一种具有热风循环加热功能的光固化成型装置及其应用方法

技术领域

本发明涉及三维成型技术领域，特别是涉及一种具有热风循环加热功能的光固化成型装置及其应用方法。

背景技术

光固化成型(SLA),是增材制造技术的一种，即使用特定波长的紫外光照射光敏树脂，使树脂发生固化反应制备实体，通过对树脂表面进行逐点扫描或面曝光使光敏树脂内部的聚合物、单体和光引发剂等发生聚合反应，得到预先特定形状和厚度的薄层实体，经过逐层累积得到三维模型。然而，相比于机械应用方法，光固化成型所用的光敏树脂、陶瓷粉末等材料所配置的浆料在冬季的低温环境下流动性较差，成型效果极差，常有区域固化不完全。

为保证低温环境下光固化设备依旧能正常连续加工，陆彬提出一种热风循环加热的加热保温方法，该方法在光固化成型过程中以带有电热丝的热风扇固定在设备机箱内壁上，利用热风保持打印环境的温度在30摄氏度以上，陆彬、陈志鹏等人在室温10摄氏度时几乎无法加工成型，在安装热风循环系统之后加工良品率接近100％，改善工件成型质量，且避免传统的电热丝加热时光固化药缸的透光率降低。

针对光固化成型应用方法，有必要设计一种热风循环加热装置保证低温环境下的连续加工。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有热风循环加热功能的光固化成型装置及其应用方法，用以实现在低温环境下，保证成型过程中，温度满足光固化要求，也避免温度过高，导致控制系统损坏。

为了实现上述目的，本发明提供一种具有热风循环加热功能的光固化成型装置，包括：框体，所述框体从上至下依次为打印层、成型层以及光源层；

所述打印层中设有打印单元，所述打印层的背部设有第一安装板，所述打印单元包括安装在所述第一安装板上的第一步进电机以及与所述第一步进电机输出轴连接的联轴器，所述联轴器的另一端连接滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上安装有打印平台，所述打印平台通过所述第一步进电机的传动在所述滚珠丝杠上实现来回移动；

所述成型层中设有成型单元，所述成型层的两个侧面均设有第二安装板，所述成型层的底面设有成型平台板，在所述两块第二安装板的其中一块板上设有热风扇，所述成型单元安装在所述成型平台板上；

所述成型单元包括安装在所述成型平台板上的传动组件、与所述传动组件连接的刮刀组件以及药缸；

所述传动组件包括传动机构和驱动机构；

所述传动机构包括主动轴和传动轴，所述主动轴与所述传动轴相隔一定距离的通过轴承支座安装在所述成型平台板上，并且与所述第一安装板平行；

所述主动轴的一侧处设有驱动机构，所述驱动机构包括第二步进电机和联轴器，所述第二步进电机的输出轴通过联轴器与所述主动轴连接，为主动轴提供动力；

所述主动轴两侧的轴承支座与所述从动轴两侧的轴承支座通过传动皮带进行连接，实现主动轴与传动轴的联动；

在所述主动轴和所述传动轴的之间区域的下方设有药缸，所述药缸为成型平台板的下凹陷部分，并且所述药缸开口呈矩形；

在所述药缸的两侧边沿均设有滑轨，所述滑轨与所述传动皮带平行；

所述刮刀组件包括刮刀本体和滑动块；

所述滑动块与所述滑轨滑动连接，并且所述滑动块通过连接片与相邻一侧的传动皮带固定连接，所述刮刀本体安装在所述滑动块上；

所述所述成型层中还包括温度传感器，所述温度传感器用以监测成型层中的温度；

在所述光源层中设有紫外线光源，所述紫外线光源光路正对所述药缸的底面。

进一步的，在所述药缸靠近所述第一安装板的一侧的边沿处，设置有补液管，所述补液管的出液口伸入所述药缸内部，所述补液管的出液口与外部供液装置连接。

进一步的，所述框体为铝型材制成，所述框体的梁与柱之间通过角铁与紧固螺钉进行加固。

进一步的，所述第二步进电机的转速为100r/min-1000r/min。

进一步的，所述第一安装板通过紧固螺丝与所述框体进行固定连接，所述第二安装板通过焊接固定在所述框体上，所述热风扇通过紧固螺丝安装在靠近所述第二步进电机一侧处的第二安装板上。

本发明也提供一种具有热风循环加热功能的光固化成型装置的应用方法，包括以下步骤：

步骤S1、使用建模软件建立成形部件的三维模型，并且对所述三维模型按照功能要求进行分区；

步骤S2、将完成分区的三维模型导入切片软件中添加支撑，并且完成：分层切片，路径规划以及参数选择的操作，最后生成所述三维模型对应的STL格式文件；

步骤S3、将步骤S2得到的STL格式文件导入到所述光固化成型装置中，进行加工；

步骤S4、在加工时，通过控制所述热风扇以及所述温度传感器，使得所述成型层中的温度维持在30-40℃；

步骤S5、加工结束，将成形部件取出进行清洗、干燥去除支撑，得到最终部件。

本发明的有益效果是：

本发明通过热风扇吹出热空气再加上第二安装板的挡风作用，使热空气在成型层中循环流动，使环境温度保持在30摄氏度以上，从而实现了光固化成型在冬季持续加工的能力。

附图说明

图1为实施例1中提供的光固化成型装置结构示意图。

图2为实施例1中提供的成型层的结构示意图。

图3为实施例1热风循环示意图。

图中：

1-框体、2-第一安装板、201-第一步进电机、202-第一联轴器、203-滚珠丝杠、204-打印平台、3-第二安装板、301-成型平台板、302-热风扇、401-第二步进电机、402-第二联轴器、403-传动皮带、404-轴承支座、405-刮刀本体、406-滑动块、407-滑轨、5-药缸、6-紫外线光源、7-补液管、801-角铁、802-紧固螺钉。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。

实施例1

参见图1-图3，本实施提供一种具有热风循环加热功能的光固化成型装置，包括：框体1，框体1采用铝合金型材拼接制成，并且该框体1中的铝合金梁与铝合金柱之间通过角铁801与紧固螺钉802进行加固。

框体1从上至下依次为打印层、成型层以及光源层；打印层中设有打印单元，打印层的背部设有第一安装板2，打印单元包括安装在第一安装板2上的第一步进电机201以及与第一步进电机201输出轴连接的第一联轴器202，第一联轴器202的另一端连接滚珠丝杠203，滚珠丝杠203上安装有打印平台204，打印平台204通过第一步进电机201的传动在滚珠丝杠203上实现来回移动。

成型层中设有成型单元，成型层的两个侧面均设有第二安装板3，成型层的底面设有成型平台板301，在所述两块第二安装板3的其中一块板上设有热风扇302，成型单元安装在成型平台板上301；成型单元包括安装在成型平台板301上的传动组件、与传动组件连接的刮刀组件以及药缸5；传动组件包括传动机构和驱动机构。

传动机构包括主动轴和传动轴，主动轴与传动轴相隔一定距离的通过轴承支座404安装在成型平台板301上，并且与第一安装板2平行。

主动轴的一侧处设有驱动机构，驱动机构包括第二步进电机401和第二联轴器402，第二步进电机401的输出轴通过第二联轴器402与主动轴连接，为主动轴提供动力，第二步进电机401的转速为100r/min-1000r/min。

主动轴两侧的轴承支座404与从动轴两侧的轴承支座404，通过传动皮带403进行连接，实现主动轴与传动轴的联动；在主动轴和传动轴的之间区域的下方设有药缸5，药缸5为成型平台板的下凹陷部分，并且药缸5开口呈矩形；在药缸5的两侧边沿均设有滑轨407，滑轨407与传动皮带403平行；刮刀组件包括刮刀本体405和滑动块406；滑动块406与滑轨407滑动连接，并且滑动块406通过连接片与相邻一侧的传动皮带403固定连接，刮刀本体安装在滑动块406上。

成型层中还包括温度传感器，温度传感器用以监测成型层中的温度；在光源层中设有紫外线光源6，紫外线光源6的光路正对药缸5的底面。

具体的说，在本实施例中，在药缸5靠近第一安装板2的一侧的边沿处，设置有补液管7，补液管7的出液口伸入药缸5内部，补液管7的出液口与外部供液装置连接。

具体的说，在本实施例中，第一安装板2通过紧固螺丝802与框体1进行固定连接，第二安装板3通过焊接固定在框体1上，热风扇302通过紧固螺丝802安装在靠近第二步进电机401一侧处的第二安装板3上。

本实施例中，在光固化成型过程中通过热风扇302持续为成型层提供热空气。

左右两侧的第二安装板3通过焊接固定在框体1上，并起到挡风作用，使热空气在环境内循环流动。通过热风扇302吹出热空气及第二安装板3的挡风作用，使热空气在成型层中循环流动，使环境温度保持在30-40℃，从而实现了光固化成型在冬季持续加工的能力。

实施例2

本实施例提供一种应用实施例1中光固化成型装置的应用方法，包括以下步骤：

步骤S1、使用建模软件建立成形部件的三维模型，并且对三维模型按照功能要求进行分区；

步骤S2、将完成分区的三维模型导入切片软件中添加支撑，并且完成：分层切片，路径规划以及参数选择的操作，最后生成三维模型对应的STL格式文件；

步骤S3、将步骤S2得到的STL格式文件导入到光固化成型装置中，进行加工；

步骤S4、在加工时，通过控制热风扇以及温度传感器，使得成型层中的温度维持在30-40℃；

步骤S5、加工结束，将成形部件取出进行清洗、干燥去除支撑，得到最终部件。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。