一种3D打印机的制作方法

一种3d打印机
技术领域
1.本技术涉及3d打印技术领域，尤其是涉及一种光固化3d打印机。


背景技术：

2.3d打印机将计算机辅助设计与材料加工成型技术相结合，通过控制系统和编程软件将各种材料逐层堆积成实体制品，制品在打印机上自下而上地堆积形成；3d打印机的光学投影装置透过料槽投影制品各层的投影图像，光学投影装置在料槽内的固定高度处形成一个投影面，使3d打印溶胶在光照下根据各层的投影图像逐层凝固。受到光学投影装置在投影面上的分辨率的影响，固化的3d打印溶胶会在成型面上形成一个个像素块，这使得在打印一些外轮廓面为曲面或者截面连续变化的三维打印制品时，三维打印制品的外轮廓曲面呈锯齿状不连续过度（参见图6所示），影响制品的美观和质量；若提高光学投影装置的分辨率，则打印机的成本将非常高昂。


技术实现要素：

3.本技术的目的是解决现有技术中三维打印制品的曲面外轮廓边缘为锯齿状的问题。
4.为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种3d打印机，包括：用于盛放3d打印溶胶溶液的料槽、可上下移动地设置在所述的料槽的上方的打印平台和设置在所述的料槽下方的光学投影装置，所述的料槽的底部具有允许所述的光学投影装置投射的光线透过的透光部，所述的打印平台具有可使3d打印溶胶附着并固化成型的下表面，所述的3d打印机还包括与所述的打印平台传动连接的振动电机，所述的振动电机用于驱动所述的打印平台振动以形成一振动的成型面
5.在上述技术方案中，进一步优选的，所述的振动电机的主振动方向平行于所述的下表面所在的平面。
6.在上述技术方案中，进一步优选的，所述的振动电机的主振动方向垂直于所述的下表面所在的平面。
7.在上述技术方案中，进一步优选的，所述的振动电机的振幅为1-7mm。
8.在上述技术方案中，进一步优选的，所述的振动电机的振幅小于等于所述的光学投影装置在投影面上的像素距离。
9.在上述技术方案中，进一步优选的，所述的光学投影装置为光机或lcd投影装置。
10.在上述技术方案中，进一步优选的，所述的3d打印机还包括机架，所述的机架包括支撑臂以及驱动所述的支撑臂上下移动的升降机构，所述的振动电机固定连接在所述的支撑臂上，且所述的振动电机的振动头与所述的打印平台传动连接。
11.在上述技术方案中，进一步优选的，所述的料槽设置在工作台上，所述的工作台与所述的机架不接触。
12.本技术与现有技术相比获得如下有益效果：本技术在打印平台上设置能够振动打
印平台的振动电机，打印平台的下表面在制品逐层成形的过程中不断快速、轻微地晃动，使三维打印制品的边缘被模糊化处理，从而提高三维打印制品表面的光洁度，有效克服曲面轮廓的锯齿问题。
附图说明
13.图1为本技术实施例提供的一种3d打印机的示意性结构图；
14.图2为本技术实施例提供的一种3d打印机在打印工作时的示意性结构图；
15.图3为本技术实施例中，成型面上的光固化图形的示意图（振动电机未启动时）；
16.图4为本技术实施例中，成型面上的光固化图形的示意图（振动电机启动时）；
17.图5为本技术实施例中，三维打印制品的示意图；
18.图6为现有技术中三维打印制品的锯齿状曲面轮廓的示意图；
19.其中：1、机架；2、振动电机；3、打印平台,31、下表面；4、料槽；5、光学投影装置；6、工作台；7、投影图像；8像素块。
具体实施方式
20.为详细说明申请的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对发明的各种示例性实施例或实施方式的详细说明。然而，各种示例性实施例也可以在没有这些具体细节或者在一个或更多个等同布置的情况下实施。此外，各种示例性实施例可以不同，但不必是排他的。例如，在不脱离发明构思的情况下，可以在另一示例性实施例中使用或实现示例性实施例的具体形状、构造和特性。
21.本技术所述的“上”、“下”按照图1所示的上、下。诸如“在
……
下”、“下”、“在
……
上”、“上”等的空间相对术语，由此来描述如附图中示出的一个元件与另一(其它)元件的关系。空间相对术语意图包括设备在使用、操作和/或制造中除了附图中描绘的方位之外的不同方位。
22.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。
23.本技术实施例提供一种下照式3d打印机，如图1、2示，该打印机包括：机架1、振动电机2、打印平台3、料槽4和光学投影装置5，打印平台3设置在料槽4的上方，光学投影装置5设置在料槽4的下方。光学投影装置5可以选用光机或lcd投影设备。
24.打印平台3与振动电机2传动连接。如图1、2所示，机架1包括支撑臂11以及升降机构（图中未示出），支撑臂11通过升降机构可以实现上下垂直升降。振动电机2固定连接在支撑臂11上，振动电机2的振动头与打印平台3传动连接，这里的传动连接可以是固定连接或者是相互抵接。当振动电机启动时，打印平台3可以在一定频率一定振幅范围内振动。
25.料槽4用于盛放和储存3d打印溶胶溶液，料槽4的底部具有供光学投影装置5投射的光线穿透的透光部41。料槽4设置在工作台6上，光学投影装置5连接在工作台6上，并且位于料槽4的下侧，工作台6与机架1互不接触，当振动电机2启动时，除了打印平台3振动，料槽
4和光学投影装置5不受影响。
26.打印平台3具有供3d打印溶胶附着并成型的下表面31，在打印过程中打印平台3随支撑臂11逐渐上升，光学投影装置5投射的光线穿过料槽4后，将距离料槽4底部的3d打印溶胶在成型面上不断成型固化，随着打印平台3的不断上升，3d打印溶胶不断固化堆叠，这个与3d打印溶胶临界的固态面我们定义为成型面。
27.在打印平台3处于静态时，成型面是一个固定的水平面。而当振动电机启动时，振动电机2的振动头驱动打印平台3震动，使得打印平台3的下表面31上下或者左右来回振动，形成一振动的成型面，3d打印溶胶在该振动的成型面上光照固化时，在投影图案的轮廓边界会被模糊，使轮廓边界过度光滑，消除锯齿。
28.在本技术中，振动电机2的振动频率为500-30000转/分钟，振动电机2快速的振动频率提高了打印平台3的晃动速度，达到羽化投影图像7的边缘的目的。振动电机2的振幅可以根据打印机的分辨率、投影距离等进行选择，振幅越大牺牲的精度越大，本实施例以振动电机2的主振动方向平行于下表面31所在的平面为例，说明振动电机参数的选择。本实施例中，振动电机的振幅选择1mm，接近于光学投影装置5在成型面上的像素距离。如图3所示，光学投影装置5在成型面上的投影由一个一个像素块8拼成，像素块8的边长为d，在不影响制品最终成型的尺寸和精度的条件要求下，振幅应选择小于或接近d的振动电机。三维打印制品的边缘在打印平台3高速、连续和小距离的晃动下变得平滑和自然，表面光洁度提高的制品更加的美观、自然，参见图4、5，特别适合对精度要求不高但对表面光洁度要求较高的曲面产品，如手办、工艺品等。
29.图3、4中的w1平面为平行于一个打印层的水平面，从图3中可以看出，当振动电机2不启动时，光学投影装置5直接投影在打印平台3上，受到光学投影装置5分辨率的影响，光学投影装置5投影在成型面上的投影图像7的边缘呈锯齿状，按照投影图像7形成的制品边缘也为锯齿状，制品的表面光洁度低。如图4所示，当连接打印平台3的振动电机2启动时，打印平台3在振动电机2的作用下不断快速、小距离地晃动，成型固化区域不再是固化的，而是在三维打印制品的边缘区形成光照弱化的内外衔接区域，该衔接区起到渐变和过度的作用从而达到自然衔接的效果，三维打印制品的边缘在打印平台3的振动过程中被羽化平滑，形成的制品的边缘变得光滑。从三维打印制品整体上来看，不管是在同一个打印层的边缘轮廓来说，还是从多个堆叠的打印层形成的轮廓面来说，像素与像素间的连接过度都更平滑，各个相邻的打印层的连接处也平滑、自然，提高了制品的表面光洁度，参见图5。
30.以上显示和描述了本技术的基本原理、主要特征和本技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下，本技术还会有各种变化和改进，本技术要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。