一种紫外光3D打印装置及紫外光3D打印方法

本发明涉及一种紫外光3d打印装置及紫外光3d打印方法。

背景技术：

1、3d打印技术是通过逐层打印构造物体的方法，其中的紫外光或可见光的光固化技术是通过将三维模型的切片截面图案而形成的面，形成像光束投影到光敏树脂打印料上实现单层的固化，并层层固化堆叠形成三维模型。

2、在三维模型层层打印的过程中，当一层固化后，需要经打印平台提升，使已完成的打印层与料槽底部脱离，为减少粘结力，通常在容器的底部设置离型膜，但是即使在设置离型膜以后，固化层与离型膜之间的粘结力仍旧较大，因此为了便于固化层与离型膜之间的脱离，通常是在离型膜与透明板之间通入多股气流或液体，从而使离型膜向上产生多个凸起，以利于固化层与离型膜的脱离，但是这种方法需要在完成固化层与离型膜的脱离后，利用真空将气流或液体完全抽走，以使离型膜与透光板完全贴合，以保证固化光线能够透过透光板和离型膜后对光敏树脂进行固化，但是这种技术在实际的运行过程，部分气体或液体会滞留在离型膜与透光板之间，形成气穴或液穴，会对该固化光线造成一定的消耗，影响光敏树脂的固化。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本技术提首先出了一种紫外光3d打印装置，其包括工作台，在该工作台上安装有一传动机构，该传动机构具有一沿竖直方向延伸的吊杆，在该吊杆上安装有一建模平台组件，该建模平台组件包括一打印平台、一导向机构和一空心轴力矩电机；该吊杆能够带动该建模平台组件沿竖直方向往复移动；

2、该打印平台安装在吊杆的下端，打印平台的下表面形成为工作面；

3、该打印平台经球头关节轴承安装在吊杆的下端，该球头关节轴承的球头经第一上连接杆固定安装在吊杆的下端，该球头关节轴承的球窝经第一下连接杆固定安装在打印平台上；

4、该导向机构包括导向件和限位组件，该导向件安装在吊杆上、并位于打印平台的上方，在打印平台的上侧安装有至少三个限位组件，每个限位组件均包括一滚动轴承，该滚动轴承的外圈经一安装杆固定安装在打印平台上，该滚动轴承的内圈连接有第二上连接杆，该第二上连接杆向上滑动地穿过导向件上的导向孔，对应于每根第二上连接杆均设置有一导向孔；

5、该空心轴力矩电机包括定子和转动地套设在定子外部的动子，该定子固定安装在该吊杆上，空心轴力矩电机的中心轴线沿竖直方向延伸，该空心轴力矩电机与第一上连接杆同轴设置；该至少三个限位组件环绕空心轴力矩电机的中心轴线均匀间隔布置；该空心轴力矩电机为一伺服电机；

6、在该动子的下端固定安装有驱动环，该驱动环呈圆筒状且与空心轴力矩电机同轴设置，该驱动环的下端形成为驱动端；在该打印平台的上表面形成有一驱动面，该驱动面倾斜设置，该驱动端抵压在该驱动面上；当该动子带动驱动环绕空心轴力矩电机的中心轴线转动时，该驱动环能够带动该打印平台以球头关节轴承的球头的球心为中心点、并以空心轴力矩电机的中心轴线为中心线进行摆动；每根第二上连接杆均只能沿空心轴力矩电机的径向摆动；

7、该打印平台具有一工作位，当该打印平台位于工作位时，该打印平台的工作面水平设置，第一上连接杆和第一下连接杆同轴设置，限位组件的安装杆沿竖直方向延伸；

8、在工作台上安装有料槽，并在工作台内安装有紫外光系统，该紫外光系统包括固定在工作台的顶板上的液晶屏，料槽位于液晶屏的上方，紫外光系统所发出的紫外光能够照射到液晶屏上。

9、本技术中，由于驱动面呈倾斜状，当空心轴力矩电机的动子带动驱动环进行转动时，能够使打印平台进行摆动，并使打印平台的工作面依照水平-倾斜-水平的次序进行摆动，从而使得打印平台的工作面能够带动固化层相对于水平面产生倾斜，导致固化层与离型膜之间出现一个夹角，并随着打印平台的摆动，该夹角逐渐扩大，从而使得固化层与料槽底部快速分离。且在打印平台的摆动过程中，该夹角的朝向会随着动子的转动而同步绕空心轴力矩电机的中心轴线进行转动，且在打印平台的摆动过程中，该夹角会随动子的转动逐渐增大，并达到最大值，然后逐渐减少，直到打印平台的工作面再次水平设置。即本技术能够利用打印平台的摆动来提高固化层与料槽的分离效率，从而提高打印效率。

10、在打印平台的摆动过程中，固化层与料槽底部之间的夹角的最大值为驱动面与水平面之间的夹角的两倍。

11、由于本技术中所采用的空心轴力矩电机为伺服电机，能够精确地控制其转动角度，使得空心轴力矩电机的动子在转动一周后，使得打印平台的工作面恢复到水平状态，从而使固化层的下表面恢复到水平状态，以保证产品模型的打印质量。

12、由于本技术是利用驱动环使打印平台进行摆动，当固化层从一侧与离型膜剥离并出现一个缺口时，该缺口还会随着驱动环的转动而沿固化层的周向延伸并逐渐扩大。

13、进一步，为使驱动环对驱动面形成稳定的压力，驱动环的驱动端的下端面为一倾斜面，且驱动端的下端面与打印平台的驱动面平行。该设计能够使驱动端的下端面始终完全抵压在打印平台的驱动面上，避免打印平台出现不受控制的摆动。

14、进一步，为减少驱动环与驱动面之间的摩擦力，在驱动环的驱动端上安装有万向滚珠球头，驱动端经该万向滚珠球头抵压在驱动面上。

15、进一步，为避免打印平台在摆动过程中，同时在水平方向上产生位移，球头关节轴承的球头的球心位于驱动面内。使打印平台在水平方向上产生位移，虽然有利于固化层与离型膜之间的剥离，但也会使尚未完成的模型受到水平方向的推力，易于使模型产生弯曲或折断。该设计能够使打印平台仅进行摆动，而不会在水平方向上产生移动。

16、具体地，当打印平台位于工作位时，驱动面与水平面之间的夹角为0.2-3°。上述夹角可以根据产品模型横截面的大小而进行选择，当产品模型的横截面较大时，上述夹角夹角较小时，即能够使产品模型的固化层与离型膜朝向相同的一侧产生较大的距离，从而使固化层与离型膜之间分离。

17、进一步，该导向孔为沿空心轴力矩电机的径向延伸的长孔。当动子带动驱动环绕空心轴力矩电机的中心轴线转动时，第二上连接杆会在空心轴力矩电机的径向上产生移动，将导向孔设置为沿空心轴力矩电机的径向延伸的长孔后，则可以保证第二上连接杆在导向孔内沿空心轴力矩电机的径向顺利移动，保证打印平台的顺利摆动。

18、进一步，为避免第二上连接杆产生沿空心轴力矩电机的周向方向的倾斜，导向孔被设置为仅能使第二上连接杆沿空心轴力矩电机的径向移动、且不能使第二上连接杆相对于空心轴力矩电机的周向移动。

19、其次，本技术还公开了一种紫外光3d打印方法，其采用上述任一项所述的紫外光3d打印装置，该紫外光3d打印方法包括如下步骤：

20、(1)使打印平台位于工作位，启动传动机构，使打印平台浸入到料槽内的光敏树脂中，在打印平台的工作面上完成第一个固化层的打印；

21、(2)向上提升打印平台，然后启动空心轴力矩电机，使动子转动一周，在驱动环的带动下，打印平台以球头关节轴承的球头的球心为中心点、并以空心轴力矩电机的中心轴线为中心线进行摆动，使第一个固化层与离型膜完成分离，并使第一个固化层与离型膜之间达到第一设定距离，该第一设定距离大于一个固化层的厚度；

22、在打印平台的摆动过程中，工作面会相对于水平面形成一夹角，该夹角的朝向会随动子的转动而绕空心轴力矩电机的中心轴线进行转动，且在打印平台的摆动过程中，该夹角会随动子的转动逐渐增大，并达到最大值，然后逐渐减少，直到打印平台的工作面再次水平设置；

23、(3)下降打印平台，使第一个固化层与离型膜之间的距离达到一个固化层的厚度，然后完成第二个固化层的打印；

24、(4)重复步骤(2)和步骤(3)直到完成产品模型的打印。

25、在该紫外光3d打印方法中，利用倾斜状的驱动面，当空心轴力矩电机的动子带动驱动环进行转动时，能够使打印平台进行摆动，从侧使得打印平台的工作面能够相对于水平面进行倾斜，从而使得工作面上的固化层相对于水平面产生倾斜，导致固化层与离型膜之间出现一个夹角，该夹角使得离型膜与固化层的结合面之间自一侧向另一侧逐步脱离，克服固化层与离型膜之间的结合力较大的问题，随着打印平台的摆动，该夹角逐渐扩大，从而使得固化层与离型膜快速分离，当该夹角达到最大后，随中打印平台的持续摆动，打印平台的工作面逐渐恢复水平状态。

26、具体地，为避免在打印平台摆动时，向下移动的一端对产品模型造成挤压，造成产品模型的损伤，步骤(2)中，向上提升打印平台持续0.5-2秒后，并在第一个固化层与离型膜之间距离未达到第一设定距离前时，启动空心轴力矩电机。或者，步骤(2)中，当第一个固化层与离型膜之间达到第一设定距离时，启动空心轴力矩电机。