的供料组件；驱动机构被配置为实现承载区域与供料组件之间的相对运动，以使得供料机构在盛料机构的预设位置定量供应预设类型的打印材料；光学机构被配置为对承载区域的打印材料投影曝光，使得打印材料经光固化反应以形成打印模型；成型平台机构被配置为逐层粘附打印材料经固化形成的固化层并从盛料机构的承载区域分离固化层。

4、第二方面，本申请提供一种三维打印方法，应用于上述三维打印设备，该三维打印方法包括：获取三维模型，将三维模型分割为多个切片图层，针对每个切片图层生成对应的打印策略，打印策略包括承载区域与供料组件的相对运动信息、供料机构所供应的打印材料的材料类型、光学机构的投影信息中的至少一种；根据打印策略，向盛料机构的承载区域供应打印材料，其中，至少部分切片图层对应的材料类型为两种及以上；打印材料按照投影信息经光学机构曝光固化后形成固化层；控制成型平台机构分离固化层。

5、本申请实施例的有益效果包括：

6、本申请提供的三维打印设备，在驱动机构的作用下，供料机构的供料组件与成型平台的承载区域之间可以发生相对运动，以使得供料组件可以位于承载区域的任意位置，以实现对承载区域任意位置处的打印材料供应。供料机构可以通过供料组件向承载区域供应多种类型的打印材料，从而可以根据需要在承载区域的不同位置对应供应所需类型的打印材料，实现单层打印多种材料而避免混料风险，可以实现彩色打印，无需进行后期上色，也可以实现不同材料性能需求的打印；并且可以避免在打印过程中产生的残料如上层未固化的树脂或残渣会影响下一层的打印的情况，打印质量更好。本申请提供的三维打印设备还能够实现上述的三维打印方法，因此也具有提高作业效率，减少人力成本等有益效果。

7、本申请提供的三维打印方法实现了单层打印多种材料而避免混料风险，可以实现彩色打印，无需进行后期上色，也可以实现不同材料性能需求的打印；采用投影方式的光固化技术，直接使用投影面的投影轮廓固化打印件边缘，因此打印件的边缘精度取决于光学机构投图的精度，相较于喷墨打印，打印精度更高。此外，相比于上投影打印，优选采用下投影方式打印，下投影提升式打印相比上投影下沉式打印需要的支撑更少，更加节约材料。

技术特征：

1.一种三维打印设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的三维打印设备，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的三维打印设备，其特征在于，所述校平机构包括刮刀组件、校平辊组件、滚筒组件或推杆组件中的任一种。

4.根据权利要求2所述的三维打印设备，其特征在于，所述清洁机构包括刮刀组件、高压气枪和擦拭组件中的任一种。

5.根据权利要求1所述的三维打印设备，其特征在于，所述供料组件包括喷头组件，所述喷头组件被配置为定量供应多种类型的所述打印材料。

6.根据权利要求1所述的三维打印设备，其特征在于，所述光学机构的光学系统为dlp投影系统、micro-led显示系统、lcos光学系统、lcd显示系统和激光振镜扫描系统中的任一种。

7.根据权利要求1所述的三维打印设备，其特征在于，还包括标定系统，所述标定系统被配置为对所述光学机构进行光学标定和/或对所述供料组件进行标定；

8.根据权利要求1所述的三维打印设备，其特征在于，所述盛料机构包括透明膜、介质层和上透明板，所述透明膜经由所述介质层贴覆于所述上透明板上。

9.根据权利要求1所述的三维打印设备，其特征在于，所述盛料机构包括透明膜和膜框，所述透明膜紧绷固定于所述膜框上。

10.根据权利要求9所述的三维打印设备，其特征在于，

11.根据权利要求9所述的三维打印设备，其特征在于，所述盛料机构还包括上透明板，所述上透明板设置于所述透明膜的下方。

12.根据权利要求11所述的三维打印设备，其特征在于，所述上透明板与所述透明膜之间形成有第一腔体，所述第一腔体内注入有流体。

13.根据权利要求12所述的三维打印设备，其特征在于，所述流体为富氧液体、惰性液体、氧气、空气、富氧气体中的至少一种。

14.根据权利要求8或11所述的三维打印设备，其特征在于，所述盛料机构还包括供气组件和下透明板，所述下透明板位于所述上透明板的下方，所述下透明板与所述上透明板之间形成第二腔体，所述供气组件被配置为向所述第二腔体内注入气体。

15.根据权利要求1所述的三维打印设备，其特征在于，

16.根据权利要求1所述的三维打印设备，其特征在于，所述供料机构还包括加热组件，所述加热组件被配置为对所述供料组件加热，使得所述供料组件的温度在20-100℃。

17.一种三维打印方法，应用于权利要求1 16中任一项所述的三维打印设备，其特征在于，包括：

18.根据权利要求17所述的三维打印方法，其特征在于，在控制所述成型平台机构分离所述固化层后，还包括对所述盛料机构上残留的打印残料进行清洁。

19.根据权利要求17所述的三维打印方法，其特征在于，所述向盛料机构的承载区域供应所述打印材料之后，还包括：将所述承载区域的所述打印材料校平至预设厚度。

20.根据权利要求17所述的三维打印方法，其特征在于，将所述三维模型分割为多个切片图层包括：

21.根据权利要求17所述的三维打印方法，其特征在于，

22.根据权利要求17所述的三维打印方法，其特征在于，所述材料类型包括颜色信息和材料性能信息。

23.根据权利要求22所述的三维打印方法，其特征在于，所述三维模型包括第一部分和第二部分，在所述第一部分所对应的供料位置，供应具有第一类颜色的打印材料，在所述第二部分对应的供料位置供应具有第二类颜色的打印材料，所述第一类颜色为一种颜色或多种颜色，所述第二类颜色为一种颜色或多种颜色。

24.根据权利要求23所述的三维打印方法，其特征在于，所述第一部分包括所述三维模型的轮廓，所述第二部分包括所述三维模型的填充部和/或牺牲结构；或所述第一部分包括所述三维模型的填充部，所述第二部分包括所述三维模型的轮廓和/或牺牲结构。

25.根据权利要求23所述的三维打印方法，其特征在于，所述第一部分包括所述三维模型的实体结构的外表层，所述第二部分包括所述三维模型的实体结构的其它区域和/或牺牲结构。

26.根据权利要求22所述的三维打印方法，其特征在于，所述三维模型包括第一部分和第二部分，在所述第一部分所对应的供料位置，供应具有第一类性能的打印材料，在所述第二部分所对应的供料位置供应具有第二类性能的打印材料。

27.根据权利要求26所述的三维打印方法，其特征在于，

28.根据权利要求24或27所述的三维打印方法，其特征在于，所述牺牲结构为所述三维模型的底板和/或支撑部。

29.根据权利要求27所述的三维打印方法，其特征在于，所述三维模型的牺牲结构所采用的第二类性能的打印材料为特定溶剂溶解材料。

30.根据权利要求17所述的三维打印方法，其特征在于，所述供料组件在供料过程中的温度为20-100℃。

技术总结本申请涉及三维成型设备技术领域，尤其涉及一种三维打印设备及三维打印方法。三维打印设备包括盛料机构、供料机构、驱动机构、光学机构和成型平台机构，盛料机构具有被配置为承载打印材料的承载区域；供料机构具有被配置为定量供应多种类型的打印材料的供料组件；驱动机构被配置为实现承载区域与供料组件之间的相对运动，以使得供料机构在盛料机构的预设位置定量供应预设类型的打印材料。可以实现单层打印多种材料而避免混料风险，可以实现彩色打印，无需进行后期上色，也可以实现不同材料性能需求的打印。采用投影方式的光固化技术，直接使用投影面固化打印件边缘，因此打印件的边缘精度取决于光投图的精度，相较于喷墨打印，打印精度更高。技术研发人员：万欣,杜盛荣,张海东,姚小霞,胡骏受保护的技术使用者：广州黑格智造信息科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15