CN219381646U - 3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种3D打印设备。所述3D打印设备包括：储液机构，包括至少两个料槽以盛放不同的树脂材料，所述至少两个料槽底部配置有透光平台；构件平台，包括至少两个构件区域，所述至少两个构件区域适配于各料槽以使得所述构件平台运动时带动所述至少两个构件区域分别在其适配的料槽内同步移动；Z轴驱动机构，用于驱动所述构件平台在Z轴上运动；能量辐射装置，位于所述储液机构的下方，用于朝向储液机构辐射能量，所辐射的能量通过所述透光平台作用于各料槽内的树脂材料上，以逐层在不同的构件区域内形成对应不同树脂材料的3D物件。

Description

3D打印设备

技术领域

本申请涉及增材制造领域，尤其涉及一种3D打印设备。

背景技术

3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料、或树脂等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。例如在光固化3D打印中，将待打印材料设置在树脂槽中，向树脂槽投射图案性图像以形成固化层，并通过构件平台在树脂槽内上下移动以逐层累积形成3D物件。

在常规光固化打印技术中，树脂槽通常只能容纳一种待打印材料，但在一些应用场合中，如齿科椅旁作业中，需要用到多种不同材料的物件，用户不得不更换树脂槽中的待打印材料并依次序打印，这大大增加了时间成本，且操作繁琐。

现有技术中存在有多工位3D打印***，这种打印***相当于设置了多套独立运行的打印装置，虽然可具有多个树脂槽以填充不同的待打印材料，但适配于多个树脂槽，其同样需要配置多个光机、多个构件平台、多个Z轴驱动机构等。如此，相当于呈倍数级的提升了在设备上的成本投入，对于用户来说，这通常是难以负担的。

发明内容

鉴于以上所述相关技术的缺点，本申请的目的在于提供一种3D打印设备，以打印不同树脂材料的3D物件。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面公开一种3D打印设备，包括：储液机构，包括至少两个料槽以盛放不同的树脂材料，所述至少两个料槽底部配置有透光平台；构件平台，包括至少两个构件区域，所述至少两个构件区域适配于各料槽以使得所述构件平台运动时带动所述至少两个构件区域分别在其适配的料槽内同步移动；Z轴驱动机构，用于驱动所述构件平台在Z轴上运动；能量辐射装置，位于所述储液机构的下方，用于朝向储液机构辐射能量，所辐射的能量通过所述透光平台作用于各料槽内的树脂材料上，以逐层在不同的构件区域内形成对应不同树脂材料的3D物件。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述至少两个料槽可设置为一体成型结构，以使得各料槽可作为一个整体拆离于所述透光平台。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，各料槽设置为独立的槽体结构，以可单独拆离于所述透光平台。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述料槽设置为两个，两个料槽以并列的方式定位在所述透光平台上。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述构件平台包括一基板，在所述基板上形成有第一构件区域和第二构件区域。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述基板设置为倒“凹”字型结构，所述倒“凹”字型结构的两侧凸起部分用于形成所述第一构件区域和第二构件区域。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述构件平台还包括一基座，所述基座与所述基板相连，并连接所述Z轴驱动机构，以在Z轴驱动机构的作用下带动所述基板运动。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，对应不同树脂材料的3D物件为应用于齿科的物件。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，对应不同树脂材料的3D物件包括牙齿导板、临时冠、以及牙科基托中的至少两种。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，对应不同树脂材料的3D物件之间的高度差在预设范围内。

综上所述，本申请公开的一种3D打印设备，在3D打印设备中设置至少两个用于盛放不同树脂材料的料槽和具有适配于料槽的至少两个构件区域的一构件平台。从而能够在不增加3D打印设备的核心硬件(如能量辐射装置、Z轴驱动机构等)的情况下，快速高效的打印出至少两种不同材料的3D物件。

附图说明

本申请所涉及的发明的具体特征如所附权利要求书所显示。通过参考下文中详细描述的示例性实施方式和附图能够更好地理解本申请所涉及发明的特点和优势。对附图简要说明如下：

图1显示为本申请在一实施例中的3D打印设备的结构示意图。

图2显示为本申请在一实施例中的储液机构的结构示意图。

图3和图4显示为本申请在一实施例中的储液机构和构件平台在不同视角下的结构示意图。

图5显示为本申请在一实施例中的打印方法的流程图。

图6和图7显示为本申请在一实施例中的两个3D模型在不同视角下的示意图。

图8显示为本申请在一实施例中两3D模型的切片数据的图形示意图。

图9显示为本申请在图8所示实施例中的平台高度为2mm的投影图像。

图10显示为本申请在图8所示实施例中的平台高度为4mm的投影图像。

图11显示为本申请在一实施例中的3D打印***的原理框图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件或参数，但是这些元件或参数不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件或参数与另一个元件或参数进行区分。例如，第一3D模型可以被称作第二3D模型，并且类似地，第二3D模型可以被称作第一3D模型，而不脱离各种所描述的实施例的范围。第一3D模型和第二3D模型均是在描述一个3D模型，但是除非上下文以其他方式明确指出，否则它们不是同一个3D模型。相似的情况还包括第一料槽与第二料槽，或者第一构件区域与第二构件区域。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

鉴于背景技术中所提出的技术问题，本申请在一些实施例中公开了一种3D打印设备、打印方法、打印***及存储介质，在3D打印设备中设置至少两个用于盛放不同树脂材料的料槽和具有适配于料槽的至少两个构件区域的一构件平台。并通过打印方法确定每次的平台高度及平台高度下的投影图像和曝光参数，以进一步控制构件平台运动并依据各固化层对应的投影图像和曝光参数在构件区域内累积固化，以逐层在不同的构件区域内形成对应不同树脂材料的3D物件，从而能够在不增加3D打印设备的核心硬件(如能量辐射装置、Z轴驱动机构等)的情况下，快速高效的打印出至少两种不同材料的3D物件。以打印两种不同材料的3D物件为例，本申请可以在不增加硬件成本的情况下，利用一种3D物件的打印时间可以打印出两种3D物件，也即，打印过程的时间成本节约一半。

在本申请的一些实施例中公开一种3D打印设备，请参阅图1，显示为本申请在一实施例中的3D打印设备的结构示意图，如图所示，所述3D打印设备1包括储液机构10、构件平台11、Z轴驱动机构12、能量辐射装置13、以及控制装置14。需说明的是，图1仅是为了说明3D打印设备的结构组成，并不为对3D打印设备结构的限制，实际工作中，构成3D打印设备的机构或各组件也可进行位置的调整，例如设置为顶面曝光的3D打印设备。

其中，所述储液机构10包括至少两个用于盛放不同树脂材料的料槽。所述树脂材料包括任何易于光固化的液态材料，其液态材料举例包括：光固化树脂液，或掺杂了粉末、颜色添加剂等混合材料的树脂液等。所掺杂的粉末材料包括但不限于：陶瓷粉末、颜色添加粉末等。在本实施例中，不同树脂材料是指在成分组成、成分比例、混合方式、以及加工方式等中任一不同的树脂材料。在所述3D打印设备配置为底面曝光的3D打印设备的实施例中，为了保证在不同料槽的打印基准面的一致性，各料槽的槽底面位于同一水平面上。

在如图1所示的基于底面曝光的3D打印设备中，所述料槽底部张紧有便于剥离的透明柔性膜(或者，也可称之为离型膜或剥离膜)以作为其槽底面，并且所述储液机构10还进一步包括透光平台，各料槽被支撑在所述透光平台上以允许光通过投射至各料槽。在一示例中，至少两个料槽可设置为一体成型结构，如此，各料槽可作为一个整体从所述透光平台上拆离。在另一示例中，各料槽设置为独立的槽体结构，如此，各料槽可单独从平台上拆离以方面对各料槽单独操作。

请参阅图2，显示为本申请在一实施例中的储液机构的结构示意图，如图所示，所述储液机构10包括透光平台100、第一料槽101、以及第二料槽102。所述透光平台100上设置有透光板(未予以图示)，所述透光板例如为玻璃板或PC板，进一步地，所述透光板的上表面还可设置一透光膜以保持透光板的清洁。第一料槽101和第二料槽102以并列的方式支撑并定位在透光平台100上以用于分别盛放第一树脂材料和第二树脂材料，并且第一料槽101和第二料槽102可分别从透光平台100上拆离。两料槽(101，102)可分别包括框体103和张紧于框体底部的离型膜104，框体103和离型膜104结合形成一容纳空间以容纳树脂材料，在光固化时，离型膜104贴合于透光平台100的透光板上以形成打印基准面(即，树脂材料被照射以产生固化反应的表面)，如此，两料槽(101，102)内的打印基准面在同一平面上。进一步地，第一料槽101和第二料槽102可通过定位件如卡合结构或螺锁结构等被定位于所述透光平台上，以保证在打印作业中，两料槽(101，102)之间不会发生相对位移，保证打印精准度。

需要说明的是，图2中以储液机构10设置有两料槽(101，102)为例进行示意，后文提供的一些实施例中也以储液机构包括两个料槽为例对3D打印设备的其它组成结构进行说明，并不应理解为对本申请的限制，本领域技术人员可依据需求以相类似的方式设置3个、4个、或更多个料槽并相顺应的设置3D打印设备的其它组成结构。

请继续参阅图1，所述构件平台11用于附着树脂材料经照射固化形成的固化层，以便经由所述固化层积累形成3D物件。适配于所述储液机构10的结构，所述构件平台包括至少两个构件区域，各构件区域对应适配于各料槽。如此，在构件平台11在Z轴上移动时，会使得至少两个构件区域同步在各自对应的料槽里在Z轴方向移动。

请参阅图3和图4，图3和图4显示为本申请在一实施例中的储液机构和构件平台在不同视角下的结构示意图，所述构件平台11包括一基板110，在所述基板110上形成有适配于第一料槽101的第一构件区域111和适配于第二料槽102的第二构件区域112，以使得在打印工作中，第一构件区域111在第一料槽101内上下移动以附着第一树脂材料形成的固化层累积形成第一3D物件，第二构件区域112同步在第二料槽102内上下移动以附着第二树脂材料形成的固化层累积形成第二3D物件。在如图3和图4所示的实施例中，所述基板110设置为倒“凹”字型结构，其中，倒“凹”字型结构的两侧凸起部分用于形成所述第一构件区域111和第二构件区域112，倒“凹”字型结构的凹陷部分用于在基板110在Z轴上移动时允许两料槽(101，102)的框体103通过。进一步地，所述构件平台11还包括一与基板110相连的基座113，所述基座113可用于连接如图1中所示的3D打印设备中的Z轴驱动机构12，以在Z轴驱动机构12的作用下带动基板110上升或下降。

如图1所示，所述Z轴驱动机构12用于驱动构件平台11在Z轴方向移动。在一些实施例中，所述Z轴驱动机构12包含驱动单元和移动单元。所述驱动单元用于驱动所述移动单元带动构件平台11升降移动(即沿Z轴移动)，所述驱动单元例如为驱动电机。所述驱动单元受控制装置14输出的控制指令控制，以使得构件平台11可以达到每次的平台高度位置。

其中，所述平台高度是指打印基准面距离构件平台11的构件区域的高度，每次光固化作业中，构件区域需达到一个对应的平台高度上。在图3所示的实施例中，所述平台高度具体为离型膜104至第一构件区域111(或第二构件区域112)的垂直距离，每次光固化作业后，Z轴驱动机构12带动构件平台11调整位置至下一次光固化作业对应的平台高度上。

其中，所述控制指令包括：用于表示构件平台11上升、下降或停止等方向性指令，甚至还可以包含转速/转速加速度、或扭矩/扭力等用于控制升降速度的参数。所述移动单元举例包括一端固定在所述构件平台11上的固定杆、与固定杆的另一端固定的咬合式移动组件。其中，所述咬合式移动组件受驱动单元驱动以带动固定杆竖直移动，所述咬合式移动组件举例为由齿状结构咬合的限位移动组件，如齿条等。又如，所述移动单元包括：丝杆和旋接所述丝杆的定位移动结构，其中所述丝杆的两端旋接于驱动单元，所述定位移动结构的外延端固定连接到构件平台11上，该定位移动结构可例如为滚珠丝杠。

如图1所示，所述能量辐射装置13位于储液机构10的下方，其可朝向储液机构10辐射能量，以使得能量通过透光平台作用在各料槽内盛放的树脂材料上。进一步地，能量辐射装置13用于在所述构件平台在各平台高度下时，基于对应的投影图像及相应的曝光参数向所述储液机构10辐射能量，以选择性的逐层固化各料槽内相应的树脂材料。

所述能量辐射装置13的结构根据所述3D打印设备的类型而确定。例如，所述能量辐射装置13举例包括扫描式能量辐射装置或面曝光式能量辐射装置。其中，扫描式能量辐射装置举例包括：激光发射器、位于所述激光发射器射出光路上的透镜组和振镜组，所述透镜组用以改变激光光路并调整激光束的聚焦位置，所述振镜组用以将所接收的投影图像转换成描绘点和连接点的路径，并按照所描绘的点及路径控制所述激光束照射到树脂材料表面，并在该表面的二维空间内扫描，经所述光束扫描的树脂材料被固化成对应的图案固化层。

其中，所述面曝光式能量辐射装置举例包括：LCD设备或DLP设备。在所述能量辐射装置采用DLP设备的实施例中，所述能量辐射装置例如包括DMD芯片、控制器和存储模块等。所述存储模块中存储投影图像。所述DMD芯片在接受到控制器的控制信号后将对应投影图像上各像素的光源照射到储液机构。所述DMD芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的，每一个微镜代表一个像素，所投影的图像就由这些像素所构成。DMD芯片可被简单描述成为对应像素点的半导体光开关和微镜片，所述控制器通过控制DMD芯片中各光开关来允许/禁止各微晶片反射光，由此将相应投影图像照射到树脂材料上，使得对应区域和图像形状的光固化材料被固化，以得到图案化的固化层。在所述能量辐射装置采用LCD设备的实施例中，所述能量辐射装置例如包括LCD屏、控制器和存储模块等。所述存储模块中存储投影图像，所述控制器根据存储模块中的投影图像控制LCD屏投影，由此将相应投影图像照射到树脂材料上，使得对应区域和图像形状的树脂材料被固化，以得到图案化的固化层。

如图1所示，3D打印设备1中，控制装置14分别与所述Z轴驱动机构12、能量辐射装置13连接，用于控制Z轴驱动机构12和能量辐射装置13协调工作以进行3D物件的打印。为了能够控制本申请如图1至图4及其相关描述中任一实施例所述的3D打印设备实现快速高效的打印出至少两种不同材料的3D物件，在本申请中，所述控制装置14还被配置为：获取至少两个3D模型的切片数据和工艺数据，其中，不同3D模型的切片数据和工艺数据适配于不同料槽内的树脂材料；基于各3D模型的切片数据和工艺数据，确定每次的平台高度以及各平台高度下的投影图像和曝光参数；依据所述平台高度控制所述构件平台11运动，并依据各平台高度下对应的投影图像和曝光参数在构件区域内累积固化，以逐层在不同的构件区域内形成对应不同树脂材料的3D物件。举例来说，所述控制装置14可被配置为执行本申请在后续一些实施例中公开的打印方法中的步骤S110至步骤S130。

在一实施例中，所述控制装置14包括：处理单元、存储单元和多个接口单元。各所述接口单元分别连接能量辐射装置13和Z轴驱动机构12等3D打印设备中独立封装且通过接口传输数据的装置或组件或机构。所述控制装置14还包括以下至少一种：提示装置、人机交互装置等。所述接口单元根据所连接的装置或组件或机构而确定其接口类型，其包括但不限于：通用串行接口、视频接口、工控接口等。

例如，所述接口单元包括：USB接口、HDMI接口和RS232接口，其中，USB接口和RS232接口均有多个，USB接口可连接人机交互装置等，RS232接口连接Z轴驱动机构12，HDMI接口连接能量辐射装置13(光学***)。所述接口单元还用以获取3D模型的相关数据，例如各3D模型的切片数据和工艺数据等。

所述存储单元用于存储3D打印设备打印所需要的文件，所述文件包括但不限于：CPU运行所需的程序文件和配置文件等。所述存储单元包含存储器和***总线。其中，所述存储器举例为固态硬盘或U盘等。所述***总线用于将存储器与CPU连接在一起，其中，CPU可集成在存储单元中，或与存储单元分开封装并通过***总线与存储器连接。在一实施例中，所述存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(ReadOnly Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)、可擦可编程序只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)、电可擦编程只读存储器Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。存储器用于存储程序(例如打印方法程序等)，处理器在接收到执行指令后，执行该程序。

所述处理单元包括集成电路芯片，具有信号处理能力；或通用处理器，例如，可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。所述通用处理器可以是微处理器或者任何常规处理器等。

本申请在一些实施例中还公开一种3D打印设备的打印方法，所述3D打印设备可配置为如前述如图1至图4及其相关描述中任一实施例中的3D打印设备，也可为采用其他结构，只需3D打印设备包括至少两个用于盛放不同树脂材料的料槽和一构件平台，所述构件平台包括适配于各料槽的至少两个构件区域即可。更进一步地，打印方法可由3D打印设备中的控制装置执行。以下以3D打印设备配置为如前述如图1至图4及其相关描述中任一实施例中的3D打印设备为例对打印方法进行说明，本领域技术人员不应理解为对本申请公开打印方法的限制。

请参阅图5，显示为本申请在一实施例中的打印方法的流程图，如图所示，所述打印方法包括步骤S110至步骤S1120。

在步骤S110中，获取至少两个3D模型的切片数据和工艺数据。

其中，所述至少两个3D模型的切片数据和工艺数据适配于不同的树脂材料。换言之，至少两个3D模型所对应的3D物件需要利用不同的树脂材料打印。在本实施例中，至少两个是指适配不同树脂材料的3D模型的数量，可以为2个、3个、4个、或更多个等，只要与料槽的数量相一致即可。应理解的是，后续实施例中以一个料槽和其适配的构件区域内仅形成一3D物件为例进行说明，但本申请并不对适配相同树脂材料的3D模型的数量做限制，也即，在一个料槽内和其适配的构件区域内也可对应形成多个相同树脂材料的3D物件。

所述不同的树脂材料可分别盛放在各料槽内，以获取两个3D模型(分别称之为第一3D模型和第二3D模型)为例，第一3D模型所适配的树脂材料可盛放在如图2至图4所示的第一料槽101内，第二3D模型所适配的树脂材料可盛放在如图2至图4所示的第二料槽102内。

为了能最大限度的利用如图1至图4及其相关描述的3D打印设备快速高效的打印不同材料的3D物件，在一实施例中，所述至少两个3D模型的高度差在预设范围内以最大限度的节约打印时间，各3D模型的高度是指其摆放在打印幅面的位姿(即3D模型的在幅面内的摆放位置及摆放姿态)下的高度，例如图7中第一3D模型21的高度h1，第二3D模型22的高度h2。在一示例中，所述预设范围可为基于3D模型的高度确定的，例如，不超过其中一3D模型的高度。在另一示例中，所述预设范围可为预先设置的固定值，例如不超过2厘米，比如大约可以为0.1cm、0.2cm、0.3cm、0.4cm、0.5cm、0.6cm、0.7cm、0.8cm、0.9cm、1.0cm、1.1cm、1.2cm、1.3cm、1.4cm、1.5cm、1.6cm、1.7cm、1.8cm、1.9cm、或者2.0cm。

举例来说，3D打印设备可应用于医疗治具中的齿科领域，所述3D模型为应用于齿科的齿件模型，所述齿件模型包括牙齿导板、临时冠、牙科基托、活动假牙、空间保持器、桥、正畸附件、正畸保持等模型。至少两个3D模型可为所列举的齿件模型中的至少两种，只需两者的高度差在预设范围内即可，例如，其中一3D模型为牙齿导板模型，另一3D模型为临时冠模型，或者，其中一3D模型为牙齿基托模型，另一3D模型为临时冠模型。

请参阅图6和图7，图6和图7显示为本申请在一实施例中的两个3D模型在不同视角下的示意图，如图所示，第一3D模型21为临时冠模型，第二3D模型22为牙齿基托模型，第一3D模型21的高度h1，第二3D模型22的高度为h2，两者高度差d小于2厘米，可设置3D打印设备中的两个料槽和两个构件区域内共同打印。应理解的是，各3D模型的高度是指其摆放在打印幅面的位姿下的高度，图7中为非标准的正面示意图，以图6为参考，第一3D模型21和第二3D模型22是以打印幅面20为摆放平面，因此图7中标识各模型的高度时以打印幅面20作为基准。

在一实施例中，所述切片数据包括切片层数、各层切片图像、和切片厚度等中的至少一种。所述切片数据可例如为3D模型通过前处理程序/软件生成的，所述切片厚度决定了3D模型对应树脂材料形成的每一固化层的厚度。鉴于打印作业中，大量时间的耗费发生在每固化一层固化层后，构件平台移动并调整位置以达到每次的平台高度的过程中。为了提高如图1至图4及其相关描述的3D打印设备打印不同材料的3D物件的打印时间，所述至少两个3D模型的切片厚度为整数倍关系，例如，1倍、2倍、3倍、或更多倍。如此，两个3D模型的切片图像必然存在位于同一平台高度的情况，也即存在通过一次调整构件平台达到一平台高度，可完成两个3D模型分别对应的固化层的固化的情况，例如，第一3D模型的切片厚度为1mm，第二3D模型的切片厚度为2mm，则第二3D模型的第一层固化层对应的平台高度与第一3D模型第二层固化层对应的平台高度相同，第二3D模型的第二层固化层对应的平台高度与第一3D模型第四层固化层对应的平台高度相同；再例如，第一3D模型的切片厚度为1mm，第二3D模型的切片厚度为3mm，则第二3D模型的第一层固化层对应的平台高度与第一3D模型第三层固化层对应的平台高度相同，第二3D模型的第二层固化层对应的平台高度与第一3D模型第六层固化层对应的平台高度相同；如此，通过设置个3D模型的切片厚度为整数倍关系，使得被固化在同一构件平台上的两个3D物件在打印中能共享Z轴***的工作节奏，进而大大提高打印速度。

在一实施例中，所述工艺数据是用于对应描述每层切片图像的打印工艺，其也可例如为3D模型通过前处理程序/软件生成的，所述工艺数据例如包括各层切片图像对应的曝光参数，所述各层切片图像对应的曝光参数表示能量辐射装置以3D模型对应的树脂材料固化该3D模型的每层切片图像所需设置的能量信息，举例包括各层切片图像对应的曝光强度、曝光时间、曝光功率、灰度值等至少一种与能量相关的信息。

请继续参阅图5，在步骤S120中，基于各3D模型的切片数据和工艺数据，确定每次的平台高度以及各平台高度下的投影图像和曝光参数。

在一实施例中，步骤S120中包括：基于各3D模型的切片数据确定每次的平台高度的步骤。每次的平台高度是指打印完成各3D模型对应的3D物件中，每次光固化作业时构件区域距离打印基准面的高度。进一步地，光固化作业的次数，以及每次平台高度是基于各3D模型的切片厚度和切片层数确定的。请参阅图8，显示为本申请在一实施例中两3D模型的切片数据的图形示意图，如图所示，第一3D模型21具有6层切片，切片厚度为1mm，第二3D模型22具有5层切片，切片厚度为2mm，则可确定需要进行8次光固化作业，前6次的平台高度以第一3D模型21的切片厚度为依据，分别设置为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm，第7次和第8次的平台高度以第二3D模型22的切片厚度为依据，分别设置为8mm、10mm。

如前所述，基于各3D模型的切片数据可确定各3D模型的各层切片图像所对应的平台高度，并且，各3D模型的切片厚度为整数倍关系，也即，在一平台高度下，存在对应有分属不同3D模型的切片图像或属于单一3D模型的切片图像的情况。如此，控制装置无法直接应用切片数据和工艺数据进行至少两个3D模型的共同构件工作。

鉴于此，步骤S120还进一步基于各3D模型的切片数据和工艺数据确定各平台高度下的投影图像和曝光参数。其中，各平台高度下的投影图像是指在共同构件至少两个3D模型中，各平台高度下能量辐射装置所需投射的图案，其可包括不同3D模型的切片图像或其中一3D模型的切片图像。各平台高度下的曝光参数是指共同打印至少两个3D模型中，各平台高度下能量辐射装置所需设置的能量信息，举例包括曝光强度、曝光时间、曝光功率、投影图像中各切片图像的灰度值、曝光时序等至少一种与能量相关的信息。

在一实施例中，基于各3D模型的切片数据和工艺数据确定各平台高度下的投影图像和曝光参数中，进一步包括：根据各3D模型的切片数据在一平台高度下所对应的全部切片图像是否分属不同的3D模型判断结果，重组各3D模型的各层切片图像以生成各平台高度下的投影图像，以及基于各3D模型的工艺数据生成各平台高度下的曝光参数的步骤。应理解的是，其中“以及”仅用于表示重组切片图像以生成各平台高度下的投影图像和生成曝光参数是都需要执行的步骤，并不表示两者有必然的顺序关系。

在一实施例中，在重组切片图像和生成曝光参数之前，还包括：根据各3D模型的切片数据判断在一平台高度下所对应的全部切片图像是否分属不同的3D模型的步骤，以基于判断结果执行重组切片图像和生成曝光参数的步骤。继续以图8所示为示例，根据第一3D模型21和第二3D模型22各自的切片厚度和各层切片图像，可以判断在平台高度分别为2mm、4mm、6mm时，对应的全部切片图像分别包括有第一3D模型21的一切片图像和第二3D模型22的一切片图像，例如，平台高度为2mm，全部切片图像包括第一3D模型21的第二层切片图像和第二3D模型22的第一层切片图像；在平台高度为1mm、3mm、5mm时，对应的全部切片图像分别仅包括第一3D模型21的一切片图像；在平台高度为8mm、10mm时，对应的全部切片图像分别仅包括第二3D模型22的一切片图像。

在一些实施例中，重组各3D模型的各层切片图像以生成各平台高度下的投影图像的步骤还进一步包括：在判断一平台高度下的全部切片图像不是分属不同的3D模型(也即，属于其中一3D模型)时，将在该平台高度下的切片图像作为该平台高度下的投影图像。以图8所示为例，在平台高度为1mm，仅对应有第一3D模型21的第一层切片图像，则将该第一层切片图像作为该平台高度下的投影图像，相类似的还包括平台高度为3mm、5mm时的情况。在平台高度为8mm，仅对应有第二3D模型22的第四层切片图像，则将该第四层切片图像作为该平台高度下的投影图像，相类似的还包括平台高度为10mm时的情况。

如前所述，在一平台高度下存在全部的切片图像分属不同3D模型的情况，由于各切片图像的工艺参数不同，在步骤S120中生成该平台高度下的曝光参数中，分属不同3D模型的切片图像曝光时长并不必然相同或者不同(容后会对生成平台高度下的曝光参数进行详述，在此先不作赘述)，从而导致了在该实施例中，投影图像的形成也需要适应各切片图像的曝光时长。鉴于此，在本实施例中，在步骤S120中还可进一步包括：根据该平台高度下的曝光参数判断分属不同的3D模型的切片图像的曝光时长是否一致的步骤。

在一实施例中，步骤S120所生成的曝光参数中，在一平台高度下的分属不同的3D模型的各切片图像的曝光时长一致，该平台高度仅需一张拼合后形成的投影图像，后续控制能量辐射装置以投影图像投射曝光时长的时间即可同步形成不同3D模型各自的一层固化层。进一步地，前述重组各3D模型的各层切片图像以生成各平台高度下的投影图像的步骤包括：在判断全部切片图像是分属不同的3D模型时，并且基于所述曝光参数确定各切片图像的曝光时长一致时，将在该平台高度下的各切片图像拼合作为该平台高度下的投影图像。换言之，请参阅图9并结合图8，图9显示为本申请在图8所示实施例中的平台高度为2mm的投影图像，如图所示，在平台高度为2mm时，对应有第一3D模型21的第二层切片图像210和第二3D模型22的第一层切片图像220，并且该平台高度的曝光参数中，第二切片图像210的曝光时长为2s，第一切片图像220的曝光时长也为2s，则将两个切片图像(210，220)拼合形成如图9所示的投影图像作为该平台高度下的投影图像。

在一实施例中，步骤S120所生成的曝光参数中，在一平台高度下的分属不同的3D模型的各切片图像的曝光时长不一致，该平台高度需要分时形成多个投影图像才能形成不同3模型各自的一层固化层。进一步地，在一示例中，前述重组各3D模型的各层切片图像以生成各平台高度下的投影图像的步骤包括：在判断全部切片图像是分属不同的3D模型时，并且基于所述曝光参数确定各切片图像的曝光时长不一致时，选择一切片图像作为该平台高度下的第一投影图像，选择另一切片图像作为该平台高度下的第二投影图像。换言之，在本示例中，各切片图像的曝光时长不一致，控制装置将分属不同3D模型的切片图像分别作为一投影图像，以形成该平台高度下的多个投影图像，后续在该平台高度下控制能量辐射装置根据曝光参数分时投射各投影图像即可，例如，先以第一投影图像对应的曝光时长投射第一投影图像，然后以第二投影图像对应的曝光时长投射第二投影图像。应理解的是，描述中的第一投影图像和第二投影图像并不是对图像数量的限制，是表示可以将分属不同3D模型的切片图像分别作为一投影图像。

在另一示例中，前述重组各3D模型的各层切片图像以生成各平台高度下的投影图像的步骤包括：在判断全部切片图像是分属不同的3D模型时，并且基于所述曝光参数确定各切片图像的曝光时长不一致时，基于各切片图像的曝光时长进行图像组合，以形成该平台高度下的多张投影图像。其中，所述图像组合包括图像间拼合作为一整体或者择一图像作为一整体等图像间的组合方式。具体地，可基于各切片图像的曝光时长将各切片图像拼合形成第一投影图像，然后将各切片图像中曝光时长最短者剔除，其余各切片图像拼合形成第二投影图像，以此类推，直至仅剩一切片图像最为最后一投影图像，从而可形成该平台高度下的多张投影图像。请参阅图10并结合图8，图10显示为本申请在图8所示实施例中的平台高度为4mm的投影图像，如图所示，在平台高度为4mm时，对应有第一3D模型21的第四层切片图像211和第二3D模型22的第二层切片图像221，并且该平台高度的曝光参数中，第四切片图像211的曝光时长为2s，第二切片图像221的曝光时长为3s，则将两个切片图像(211，221)拼合形成如图9左侧所示的第一投影图像，并将第二切片图像221作为如图9右侧所示的第二投影图像，后续可控制能量辐射装置以第一投影图像投射2s，然后以第二投影图像投射1s，以形成第一3D模型21的第四层固化层，第二3D模型22的第二层固化层。

为了保证投影图像能够与各料槽相适配，例如与如图1至图4的储液机构10中第一料槽101和第二料槽102相适配。在一些实施例中，在进行图像拼合或图像组合时，分属不同3D模型的切片图像之间的距离与各料槽的间距(指两料槽的成型区域之间的距离)相适配，以使得基于该投影图像投影时，各切片图像可被投影至相应的料槽。以图8所示的第一3D模型对应采用如图1至图4中第一料槽101中盛放的第一树脂材料打印，第二3D模型对应采用如图1至图4中第二料槽102中盛放的第二树脂材料打印，第一料槽101和第二料槽102的底部表面均作为成型区域，则在例如图9中平台高度为2mm的投影图像中，第一3D模型21的第二层切片图像210与第二3D模型22的第一层切片图像220的距离m需大于第一料槽101和第二料槽102的间距g。

在一些实施例中，在前述任一实施例公开的确定各平台高度下的投影图像中的步骤中还进一步包括：确定投影图像的位置的步骤，以使得基于所述投影图像投影时，投影图像包含的切片图像被投影至相应的料槽内。在一示例中，确定投影图像的位置包括：基于各3D模型的工艺数据所适配的树脂材料，确定投影图像中所包括的各切片图像的位置。以图8所示的第一3D模型21对应采用如图1至图4中第一料槽101中盛放的第一树脂材料打印，第二3D模型22对应采用如图1至图4中第二料槽102中盛放的第二树脂材料打印为例，在平台高度分别为1mm、3mm、5mm时，投影图像仅包括第一3D模型21的切片图像，则确定这些平台高度下的投影图像中的切片图像的位置均应对应投射于第一料槽101内。在平台高度分别为8mm、10mm时，投影图像仅包括第二3D模型22的切片图像，则确定这些平台高度下的投影图像中的切片图像的位置均应对应投射于第二料槽102内。在平台高度分别为2mm、4mm、6mm时，投影图像中既包括第一3D模型21的一切片图像以，还包括第二3D模型22的一切片图像，则确定该平台高度下的投影图像中的属于第一3D模型21的切片图像的位置对应投射于第一料槽101内，投影图像中的属于第二3D模型22的切片图像的位置对应投射于第二料槽102内。

在一些实施例中，前述基于各3D模型的工艺数据生成各平台高度下的曝光参数的步骤包括：在判断一平台高度下对应的全部切片图像分属不同的3D模型时，根据各切片图像所对应的工艺数据生成该平台高度下的曝光参数。

为了进一步提高共同打印至少两个3D模型的速度，在一实施例中，所述根据各切片图像所对应的工艺数据生成该平台高度下的曝光参数中包括：调整分属不同3D模型的切片图像的切片曝光功率，以使得分属不同3D模型的切片图像的曝光时间一致。具体地，可通过调整切片图像的灰度值的方式调整切片曝光功率。举例来说，如图8所示，平台高度2mm下的投影图像包括第一3D模型21的第二层切片图像和第二3D模型22的第一层切片图像，其中，在获取的工艺数据中，第一3D模型21的第二层切片图像的曝光功率为p1，曝光时间为t1，第二3D模型22的第一层切片图像的曝光功率为p2，曝光时间为t2，在例如t2大于t1时，在生成该平台高度下的曝光参数时，可通过调整第一层切片图像的曝光功率为p2的方式使得t2等于t1，或者通过调整第二层切片图像的曝光功率为p1的方式使得t1＝t2，也即，该平台高度下的曝光参数中以调整后的曝光时间作为曝光时间，并借助投影图像中分属不同3D模型的切片图像的灰度值不同的方式形成对应的曝光功率，如此，在该平台高度下，在曝光时间内可完成两个3D模型各自一固化层的固化。

需要说明的是，也可通过在通过前处理中生成各3D模型的工艺数据时，优先采用使得两者的曝光时间一致的方式生成，如此，所述打印方法中可省略调整分属不同3D模型的切片图像的切片曝光功率，以使得分属不同3D模型的切片图像的曝光时间一致的步骤。

由于3D模型的工艺数据之间的差异较大，可能会无法使得一平台高度下分属不同3D模型的切片图像的曝光时间一致。鉴于此，在一实施例中，所述根据各切片图像所对应的工艺数据生成该平台高度下的曝光参数中包括：在判断一平台高度下分属不同3D模型的切片图像的曝光时间不一致时，确定该平台高度下各投影图像的曝光时序。其中该平台高度下的各投影图像可例如为前述重组各3D模型的各层切片图像以生成的各平台高度下的多张投影图像，所述各投影图像的曝光时序即表示各投影图像的曝光时间和顺序。

举例来说，如图9所示，平台高度4mm下的第一投影图像包括第一3D模型21的第四层切片图像211和第二3D模型22的第二层切片图像221，第二投影图像包括第二3D模型22的第二层切片图像221，并且无法将工艺数据中第四层切片图像211和第二层切片图像221的曝光时长调整一致，最多可调整为第四切片图像211的曝光时长为2s，第二切片图像221的曝光时长为3s。则可确定曝光时序为第一投影图像优先曝光2s，然后第二投影图像曝光1s。

在一些实施例中，前述基于各3D模型的工艺数据生成各平台高度下的曝光参数的步骤还进一步包括：在判断一平台高度下对应的全部切片图像属于其中一3D模型时，将根据该平台高度下对应切片图像的工艺数据确定曝光参数。具体地，在本实施例中，可通过直接将该平台高度下对应切片图像的工艺数据中的切片曝光参数作为曝光参数。

请继续参阅图5，在步骤S130中，依据所述平台高度控制所述构件平台运动，并依据平台高度下对应的投影图像和曝光参数在构件区域内累积固化，以逐层在不同的构件区域内形成对应不同树脂材料的3D物件。

以如图1至图4所示的3D打印设备进行两个3D模型的打印为例，控制装置14在前述步骤S110至步骤S120中可确定每个平台高度和平台高度下的投影图像和曝光参数。进一步地，在步骤S130中，控制装置14可根据平台高度控制构件平台11运动以分别达到各平台高度，相应地，第一构件区域111位于第一料槽101内与第一树脂材料接触并与打印基准面的距离对应为平台高度，第二构件区域112位于第二料槽102内与第二树脂材料接触并与打印基准面的距离对应为平台高度。控制装置14控制能量辐射装置13依据投影图像和曝光参数进行能量辐射，以在第一构件区域111上基于第一树脂材料逐层累积固化层以形成第一树脂材料对应的第一3D物件，在第二构件区域112基于第二树脂材料逐层累积固化层以形成第二树脂材料对应的第二3D物件。

本申请在一些实施例中还公开一种3D打印***，请参阅图11，显示为本申请在一实施例中的3D打印***的原理框图，如图所示，所述3D打印***3包括存储装置30和处理装置31。在实施例中，所述3D打印***3还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以由硬件或软件，或软件和硬件的组合实现。

所述存储装置30用以存储至少一个适用于3D打印设备的打印程序；在实施例中，所述3D打印设备包括至少两个用于盛放不同树脂材料的料槽和一构件平台，所述构件平台包括分别适配于各料槽的至少两个构件区域，举例来说，所述3D打印设备可例如为本申请图1至图4及其相关描述的任一实施例中公开的3D打印设备。在实施例中，所述存储装置30用于存储至少一个程序，所述至少一个程序可供所述处理装置31执行，以协调3D打印设备的各个部件协调工作以实现上述图5至图10及其相关描述的任一实施例中所述的打印方法。在此，存储装置30包括但不限于：只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、非易失性存储器(Nonvolatile RAM，简称NVRAM)。例如，存储装置30包括闪存设备或其他非易失性固态存储设备。在某些实施例中，存储装置30还可以包括远离一个或多个处理装置的存储器，例如经由RF电路或外部端口以及通信网络访问的网络附加存储器，其中所述通信网络可以是因特网、一个或多个内部网、局域网、广域网、存储局域网等，或其适当组合。存储器控制器可控制设备的诸如CPU和外设接口之类的其他组件对存储器的访问。

所述处理装置31与所述存储装置30相连，用于执行所述至少一个打印程序时，控制3D打印设备实现上述如图5至图10及其相关描述的任一实施例中所述的打印方法。

在一些实施例中，所述处理装置31包括一个或多个处理器。处理装置31可操作地与存储装置30执行数据读写操作。所述处理装置31包括一个或多个通用微处理器、一个或多个专用处理器(ASIC)、一个或多个数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、一个或多个现场可编程逻辑阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、或它们的任何组合。在实施例中，所述处理器可用于读取和执行计算机可读指令。具体实现中，处理器可主要包括控制器、运算器和寄存器。其中，控制器主要负责指令译码，并为指令对应的操作发出控制信号。运算器主要负责执行定点或浮点算数运算操作、移位操作以及逻辑操作等，也可以执行地址运算和转换。寄存器主要负责保存指令执行过程中临时存放的寄存器操作数和中间操作结果等。具体实现中，处理器的硬件架构可以是专用集成电路(ASIC)架构、MIPS架构、ARM架构或者NP架构等等。

在实施例中，所述处理器可以包括一个或多个处理单元，例如：处理器可以包括应用处理器(application processor，AP)，调制解调处理器，图形处理器(graphicsprocessing unit，GPU)，图像信号处理器(image signal processor，ISP)，控制器，视频编解码器，数字信号处理器(digital signal processor，DSP)，基带处理器，和/或神经网络处理器(neural-network processing unit，NPU)等。其中，不同的处理单元可以是独立的器件，也可集成在一个或多个处理器中。

本申请在一些实施例中还公开一种计算机可读存储介质，存储有至少一种程序，所述程序被3D打印设备的处理器调用运行时实现如图5至图10及其相关描述的任一实施例中所述的打印方法。所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得安装有所述存储介质的机器人可以执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

于本申请提供的实施例中，所述计算机存储介质可以包括只读存储器、随机存取存储器、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备、闪存、U盘、移动硬盘、或者能够用于存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。另外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果指令是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源发送的，则所述同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。然而，应当理解的是，计算机存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或者其它暂时性介质，而是旨在针对于非暂时性、有形的存储介质。如申请中所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。

在一个或多个示例性方面，本申请所述的打印方法的计算机程序所描述所述的功能可以用硬件、软件、固件或其任意组合的方式来实现。当用软件实现时，可以将这些功能作为一个或多个指令或代码存储或传送到计算机可读介质上。本申请所公开的方法或算法的步骤可以用处理器可执行软件模块来体现，其中处理器可执行软件模块可以位于有形、非临时性计算机存储介质上。有形、非临时性计算机存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。

本申请上所述的附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于此，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。

综上所述，本申请公开的一种3D打印设备、打印方法、打印***及存储介质，在3D打印设备中设置至少两个用于盛放不同树脂材料的料槽和具有适配于料槽的至少两个构件区域的一构件平台。并通过打印方法确定每次的平台高度及平台高度下的投影图像和曝光参数，以进一步控制构件平台运动并依据各固化层对应的投影图像和曝光参数在构件区域内累积固化，以逐层在不同的构件区域内形成对应不同树脂材料的3D物件。从而能够在不增加3D打印设备的核心硬件(如能量辐射装置、Z轴驱动机构等)的情况下，快速高效的打印出至少两种不同材料的3D物件。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种3D打印设备，其特征在于，包括：

储液机构，包括至少两个料槽以盛放不同的树脂材料，所述至少两个料槽底部配置有透光平台；

构件平台，包括至少两个构件区域，所述至少两个构件区域适配于各料槽以使得所述构件平台运动时带动所述至少两个构件区域分别在其适配的料槽内同步移动；

Z轴驱动机构，用于驱动所述构件平台在Z轴上运动；

能量辐射装置，位于所述储液机构的下方，用于朝向储液机构辐射能量，所辐射的能量通过所述透光平台作用于各料槽内的树脂材料上，以逐层在不同的构件区域内形成对应不同树脂材料的3D物件。

2.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述至少两个料槽可设置为一体成型结构，以使得各料槽可作为一个整体拆离于所述透光平台。

3.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，各料槽设置为独立的槽体结构，以可单独拆离于所述透光平台。

4.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述料槽设置为两个，两个料槽以并列的方式定位在所述透光平台上。

5.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述构件平台包括一基板，在所述基板上形成有第一构件区域和第二构件区域。

6.根据权利要求5所述的3D打印设备，其特征在于，所述基板设置为倒“凹”字型结构，所述倒“凹”字型结构的两侧凸起部分用于形成所述第一构件区域和第二构件区域。

7.根据权利要求5所述的3D打印设备，其特征在于，所述构件平台还包括一基座，所述基座与所述基板相连，并连接所述Z轴驱动机构，以在Z轴驱动机构的作用下带动所述基板运动。

8.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，对应不同树脂材料的3D物件为应用于齿科的物件。

9.根据权利要求8所述的3D打印设备，其特征在于，对应不同树脂材料的3D物件包括牙齿导板、临时冠、以及牙科基托中的至少两种。

10.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，对应不同树脂材料的3D物件之间的高度差在预设范围内。