本發(fā)明涉及一種雙向剝離的3d打印機(jī)及3d打印方法。

背景技術(shù)：

1、上拉式光固化3d打印機(jī)由于體積小和價(jià)格低，得到快速推廣，3d打印產(chǎn)品是由多個(gè)堆疊在一起的固化層所形成，在上拉式光固化3d打印機(jī)中，需要設(shè)置離型膜，以使在打印過(guò)程中，每個(gè)固化層能夠順利地與離型膜的表面進(jìn)行剝離，并向上提升一個(gè)打印高度，使打印能夠持續(xù)進(jìn)行。

2、當(dāng)完成一個(gè)固化層的打印后，固化層會(huì)同時(shí)附著于打印平臺(tái)的底面以及離型膜的表面，當(dāng)打印平臺(tái)向上提升時(shí)，首先需要使固化層向上提升以完成與離型膜的剝離，再使未固化的光敏樹(shù)脂填充到固化層與離型膜之間，但是由于離型膜與固化層之間會(huì)形成密封區(qū)域，導(dǎo)致在固化層與離型膜的剝離過(guò)程中，需要克服離型膜與固化層之間所產(chǎn)生的低壓區(qū)，使得固化層與離型膜不易剝離。

3、為加快固化層與離型膜剝離速度，產(chǎn)生了傾斜剝離方法，傾斜剝離方法就是在向上提升打印平臺(tái)時(shí)，同時(shí)將料槽產(chǎn)生傾斜，使離型膜從固化層的一側(cè)產(chǎn)生一個(gè)剝離缺口，隨著剝離缺口的逐漸擴(kuò)大，最終使得離型膜與固化層完全剝離。

4、傾斜剝離方法雖然能夠加快固化層與離型膜的剝離，但在傾斜狀態(tài)下，光敏樹(shù)脂易于溢出料槽，為避免光敏樹(shù)脂的溢出，需要加大料槽的深度或降低料槽的盛液量，同時(shí)由于傾斜，會(huì)使光敏樹(shù)脂產(chǎn)生大幅度的晃動(dòng)，擴(kuò)大了光敏樹(shù)脂與空氣的接觸面積，易于使空氣混雜到光敏樹(shù)脂中，影響產(chǎn)品模型的打印質(zhì)量。

5、因此，如何加快固化層與離型膜的剝離，以提高打印效率，仍是光固化3d打印技術(shù)中的一個(gè)需要繼續(xù)完善的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為提高模型打印時(shí)，固化層與離型膜的剝離速度，提高打印效率，本技術(shù)首先公開(kāi)了一種雙向剝離的3d打印機(jī)，其包括一工作臺(tái)和一樹(shù)脂泵，在工作臺(tái)上安裝有一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有一沿豎直方向延伸的滾珠絲桿和嚙合在滾珠絲桿上的連接臂，連接臂的自由端形成為工作端，在該工作端上可拆卸地安裝有一打印平臺(tái)，打印平臺(tái)的下表面形成為工作面，連接臂能夠帶動(dòng)打印平臺(tái)在豎直方向上往復(fù)移動(dòng)；在該打印平臺(tái)上開(kāi)設(shè)有一導(dǎo)液孔，導(dǎo)液孔貫穿打印平臺(tái)的上下兩側(cè)，導(dǎo)液孔的上端形成為進(jìn)液口，導(dǎo)液孔的下端形成為出液口；

2、料槽固定安裝在工作臺(tái)上，該樹(shù)脂泵的進(jìn)口連通該料槽的內(nèi)腔，樹(shù)脂泵的出口連通該進(jìn)液口；模型粘結(jié)在打印平臺(tái)上，在模型內(nèi)形成有一脫膜孔，該脫膜孔的上端連通該出液口，該脫膜孔至少向下貫穿一個(gè)固化層；

3、當(dāng)完成一個(gè)脫膜孔貫穿的固化層后，在樹(shù)脂泵的驅(qū)動(dòng)下，料槽內(nèi)地光敏樹(shù)脂能夠被送入到導(dǎo)液孔內(nèi)，使離型膜沿脫膜孔的下端邊緣由內(nèi)向外與固化層進(jìn)行剝離。

4、在模型打印過(guò)程中，當(dāng)完成一個(gè)固化層的打印后，通過(guò)樹(shù)脂泵將料槽內(nèi)的光敏樹(shù)脂注入到導(dǎo)液孔內(nèi)，然后再進(jìn)入到模型內(nèi)的脫膜孔內(nèi)，在脫膜孔內(nèi)光敏樹(shù)脂的推動(dòng)下，離型膜從脫膜孔的邊緣開(kāi)始剝離，在離型膜與固化層之間形成內(nèi)剝離口，光敏樹(shù)脂同時(shí)進(jìn)入到內(nèi)剝離口中，隨著光敏樹(shù)脂的不斷注入，內(nèi)剝離口持續(xù)擴(kuò)大并向外擴(kuò)張；同時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)經(jīng)打印平臺(tái)向上提升模型，能夠使離型膜沿固化層的外側(cè)邊緣同步開(kāi)始剝離，并在離型膜與固化層之間形成外剝離口，隨著模型的提升，外剝離口持續(xù)擴(kuò)大并向內(nèi)擴(kuò)張，形成內(nèi)外雙向的剝離方式，直到外剝離口與內(nèi)剝離口相互連通，使得離型膜與固化層完全剝離。由于能夠從內(nèi)外兩個(gè)方向同時(shí)剝離離型膜，提高了離型膜的剝離速度，從而能夠提高打印速度。

5、具體地，該打印平臺(tái)包括本體和可拆卸地安裝在本體下端的模型板，模型板的下表面形成為工作面，模型粘結(jié)在該工作面上；該導(dǎo)液孔包括設(shè)置在本體內(nèi)的上液孔和設(shè)置在模型板內(nèi)的下液孔，一導(dǎo)液管由上向下經(jīng)上液孔密封地插入到下液孔內(nèi)，樹(shù)脂泵的出口連通該導(dǎo)液，脫膜孔的上端連通該下液孔。利用導(dǎo)液管能夠方便地經(jīng)管道連接到樹(shù)脂泵的出口。優(yōu)選采用螺紋方式將導(dǎo)液管旋擰在打印平臺(tái)上。

6、進(jìn)一步，該下液孔為一臺(tái)階孔，該臺(tái)階孔的大孔朝向上方，導(dǎo)液管的下端密封地抵壓在該臺(tái)階孔的臺(tái)階面上。利用臺(tái)階孔，以避免由于誤操作，使得導(dǎo)液管向下伸出導(dǎo)液孔，當(dāng)導(dǎo)液管向下伸出導(dǎo)液孔后，在打印的初始階段，打印平臺(tái)與離型膜之間的距離較為狹小，易于使導(dǎo)液管抵壓在離型膜上，對(duì)離型膜造成損失或直接刺破離型膜，造成離型膜的浪費(fèi)。

7、具體地，該連接臂遠(yuǎn)離滾珠絲桿的一端具有兩個(gè)沿水平方向間隔設(shè)置的卡持臂，兩個(gè)卡持臂朝遠(yuǎn)離滾珠絲桿的方向延伸且相互平行，兩個(gè)卡持臂之間形成一平臺(tái)容納腔，該平臺(tái)容納腔具有背離滾珠絲桿的開(kāi)口，對(duì)應(yīng)于每個(gè)卡持臂，在打印平臺(tái)相對(duì)的兩側(cè)分別設(shè)置有一卡槽，打印平臺(tái)插入到該平臺(tái)容納腔中，并使每個(gè)卡持臂均插入到所對(duì)應(yīng)的卡槽內(nèi)，每一卡持臂均經(jīng)螺栓固定在打印平臺(tái)上。

8、該設(shè)計(jì)中，利用卡持臂將打印平臺(tái)安裝到連接臂上，從而將打印平臺(tái)的頂部空出，便于樹(shù)脂泵的出口能夠經(jīng)過(guò)管道連通導(dǎo)液孔。

9、進(jìn)一步，為便于整體移動(dòng)3d打印機(jī)，該樹(shù)脂泵固定安裝在工作臺(tái)的內(nèi)腔中。

10、其次，本技術(shù)還公開(kāi)了一種3d打印方法，其采用上述任一項(xiàng)所述的雙向剝離的3d打印機(jī)進(jìn)行，該3d打印方法包括如下步驟：

11、(1)在待打印模型的3d建模完成后，計(jì)算出具有設(shè)定直徑的呈圓柱狀的成孔區(qū)域，該成孔區(qū)域至少能夠延伸到待打印模型的一個(gè)外端面處，將該外端面作為模型打印時(shí)的起始面；待打印模型由n個(gè)固化層構(gòu)成，成孔區(qū)域由起始面向下延伸n-m個(gè)固化層，n＞m；

12、(2)以該外端面為起始面打印待打印模型，在模型的固化層的打印過(guò)程中，在成孔區(qū)域內(nèi)形成脫膜孔，該脫膜孔向上連通導(dǎo)液孔；脫膜孔向下貫穿位于最下側(cè)的固化層的下端面；

13、每打印完一個(gè)固化層，將打印平臺(tái)向上提升，同時(shí)啟動(dòng)樹(shù)脂泵，將料槽內(nèi)的光敏樹(shù)脂送入到導(dǎo)液孔，然后進(jìn)入到脫膜孔內(nèi)，使離型膜沿脫膜孔的邊緣向外剝離，直到固化層與離型膜完全剝離，導(dǎo)液孔內(nèi)的光敏樹(shù)脂返回到料槽內(nèi)；

14、持續(xù)打印固化層，直到完成n-m個(gè)固化層的打??；

15、在相鄰兩個(gè)固化層的打印間隔時(shí)間內(nèi),樹(shù)脂泵暫停工作；

16、(3)完成最后m個(gè)固化層的打印。

17、采用本技術(shù)中的3d打印方法來(lái)打印3d產(chǎn)品的模型時(shí)，在前n-m個(gè)固化層的打印過(guò)程中，每完成一個(gè)固化層的打印后，通過(guò)樹(shù)脂泵將料槽內(nèi)的光敏樹(shù)脂注入到導(dǎo)液孔內(nèi)，然后再進(jìn)入到模型內(nèi)的脫膜孔內(nèi)，在脫膜孔內(nèi)光敏樹(shù)脂的推動(dòng)下，離型膜從脫膜孔的邊緣開(kāi)始剝離，在離型膜與固化層之間形成內(nèi)剝離口，隨著光敏樹(shù)脂的不斷注入，內(nèi)剝離口持續(xù)擴(kuò)大并向外擴(kuò)張；同時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)經(jīng)打印平臺(tái)向上提升模型，使離型膜沿固化層的外側(cè)邊緣同步開(kāi)始剝離，并在離型膜與固化層之間形成外剝離口，隨著模型的提升，外剝離口持續(xù)擴(kuò)大并向內(nèi)擴(kuò)張，形成內(nèi)外雙向的剝離方式，直到外剝離口與內(nèi)剝離口相互連通，使得離型膜與固化層完全剝離。由于能夠從內(nèi)外兩個(gè)方向同時(shí)對(duì)離型膜進(jìn)行剝離，提高了離型膜的剝離速度，從而能夠提高打印速度。

18、最后的m個(gè)固化層在打印時(shí)，根據(jù)不同的需要采用不同的處理方式，當(dāng)導(dǎo)液孔向下貫穿位于模型最下側(cè)的固化層時(shí)，并不影響模型的外觀(guān)以及使用功能時(shí)，可以繼續(xù)采用內(nèi)外雙向的剝離方式來(lái)完成離型膜與最后的m個(gè)固化層的剝離。但是當(dāng)導(dǎo)液孔向下貫穿位于模型最下側(cè)的固化層時(shí)，會(huì)對(duì)模型的外觀(guān)或者使用功能造成不良影響時(shí)，建議仍采用傳統(tǒng)的方式來(lái)完成離型膜與最后的m個(gè)固化層的剝離，即導(dǎo)液孔向下不進(jìn)入到最后的m個(gè)固化層內(nèi)，利用最后的m個(gè)固化層來(lái)完成對(duì)導(dǎo)液孔的封閉，并在完成模型的打印后，將模型從打印平臺(tái)上取下后，將滯留在導(dǎo)液孔的光敏樹(shù)脂由位于起始面的孔口倒出，并清理導(dǎo)液孔。

19、具體地，脫膜孔呈直線(xiàn)狀，膜脫孔與豎直方向之間的夾角為0-20°。當(dāng)膜脫孔與豎直方向之間的夾角為0°時(shí)，脫膜孔沿豎直方向延伸。在模型的具體打印過(guò)程中，可以根據(jù)模型的形狀設(shè)置脫膜孔的傾斜角度，但盡量使脫膜孔與豎直方向之間的夾角趨向于0°，以使光敏樹(shù)脂能夠順利地沿脫膜孔向下流動(dòng)。

20、進(jìn)一步，為避免由于脫膜孔內(nèi)光敏樹(shù)脂的壓力導(dǎo)致模型產(chǎn)生裂紋或破裂，成孔區(qū)域的設(shè)定直徑較脫膜孔的內(nèi)徑≥10mm。該設(shè)計(jì)使得脫膜孔的壁厚至少具有5mm，使得脫膜孔的區(qū)域具有較高的強(qiáng)度，能夠承受增離型膜在剝離過(guò)程中，脫膜孔內(nèi)光敏樹(shù)脂的壓力。

21、具體地，脫膜孔的內(nèi)徑為5-20mm。脫膜孔的內(nèi)徑不宜太小，脫膜孔的內(nèi)徑太小時(shí)，不但會(huì)增大光敏樹(shù)脂的阻力，還會(huì)導(dǎo)致光敏樹(shù)脂在脫膜孔內(nèi)凝固，從而堵塞脫膜孔。脫膜孔的內(nèi)徑也不宜太大，脫膜孔太大時(shí)，易于導(dǎo)致模型的強(qiáng)度不足，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

22、進(jìn)一步，m個(gè)固化層的總厚度為1-5mm，脫膜孔不貫穿該m個(gè)固化層。利用位于最下側(cè)的m個(gè)固化層形成一個(gè)封閉層，該封閉層用于將脫膜孔的下端封閉，以保證模型外觀(guān)的完整性，在打印最后m個(gè)固化層時(shí)，離型膜與固化層的剝離仍采用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行剝離，僅僅依靠打印平臺(tái)的上升來(lái)完成離型膜與固化層的剝離。