制造三维物体的槽、系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及三维物体制造技术领域，具体涉及光敏树脂材料三维制造。
【背景技术】
[0002]立体光固化成形是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作，是目前比较常见的3d打印技术。光固化成形系统通常包括激光器、用于容纳光敏树脂的液槽，控制器以及一个可升降的物体支撑平台。把液态光敏树脂盛满在一个液槽中，通过紫外激光束在偏转镜作用下在液面上扫描，扫描的轨迹及光线的有无均由控制器来控制，光束照到的地方，液体就固化。成形开始时，支撑平台在液面下一个确定的深度，聚焦后的光斑在液面上指令逐点扫描，即逐点固化。当一层扫描完成后，未被照射的地方仍是液态树脂。然后升降台带动支撑平台下降一层高度，已固化成形的层面上又布满一层树脂，刮平器将粘度较大的树脂液面刮平，然后再进行下一层的扫描，使新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个三维物体制造完毕，得到一个三维实体。
[0003]树脂固化后，用新的树脂重新涂覆固化树脂层的一种方法是使支撑平台浸入至液态树脂中，支撑平台竖直地降到树脂液的表面之下大于预定的层厚的距离，以便以新的液体树脂涂覆固化后的层。该系统将支撑平台在树脂表面之下升高至一个层厚。过量的液体树脂流走并借助重力变平至单个层厚。在这之后，激光向工作表面施加能量。
[0004]过量的液体树脂流走和薄层变平的等待时间取决于几种因素而改变，包括可聚合液体的粘度，层厚，部件的结合形状，截面等等。树脂还可以使用刮刀来帮助变平，刮刀掠过树脂的表面，这与在容纳树脂的槽内通过重力使树脂工作面沉积和变平相比，这可更快地施加新树脂及移除过量的树脂。
[0005]但是，借助树脂流体自身重力并通过刮刀实现薄层变平的方法，仍然占去了三维物体制造过程的大部分时间，而且通过刮刀仍然难以获得层厚均匀的薄层用以确保物体的尺寸精度，这些影响因素加长了物体制造时间、降低了生产率、提高了制造成本。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种制造三维物体的系统的槽及其系统、方法，通过本发明能获得稳定的树脂液面，从而制备层厚均匀的三维物体薄层，同时还能减少树脂涂覆液面变平所需要的时间，从而提高三维物体的制造效率和制造精度。
[0007]本发明提供的三维物体制造系统包括激光器、槽、支撑平台和控制器，其中激光器发生用于固化树脂材料的激光，所述的激光根据三维物体的数据信息一层一层的固化相对应的树脂材料;槽用于容纳树脂材料，三维物体通过槽内的液体树脂实现制造;支撑平台，用于支撑三维物体的制造，并可以通过升降杆进行升降;控制器，用于控制所述槽内缸体树脂材料的补充和移除，激光的运动以及支撑平台的升降。
[0008]在更为具体的实施方案中，一种制造三维物体的槽，包括:
缸体，用于装盛液态树脂材料； 树脂补充缸，与缸体相互连通，用于补充缸体内液态树脂材料；
透光板，光束穿过所述透光板对缸体内树脂材料进行固化；
其中，透光板嵌在缸体部分顶端，缸体顶端的透光板区域外开有至少一气孔，用于向装盛有树脂材料的缸体内通入气体，在气孔关闭状态下，缸体与透光板形成密封空间。
[0009]进一步的，所述缸体还设有传感器，用于检测缸体内树脂液面高度情况。
[0010]进一步的，所述的传感器为红外探头。
[0011]进一步的，所述树脂补充缸开有至少一气孔，用于调节树脂补充缸内气压强度。
[0012]本发明还提供了一种三维物体制造的方法，在本发明提供的制造三维物体的系统中，从缸体顶端气孔向装盛有树脂材料的缸体内通入气体，并将树脂材料液面控制在设置高度，同时向树脂补充缸内通入气体使两者气压平衡，随后关闭缸体顶端气孔，在固化过程中调节树脂补充缸内气压向缸体内补充或者移除树脂材料，维持缸体内液面高度稳定，且新一层的涂覆液面能在气压作用下加速变平。
[0013]本发明的用于制造三维物体的系统中，槽包括用于装盛液态树脂材料缸体、与缸体连通的树脂补充缸、以及透光板，其中透光板嵌在缸体部分顶端，缸体顶端的透光板区域外开有至少一气孔，用于向装盛有树脂材料的缸体内通入气体，在气孔关闭状态下，缸体与透光板形成密封空间。树脂补充缸也开有气孔，可以向气孔输入气体来调节树脂补充缸内气压，从而使缸体和树脂补充缸内气压达到平衡，或者向缸体内补充和移除树脂材料。缸体还设有红外传感器，用于检测缸体内树脂液面高度情况并反馈给三维制造系统控制器，当缸体内树脂液面发生允许范围之外的变化时，控制器通过调节缸体内或者树脂补充缸体内的气压来实现液面调整。根据本发明的系统和方法，通过保持密封缸体内顶端稳定的气压，可以维持缸体内树脂液面的高度稳定，从而使制造过程中层与层之间厚度均匀，当制造系统开始新一层的涂覆时，液态树脂还可以在缸体内气压作用下加速流平，节省了大量时间，提高了效率，此外缸体内的气压层还能在树脂和缸体顶端以及透光板之间起到良好的隔离作用，避免了树脂材料粘结在缸体顶端壁上和透光板上。且系统使用的封闭的槽来制造三维物体，能有效防止光敏树脂材料挥发，从而减小有毒的挥发性气体对系统操作人员的伤害。
【附图说明】
[0014]图1表示的是根据本发明的制造三维物体系统结构示意图。
[0015]图2表示是根据本发明的一种缸体的侧视图。
【具体实施方式】
[0016]为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本发明的技术方案，以下将结合说明书附图和具体实施例做进一步详细说明。
[0017]图1是根据本发明的制造三维物体系统结构示意图，图2是图1中缸体的的侧视图。如图1图2所示，用于制造三维物体的系统包括激光器120，槽和支撑平台030，其中槽包括缸体020和树脂补充缸140。缸体020内装盛有液态树脂材料010，顶端嵌有与激