CN108608642B - 光固化三维打印机及其打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光固化三维打印机及其打印方法，光固化三维打印机包括用于承载成型材料的成型槽、设置于成型槽上方的打印平台、控制打印平台竖直移动的控制装置以及位于成型槽下方的光固化装置，光固化装置设置有光处理装置和有机发光二极管显示屏，有机发光二极管显示屏位于成型槽和光处理装置之间，有机发光二极管显示屏具有延展部和投影部，投影部与成型槽的底板位置相对应，延展部可调节投影部的面积大小。当需要打印大型物体的时候，延展部调节投影部的面积变大，可实现小型打印机进行大型物体的3D打印。有机发光二极管显示屏可通过自身的特性使3D打印效果更好，打印精度高，能耗更低。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速成型装置及其成型方法，尤其涉及一种基于数字光处理技术的三维打印机，以及该三维打印机的打印方法。
背景技术
三维打印机是一种基于三维物体的数字模型，利用塑料、液态光固化树脂、粉末状金属等材料，通过逐层打印的方式构造三维物体的设备。
数字光处理技术(Digital Light Processing，简称DLP) 是一种基于数字微镜晶片(Digital Micromirror Device，简称DMD，也称数字微器件) 的新式投影技术，数字微镜晶片为一个半导体开关，其在CMOS 硅基片上集成了50-130 万个微镜片，每一微镜片代表一个像素，当一个微镜片处于" 开" 状态时，入射光将被反射并通过投影镜将影像投射至屏幕上，当一个微镜片处于" 关" 状态时，入射光将被反射至光吸收器而被吸收。光固化三维打印机是一种基于数字光处理技术，以液态光固化树脂为成型材料的快速成型设备，其具有成型速度快及成型精度高的优点。
现有的光固化三维打印机主要有软件和硬件两部分组成，硬件包括打印机框架、投影仪或LCD（ Liquid Crystal Display 的简称）液晶显示器、打印平台、工作台以及设置在其上面的树脂槽，常见的通过打印平台下降沉入到装有光敏树脂的树脂槽内。软件部分产生的影像信号经过数字处理后，通过投影仪或LCD液晶显示器投影到树脂槽的底部，这样投影到树脂槽底部的可见光与光敏树脂瞬间聚合成固体，而未与光接触的光敏树脂则保持液态，这样就在打印平台与树脂槽相对应的那一面上逐层生产需要打印的物体。
但是，LCD液晶显示器或者投影仪都是单一尺寸的，在打印较大型的物体的时，LCD液晶显示器或者投影仪需要相对应的尺寸，才能在树脂槽底部产生数字影像，导致光固化三维打印机的尺寸要求很大，不利用生产、搬运、销售等。而且，大型的LCD液晶显示器等单一部件的费用也很昂贵，导致光固化三维打印机整机的成本很高。
发明内容
为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种低能耗、低成本且具有高打印精度的光固化三维打印机，可实现小型打印机进行大型物体的3D打印。
为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种上述光固化三维打印机的打印方法。
为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种光固化三维打印机包括用于承载成型材料的成型槽、设置于成型槽上方的打印平台、控制打印平台竖直移动的控制装置以及位于成型槽下方的光固化装置，光固化装置设置有光处理装置和有机发光二极管显示屏，有机发光二极管显示屏位于成型槽和光处理装置之间，有机发光二极管显示屏具有延展部和投影部，投影部与成型槽的底板位置相对应，延展部可调节投影部的面积大小。
由此可见，有机发光二极管显示屏的延展部可调节投影部的面积大小，当需要打印大型物体的时候，延展部调节投影部的面积变大，可以实现大幅面打印，从而实现了小型打印机进行大型物体的3D打印。有机发光二极管显示屏可通过自身的特性使3D打印效果更好，打印精度高，能耗更低且对比度比LCD显示屏更高。并且，有机发光二极管显示屏的制程较简单，使光固化三维打印机的生产工艺简单，且有利于储运，大大降低了生产成本。
更进一步的方案是，延展部具有展开状态和卷曲状态，投影部与延展部连接，当延展部处于展开状态时，投影部的面积变大，当延展部处于卷曲状态时，投影部的面积变小。
由此可见，光固化三维打印机的有机发光二极管显示屏是可以卷曲的，当需要打印大型物体的时候，展开有机发光二极管显示屏的延展部，可以实现大幅面打印，从而实现了小型打印机进行大型物体的3D打印。
更进一步的方案是，延展部的数量为两个，两个延展部分别与投影部的两端连接。
更进一步的方案是，延展部具有打开状态和折叠状态，投影部与延展部连接，当延展部处于打开状态时，投影部的面积变大，当延展部处于折叠状态时，投影部的面积变小。
由此可见，光固化三维打印机的有机发光二极管显示屏是可以折叠的，当需要打印大型物体的时候，展开有机发光二极管显示屏处于折叠状态的延展部，可以实现大幅面打印，实现了小型打印机进行大型物体的3D打印。
更进一步的方案是，打印平台由透明材料制成。
更进一步的方案是，成型槽由透明材料制成。
为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种光固化三维打印机的打印方法，光固化三维打印机包括用于承载成型材料的成型槽、设置于成型槽上方的打印平台、控制打印平台竖直移动的控制装置以及位于成型槽下方的光固化装置，光固化装置设置有光处理装置和有机发光二极管显示屏，有机发光二极管显示屏位于成型槽和光处理装置之间，有机发光二极管显示屏具有延展部和投影部，投影部与成型槽的底板平行设置，延展部可调节投影部的面积大小，光固化三维打印机的打印方法包括：
加料步骤，在成型槽内加入成型材料；
调节投影面积步骤，延展部根据需要打印的三维物体模型的大小调节投影部的面积大小；
投影步骤，光处理装置发出光束，光束经过投影部后照射到打印平台上的最底层成型材料；
固化步骤，在成型槽内使打印平台上的最底层成型材料固化；
控制装置控制打印平台竖直向上移动，直至形成需要的三维物体。
由此可见，光固化三维打印机的打印方法由于有机发光二极管显示屏的延展部可根据需要打印的三维物体模型的大小来调节有机发光二极管显示屏的投影部的面积大小，从而实现了小型打印机可进行大型物体的3D打印，且具有较高的打印精度，能耗也低。
更进一步的方案是，延展部具有展开状态和卷曲状态，投影部与延展部连接，当延展部处于展开状态时，投影部的面积变大，当延展部处于卷曲状态时，投影部的面积变小。
更进一步的方案是，延展部具有打开状态和折叠状态，投影部与延展部连接，当延展部处于打开状态时，投影部的面积变大，当延展部处于折叠状态时，投影部的面积变小。
附图说明
图1是本发明光固化三维打印机第一实施例的结构图。
图2是本发明光固化三维打印机第一实施例中延展部处于卷曲状态时的局部结构图。
图3是本发明光固化三维打印机第一实施例中延展部处于展开状态时的局部结构图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
光固化三维打印机第一实施例：
参见图1至图3，光固化三维打印机1包括用于承载成型材料6的成型槽5、设置于成型槽5上方的打印平台3、控制打印平台3竖直移动的控制装置2以及位于成型槽5下方的光固化装置，光固化装置设置有光处理装置7和有机发光二极管（OrganicLight-EmittingDiode，简称OLED）显示屏8，OLED显示屏8位于成型槽5和光处理装置7之间。其中，打印平台3由透明材料制成，成型槽5也由透明材料制成。本实施例OLED显示屏8是利用有机电致发光二极管制成的显示屏，具备自发光有机电激发光二极管，具有对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异特性。
OLED显示屏8具有延展部和投影部82，投影部82与成型槽5的底板51位置相对应，延展部可调节投影部82的面积大小。延展部具有展开状态81b和卷曲状态81a，投影部82与延展部连接。当延展部处于展开状态81b时，投影部82的面积变大。当延展部处于卷曲状态81a时，投影部82的面积变小。本实施例延展部的数量为两个，两个延展部分别与投影部82的两端连接。
本实施例光固化三维打印机1的OLED显示屏8是可以卷曲的，如圆柱形曲面屏，无死角。当需要打印大型物体的时候，展开OLED显示屏8的延展部，可以实现大幅面打印，从而实现了小型打印机进行大型物体的3D打印。OLED显示屏8可通过自身的特性使3D打印效果更好，打印精度高，能耗更低且对比度比LCD显示屏更高。并且OLED显示屏8的制程较简单，使光固化三维打印机1的生产工艺简单，且有利于储运，大大降低了生产成本。
本实施例光固化三维打印机1的打印方法包括下面的步骤，首先，执行加料步骤，在成型槽5内加入成型材料6，成型材料6可以是光敏树脂，光敏树脂可以是现有的用于三维物体成型的光敏树脂。成型材料6可以是液体，优选地，液体具有一定黏稠度。成型材料6的加入方式可以一次性加入或者采用自动加入***实现对成型槽5内的成型材料6的持续补充。
接着，执行调节投影面积步骤，如果需要打印的三维物体模型较小，便把OLED显示屏8的延展部卷曲起来，使延展部处于卷曲状态81a，从而使OLED显示屏8的投影部82的面积变小；如果需要打印的三维物体模型较大时，便把处于卷曲状态81a的延展部展开，使延展部处于展开状态81b，从而使投影部82的面积变大。
随后，执行投影步骤，光处理装置7发出光束，光束经过投影部82后照射到打印平台3上的最底层的成型材料6上。
其后，执行固化步骤，在成型槽5内使打印平台3上的最底层的成型材料6固化。
然后，控制装置2控制打印平台3竖直向上移动，重复循环上述的投影步骤和固化步骤，直至形成需要的三维物体4。
本实施例光固化三维打印机1的打印方法由于OLED显示屏8的延展部可根据需要打印的三维物体模型的大小来调节OLED显示屏8的投影部82的面积大小，从而实现了小型打印机可进行大型物体的3D打印，且具有较高的打印精度，能耗也低。
光固化三维打印机第二实施例：
作为对本发明光固化三维打印机第二实施例的说明，以下仅对与光固化三维打印机第一实施例的不同之处进行说明。
OLED显示屏具有延展部和投影部，延展部具有打开状态和折叠状态，投影部与延展部的连接。当延展部处于打开状态时，投影部的面积变大。当延展部处于折叠状态时，投影部的面积变小。
本实施例光固化三维打印机的OLED显示屏是可以折叠的，当需要打印大型物体的时候，展开OLED显示屏处于折叠状态的延展部，可以实现大幅面打印，实现了小型打印机进行大型物体的3D打印。OLED显示屏通过自身的特性使3D打印效果更好，打印精度高，能耗更低且对比度度比LCD显示屏更高。并且OLED显示屏的制程较简单，使光固化三维打印机的生产工艺简单，且有利于储运，大大降低了生产成本。
本实施例光固化三维打印机的打印方法包括下面的步骤，首先，执行加料步骤，在成型槽内加入成型材料，成型材料可以是光敏树脂，光敏树脂可以是现有的用于三维物体成型的光敏树脂。成型材料可以是液体，优选地，液体具有一定黏稠度。成型材料的加入方式可以一次性加入或者采用自动加入***实现对成型槽内的成型材料的持续补充。
接着，执行调节投影面积步骤，如果需要打印的三维物体模型较小，便把OLED显示屏的延展部折叠起来，使延展部处于折叠状态，从而使OLED显示屏的投影部的面积变小；如果需要打印的三维物体模型较大时，便把处于折叠状态的延展部展开，使延展部处于打开状态，从而使投影部的面积变大。
随后，执行投影步骤，光处理装置发出光束，光束经过投影部后照射到打印平台上的最底层的成型材料上。
其后，执行固化步骤，在成型槽内使打印平台上的最底层的成型材料固化。
然后，控制装置控制打印平台竖直向上移动，重复循环上述的投影步骤和固化步骤，直至形成需要的三维物体。
本实施例光固化三维打印机的打印方法由于OLED显示屏的延展部可根据需要打印的三维物体模型的大小来调节OLED显示屏的投影部的面积大小，从而实现了小型打印机可进行大型物体的3D打印，且具有较高的打印精度，能耗也低。
以上实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。
Claims (4)
1.光固化三维打印机，包括用于承载成型材料的成型槽、设置于所述成型槽上方的打印平台以及控制所述打印平台竖直移动的控制装置，其特征在于：
所述光固化三维打印机还包括位于所述成型槽下方的光固化装置，所述光固化装置设置有光处理装置和有机发光二极管显示屏，所述有机发光二极管显示屏位于所述成型槽和所述光处理装置之间；
所述有机发光二极管显示屏具有延展部和投影部，所述投影部与所述成型槽的底板位置相对应，所述延展部可调节所述投影部的面积大小；
所述投影部与所述延展部连接，所述延展部具有展开状态和卷曲状态，或者，所述延展部具有打开状态和折叠状态；
当所述延展部处于所述展开状态或者所述打开状态时，所述投影部的面积变大；
当所述延展部处于所述卷曲状态或者所述折叠状态时，所述投影部的面积变小；
所述成型槽由透明材料制成。
2.根据权利要求1所述的光固化三维打印机，其特征在于：
当所述延展部具有所述展开状态和所述卷曲状态时；
所述延展部的数量为两个，两个所述延展部分别与所述投影部的两端连接。
3.根据权利要求1或2所述的光固化三维打印机，其特征在于：
所述打印平台由透明材料制成。
4.光固化三维打印机的打印方法，其特征在于：
所述光固化三维打印机包括用于承载成型材料的成型槽、设置于所述成型槽上方的打印平台、控制所述打印平台竖直移动的控制装置以及位于所述成型槽下方的光固化装置，所述光固化装置设置有光处理装置和有机发光二极管显示屏，所述有机发光二极管显示屏位于所述成型槽和所述光处理装置之间，所述有机发光二极管显示屏具有延展部和投影部，所述投影部与所述成型槽的底板平行设置，所述延展部可调节所述投影部的面积大小；
所述光固化三维打印机的打印方法包括：
加料步骤，在所述成型槽内加入成型材料；
调节投影面积步骤，所述延展部根据需要打印的三维物体模型的大小调节所述投影部的面积大小；
投影步骤，光处理装置发出光束，所述光束经过所述投影部后照射到所述打印平台上的最底层所述成型材料；
固化步骤，在所述成型槽内使所述打印平台上的最底层所述成型材料固化；
所述控制装置控制所述打印平台竖直向上移动，直至形成需要的三维物体；
所述投影部与所述延展部连接，所述延展部具有展开状态和卷曲状态，或者，所述延展部具有打开状态和折叠状态；
当所述延展部处于所述展开状态或者所述打开状态时，所述投影部的面积变大；
当所述延展部处于所述卷曲状态或者所述折叠状态时，所述投影部的面积变小；
所述成型槽由透明材料制成。
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