一种保持3D打印液面高度恒定的装置和方法与流程

一种保持3d打印液面高度恒定的装置和方法
技术领域
1.本技术属于3d打印技术领域，尤其是涉及一种应用于高精度光固化3d打印过程中的精度控制。


背景技术：

2.目前高精度光固化3d打印多采用光机在上、液槽在下的方案，其目的是可以采用更薄的离型膜，甚至采用自流平的方式，使图案更精准的投射到光敏树脂上，以便于得到更高的精度。采用光机在上的方案，打印平台会随着打印的进行，逐步降低、越来越多的浸入液槽中，如图1左边的图所示，打印开始时，刚开始打印的样品301体积小，排开的打印液体积少，刚开始打印时的离型膜或液面501高度较低，随着打印的继续，如图1右边的图所示，打印一段时间的样品302高度不断增大，打印平台2的支撑杆不断浸入液槽1内，排开液槽内的打印液4导致打印一定高度后的离型膜或液面502升高，使：1.原本处于焦面的刚开始打印时的离型膜或液面501偏离焦面，进一步导致投影图案模糊，使打印xy幅面内的精度大大降低；2.液面不断升高，增大了打印件高度z方向的误差。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中3d打印液面高度变化导致产生的上述误差的问题，从而提供一种保持3d打印液面高度恒定的装置和方法。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种保持3d打印液面高度恒定的装置，包括：液槽，用于存放打印液；打印平台，用于承载打印的样品，所述打印平台伸入于所述液槽内，并在打印升降装置的带动下能够升降；液面平衡块，伸入于所述液槽内；联动机构，分别连接所述打印平台和所述液面平衡块，能够在所述打印平台下降时带动所述液面平衡块升高；且所述打印平台的体积和所述液面平衡块的体积成对应关系，满足所述打印平台的下降而浸入打印液的体积等于所述液面平衡块升高而离开打印液的体积。
5.优选地，本发明的保持3d打印液面高度恒定的装置，所述联动机构包括：同步带；同步带安装组件；平衡块连接件；打印平台连接件；所述同步带安装在所述同步带安装组件上，所述同步带一侧沿第一方向活动时，另一侧沿第一方向反方向的第二方向活动；所述同步带一侧通过所述平衡块连接件连接所述液面平衡块，所述同步带另一侧通过所述打印平台连接件连接所述打印平台。
6.优选地，本发明的保持3d打印液面高度恒定的装置，所述同步带安装组件包括上端固定滑轮和下端固定滑轮；所述平衡块连接件和打印平台连接件均为连接杆。
7.优选地，本发明的保持3d打印液面高度恒定的装置，所述打印平台包括台板和垂直固定在所述台板一侧的升降段；所述升降段和所述液面平衡块均为柱形。
8.优选地，本发明的保持3d打印液面高度恒定的装置，所述升降段的横截面积为s1，所述液面平衡块的横截面积为s2，所述同步带一侧的移动速度为v1，另一侧的移动速度为v2；s1v1=
‑
s2v2。
9.优选地，本发明的保持3d打印液面高度恒定的装置，还包括平衡块升降导轨，所述平衡块升降导轨上设有滑块，所述滑块与所述平衡块连接件连接。
10.优选地，本发明的保持3d打印液面高度恒定的装置，所述滑块与所述平衡块连接件的连接处设有平衡器放松旋钮，用于松开平衡块连接件与同步带的连接。
11.优选地，本发明的保持3d打印液面高度恒定的装置，所述平衡块连接件与液面平衡块通过平衡器拆装旋钮连接。
12.优选地，本发明的保持3d打印液面高度恒定的装置，还包括打印平台z轴支撑板、打印平台z轴，所述打印平台通过所述打印平台z轴连接到所述打印平台z轴支撑板上；打印平台rx调平机构和打印平台ry调平机构固定于打印平台z轴的滑块上，打印平台z轴用于精确控制打印平台的位置。
13.一种保持3d打印液面高度恒定的方法，包括步骤：提供液面平衡块，伸入所述液槽内；并提供联动机构，分别连接所述打印平台和所述液面平衡块，能够在所述打印平台下降时带动所述液面平衡块升高；且所述打印平台的体积和所述液面平衡块的体积成对应关系，满足所述打印平台的下降而浸入打印液的体积等于所述液面平衡块升高而离开打印液的体积。
14.本发明的有益效果是：利用平衡块的体积平衡设备排液体积，确保3d打印过程中，无论打印平台升降多少，液面高度总维持在一个固定高度不变化，达到了：1.高精度3d打印（尤其是焦深10μm以内的高精度）时不离焦，确保打印件xy幅面内的精度；2.打印过程液面不变化，保证了打印件高度z方向的精度。
附图说明
15.下面结合附图和实施例对本技术的技术方案进一步说明。
16.图1是现有技术中3d打印机打印样品前、后打印平台位置及液面变化示意图；图2是本技术实施例的保持3d打印液面高度恒定的装置结构示意图；图3是本技术实施例的升降段和液面平衡块横截面结构示意图；图4是本技术实施例的保持3d打印液面高度恒定的装置三维结构示意图。
17.图中的附图标记为：
1液槽2打印平台4打印液6液面平衡块7上端固定滑轮8下端固定滑轮9同步带10平衡块连接件11打印平台连接件16平衡器放松旋钮17平衡块升降导轨18滑轮支撑杆20平衡器拆装旋钮21台板22升降段23打印平台ry调平机构；24z轴支撑板；25打印平台rx调平机构26打印平台z轴轴27打印平台拆装旋钮301刚开始打印的样品302打印一段时间的样品501刚开始打印时的离型膜或液面502打印一定高度后的离型膜或液面。
具体实施方式
18.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
19.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
20.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
21.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术的技术方案。
实施例
22.本实施例提供一种保持3d打印液面高度恒定的装置，如图2所示，包括：液槽1，用于存放打印液；打印平台2，用于承载打印的样品，所述打印平台2伸入于所述液槽1内，并在打印升降装置的带动下能够升降；液面平衡块6，伸入于所述液槽1内；联动机构，分别连接所述打印平台2和所述液面平衡块6，能够在所述打印平台2下降时带动所述液面平衡块6升高；且所述打印平台2的体积和所述液面平衡块6的体积成对应关系，满足所述打印平台2的下降而浸入打印液的体积等于所述液面平衡块6升高而离开打印液的体积。
23.本实施例的保持3d打印液面高度恒定的装置，如图2所示，由于打印平台的下降而浸入打印液的体积等于所述液面平衡块升高而离开打印液的体积，确保3d打印过程中，无论打印平台升降多少，液面高度总维持在一个固定高度不变化。
24.优选地，本实施例的保持3d打印液面高度恒定的装置，如图2所示，所述联动机构包括：同步带9；同步带安装组件；平衡块连接件10；打印平台连接件11；所述同步带9安装在所述同步带安装组件上，所述同步带9一侧沿第一方向活动时，另一侧沿第一方向反方向的第二方向活动；所述同步带9一侧通过所述平衡块连接件10连接所述液面平衡块6，所述同步带9另一侧通过所述打印平台连接件11连接所述打印平台2。
25.优选地，本实施例的保持3d打印液面高度恒定的装置，如图2所示，所述同步带安装组件包括上端固定滑轮7和下端固定滑轮8；所述平衡块连接件10和打印平台连接件11均为连接杆。
26.优选地，本实施例的保持3d打印液面高度恒定的装置，如图3所示，所述打印平台2包括台板21和垂直固定在所述台板21一侧的升降段22；所述升降段22和所述液面平衡块6均为柱形，在该设置下，更加容易计算升降段22和液面平衡块6单位高度的体积，便于联动。如图3所示，所述升降段22的横截面积为s1，所述液面平衡块6的横截面积为s2，所述同步带9一侧的移动速度为v1，另一侧的移动速度为v2；满足s1v1=
‑
s2v2时，满足所述打印平台2的下降而浸入打印液的体积等于所述液面平衡块6升高而离开打印液的体积。
27.优选地，本实施例的保持3d打印液面高度恒定的装置，如图4所示，还包括平衡块升降导轨17，所述平衡块升降导轨17上设有滑块，所述滑块与所述平衡块连接件10连接。能
够保证液面平衡块6升降运动的平稳和精度。
28.优选地，本实施例的保持3d打印液面高度恒定的装置，如图4所示，所述滑块与所述平衡块连接件10的连接处设有平衡器放松旋钮16，用于松开平衡块连接件10与同步带9的连接。该设置用于解决打印平台2下降到最低处而液面平衡块6上升到最高处时，导致的打印完样品后取出打印平台2操作困难的问题。
29.优选地，本实施例的保持3d打印液面高度恒定的装置，如图4所示，所述平衡块连接件10与液面平衡块6通过平衡器拆装旋钮20连接。该结构使液面平衡块6可拆卸，在安装液槽1时，可以根据具体情况，安装或者拆卸液面平衡块6，避免安装困难。
30.优选地，本实施例的保持3d打印液面高度恒定的装置，如图4所示，还包括打印平台z轴支撑板24、打印平台z轴26，所述打印平台2通过所述打印平台z轴26连接到所述打印平台z轴支撑板24上；打印平台rx调平机构25和打印平台ry调平机构23固定于打印平台z轴26的滑块上，打印平台z轴26用于精确控制打印平台2的位置。
31.优选地，本实施例的保持3d打印液面高度恒定的装置，如图4所示，还包括滑轮支撑杆18，滑轮支撑杆18相对于打印平台z轴支撑板24固定，滑轮支撑杆18一上一下布置上端固定滑轮7和下端固定滑轮8（图中被遮挡），然后同步带9安装在两个滑轮之间。
32.优选地，本实施例的保持3d打印液面高度恒定的装置，如图4所示，还在打印平台z轴26上通过打印平台拆装旋钮27固定打印平台2，提供一种打印平台2可拆装结构。
33.本实施例提供一种保持3d打印液面高度恒定的方法，包括步骤：提供液面平衡块6，伸入所述液槽1内；并提供联动机构，分别连接所述打印平台2和所述液面平衡块6，能够在所述打印平台2下降时带动所述液面平衡块6升高；且所述打印平台2的体积和所述液面平衡块6的体积成对应关系，满足所述打印平台2的下降而浸入打印液的体积等于所述液面平衡块6升高而离开打印液的体积。
34.以上述依据本技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。