光固化型3d打印装置及其升降台控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及三维(3D)打印装置，尤其是涉及一种光固化型3D打印装置及其升降台控制方法。
【背景技术】
[0002]3D打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，3D打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。
[0003]目前3D打印技术的成型方式仍在不断演变，所使用的材料也多种多样。在各种成型方式中，光固化法是较为成熟的方式。光固化法是利用光固化树脂(通常为树脂)被紫外激光照射后发生固化的原理，进行材料累加成型，具有成型精度高、表面光洁度好、材料利用率高等特点。
[0004]图1示出光固化型3D打印装置的基本结构。这一 3D打印装置100包括用于容纳光固化树脂的盛液槽110、用于使光固化树脂固化的光学系统120、以及用于连接成型工件的升降台130。光学系统120位于盛液槽110下方，并可照射光束图案使盛液槽110底面的一层光固化树脂被固化，固化后的光固化树脂将粘结在升降台130的底面。每次光学系统120照射光束图案致使一层光固化树脂固化后，升降台130都会略微上升以提拉成型的那层光固化树脂，并允许仍为液态的光固化树脂流入到盛液槽110的底部接触层和已固化树脂之间等待下一次照射。如此循环，将会得到逐层累加成型的三维工件。
[0005]在升降台130提升的过程中，已固化树脂之会离开盛液槽110底面，这需要克服很大的阻力。该阻力有两部分组成，一个是已固化树脂和接触层之间的粘合力，另一个是因为已固化树脂与盛液槽110底面的接触层之间没有空气间隙，已固化树脂被大气压力压在接触层上。在强大的阻力下，升降台130提升时可能会无法将已固化树脂一起提升，而是将部分固化的树脂留在盛液槽110底面，导致成型工件出现缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种光固化型3D打印装置，其能够更容易将已固化的光固化树脂一起提升而不破坏已固化树脂结构。
[0007]本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种光固化型3D打印装置，包括盛液槽和升降台。盛液槽用于盛放用于成型工件的液体光固化树脂，该盛液槽底部具有一接触层。升降台包括本体、第一驱动机构、升降载板、第二驱动机构、拉力传感器和控制器。第一驱动机构驱动该本体做升降运动。该升降载板与该接触层相对，用于承载成型工件，该升降载板一端枢设于该本体上，该升降载板的另一端为自由端。第二驱动机构设于该本体上，该第二驱动机构具有一升降部件，该升降部件连接该升降载板的另一端并可驱动该升降载板的该另一端单独上升或下降，使该升降载板呈倾斜状态。拉力传感器设于该升降部件上以检测该升降部件对该升降载板的该另一端施加的拉力。控制器控制该第一驱动机构和该第二驱动机构的动作，并根据该升降部件对该升降载板的该另一端施加的拉力与一个或多个阈值范围的关系控制该第二驱动机构驱动该升降载板的上升速度。
[0008]在本发明的一实施例中，在该升降台提拉已固化的光固化树脂时，该控制器先指令该第二驱动机构驱动该升降载板的该另一端上升一第一距离，使该升降载板带动该已固化的光固化树脂倾斜上拉以剥离该已固化的光固化树脂和该接触层，并在该已固化的光固化树脂与该接触层之间形成允许液体光固化树脂进入的间隙，且该控制器在该另一端上升的过程中或者完全上升之后指令该第一驱动机构驱动该本体上升一第二距离，使该已固化的光固化树脂完全离开该接触层。
[0009]在本发明的一实施例中，该控制器然后指令该第一驱动机构驱动该本体下降一第三距离，使该升降载板的该一端与该接触层之间形成适于曝光一层光固化树脂的间隙，且该控制器在该本体下降的过程中或者完全下降之后指令该第二驱动机构驱动该升降载板的该另一端下降该第一距离，使该升降载板保持水平。
[0010]在本发明的一实施例中，当该升降部件对该升降载板的该另一端施加的拉力落入各阈值范围时，该控制器指令该第二驱动机构驱动该升降载板的该另一端以与各阈值范围对应的速度上升，其中各阈值范围对应的速度不同。
[0011 ] 在本发明的一实施例中，该接触层为柔性材料。
[0012]在本发明的一实施例中，该接触层为不粘材料。
[0013]本发明还提出一种光固化型3D打印装置的升降台控制方法，包括在该升降台提拉已固化的光固化树脂时的以下步骤:
[0014]指令该第二驱动机构驱动该升降载板的该另一端上升一第一距离，使该升降载板带动该已固化的光固化树脂倾斜上拉以剥离该已固化的光固化树脂和该接触层，并在该已固化的光固化树脂与该接触层之间形成允许液体光固化树脂进入的间隙；
[0015]在该另一端上升的过程中或者完全上升之后指令该第一驱动机构驱动该本体上升一第二距离，使该已固化的光固化树脂完全离开该接触层。
[0016]在本发明的一实施例中，上述方法还包括:指令该第一驱动机构驱动该本体下降一第三距离，使该升降载板的该一端与该接触层之间形成适于曝光一层光固化树脂的间隙；在该本体下降的过程中或者完全下降之后指令该第二驱动机构驱动该升降载板的该另一端下降一第一距离，使该升降载板保持水平。
[0017]在本发明的一实施例中，在指令该第二驱动机构驱动该升降载板的该另一端上升该第一距离的过程中，当该升降部件对该升降载板的该另一端施加的拉力落入各阈值范围时，指令该第二驱动机构驱动该升降载板的该另一端以与各阈值范围对应的速度上升，其中各阈值范围对应的速度不同。
[0018]本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，通过对升降载板的提拉过程进行精细的控制，尤其是通过倾斜地提拉，使光固化树脂层与接触层之间的接触面积逐渐下降，随着接触面积的逐渐下降，二者之间的粘附力逐渐下降。因此相比直接水平地提拉升降载板的方式，本发明可以大大降低提拉过程中已固化树脂光固化树脂所受的拉力，从而大大降低其被破坏的风险。其次，本发明通过拉力传感器的拉力检测和速度控制，可以在拉力太大(此时光固化树脂层所受的压力也变大)时，通过降低提拉速度来避免剧烈的提拉，从而降低光固化树脂层被破坏的风险。
【附图说明】
[0019]为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的【具体实施方式】作详细说明，其中:
[0020]图1示出光固化型3D打印装置的基本结构。
[0021]图2A示出本发明一实施例的光固化型3D打印装置的升降台示意图。
[0022]图2B示出图2A所示升降台的侧视图。
[0023]图3示出