[发明专利]一种自动3D打印装置和方法

摘要

本发明涉及一种自动3D打印装置和方法，其中装置包括照射源、承载基板、树脂槽和自动预校正装置；所述照射源与自动预校正装置的控制系统连接；承载基板下方固定照射源；所述承载基板正对照射源的位置设置透光部；承载基板上方固定着树脂槽；承载基板与自动预校正装置的控制系统连接；自动预校正装置的上悬臂梁固定在升降调节机构上；自动预校正装置的成型托盘安装在所述上悬臂梁上；自动预校正装置的多个电动调节螺母设置在所述成型托盘与上悬臂梁之间；自动预校正装置的多个拉压力传感器设置在所述成型托盘与上悬臂梁之间，并安装在成型托盘的上表面。本发明提供的自动3D打印装置和方法，能够在开始打印前自动调平、自动校正开始打印位置。

主权项

1.一种自动3D打印装置，其特征在于，包括照射源、承载基板、树脂槽和自动预校正装置；

所述自动预校正装置包括：成型托盘、上悬臂梁、升降调节机构、控制系统、多个电动调节螺母和多个拉压力传感器；

所述照射源与自动预校正装置的控制系统连接；

承载基板下方固定照射源，照射源向上垂直投影；所述承载基板正对照射源的位置设置透光部；承载基板上方固定着树脂槽，所述树脂槽内能够盛装打印树脂；

树脂槽的底部采用膜结构密封，并且树脂槽的膜结构位于所述透光部上方；

承载基板与自动预校正装置的控制系统连接，通过控制系统调节承载基板的上表面的位置；

自动预校正装置的所述升降调节机构、所述多个电动调节螺母、所述多个拉压力传感器均与控制系统连接；

上悬臂梁固定在升降调节机构上，并能随升降调节机构上下移动，所述上悬臂梁能够伸到树脂槽内部的上方；

成型托盘安装在所述上悬臂梁上，并能在上悬臂梁和升降调节机构的带动下升降；

多个电动调节螺母设置在所述成型托盘与上悬臂梁之间，用于对安装在上悬臂梁上的成型托盘相对于树脂槽内部的打印树脂的下液面位置进行微调；

多个拉压力传感器设置在所述成型托盘与上悬臂梁之间，并安装在成型托盘的上表面。

2.根据权利要求1所述的自动3D打印装置，其特征在于，所述自动3D打印装置还包括蠕动装置，蠕动装置与控制系统连接，控制系统能够启动蠕动装置，将打印树脂从原料区泵送到树脂槽中。

3.根据权利要求2所述的自动3D打印装置，其特征在于，树脂槽下端侧方密封安装有压力传感器，压力传感器与控制系统连接。

4.根据权利要求3所述的自动3D打印装置，其特征在于，所述自动3D打印装置还包括下悬臂梁和铲刀，所述下悬臂梁的一端固定在升降调节机构上，另一端固定所述铲刀；所述下悬臂梁能够伸到成型托盘的正下方。

5.根据权利要求4所述的自动3D打印装置，其特征在于，所述上悬臂梁和下悬臂梁均为可伸缩结构，并且能够在控制系统的控制下转动。

6.根据权利要求5所述的自动3D打印装置，其特征在于，所述自动3D打印装置还包括网络模块，通过网络模块能够在非现场把需要打印的工件模型和需要打印的模型数量传输给控制系统。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的自动3D打印装置，其特征在于，所述多个电动调节螺母为至少三个电动调节螺母，且所述多个电动调节螺母不在一条直线上；所述多个拉压力传感器为至少三个拉压力传感器，且所述多个拉压力传感器不在一条直线上。

8.根据权利要求7所述的自动3D打印装置，其特征在于，成型托盘的上表面为长方形，所述多个电动调节螺母为四个电动调节螺母，分别设置在靠近成型托盘的四个角的位置处。

9.一种如权利要求1至8中任一项所述的自动3D打印装置的打印方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S21：通过自动3D打印装置的网络模块，接收需要打印的工件模型和需要打印的模型数量，在需要打印的工件模型的尺寸符合该自动3D打印装置的打印尺寸要求时，继续步骤S22；

步骤S22：控制系统通过密封安装在树脂槽下端侧方的压力传感器来检测树脂槽中打印树脂的量；如果该压力传感器检测到的压力值低于预设值，表明打印树脂的量不够，则控制系统启动蠕动装置，将打印树脂从原料区泵送到树脂槽中，直到树脂槽中打印树脂的量符合此次打印产生的耗材；

步骤S23：通过承载基板传来的热对树脂槽中的打印树脂进行加热，温度值达到要求为止；

步骤S24：如果需要获取经验值，开始打印前，控制系统通过调节升降调节机构的位置将成型托盘压到已调好水平面的树脂槽内底面上，使树脂槽内底面的膜结构发生少量形变；调节电动调节螺母，使得每个拉压力传感器上的压力值相同；控制系统按照预设步长调节升降调节机构的位置，升高成型托盘并静置，直到每个拉压力传感器上的稳定拉力总值与成型托盘的重力相同，则设定该位置为打印起始位置；从打印起始位置开始连续上抬成型托盘，根据各个拉压力传感器的拉力值动态变化情况，判断树脂槽底面的膜结构的老化程度，当判断树脂槽底面的膜结构无需更换时，执行步骤S25；

如果不需要获取经验值，开始打印前，将升降调节机构的位置调到Z0位置，查看各个拉压力传感器的压力值是否相同，如果这些拉压力传感器的压力值不同，则控制系统微调电动调节螺母，直到这些拉压力传感器的压力值相同为止；调节好电动调节螺母后，再将升降调节机构的位置直接调到Z1位置，查看各个拉压力传感器的拉力总值是否与成型托盘的重力值相同，如果不同，则微调电动调节螺母，直到这些拉压力传感器的拉力总值与成型托盘的重力值相同为止，并把该微调后的位置设为打印起始位置；最后从打印起始位置开始连续上抬成型托盘，并描绘各个拉压力传感器的拉力值动态变化情况，据此判断树脂槽底面的膜结构的老化程度，当判断树脂槽底面的膜结构无需更换时，执行步骤S25；

步骤S25：打印过程中，固化相应层模型后，通过升降成型托盘产生下一层的固化空间，并判断该层模型是否固化失败，如果是，则重新固化该层模型；如果连续两次固化失败，或者固化失败的总层数超过预设值，则该模型打印失败，否则该模型打印成功。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤S25中，如果该模型打印成功，在模型打印完成后，上升成型托盘，然后上悬臂梁和下悬臂梁联动转动，共同转动相同的角度，把成型托盘转到成品区上方，利用铲刀把模型成品铲到成品区，铲完打印成功的模型后，下悬臂梁收缩将铲刀收回，然后将成型托盘转到清洗区域进行清洗；

如果该模型打印失败，通过升降调节机构上升成型托盘，然后上悬臂梁和下悬臂梁联动转动，共同转动相同的角度，利用铲刀将打印失败的模型铲到废品区里；铲完打印失败的模型后，下悬臂梁收缩将铲刀收回，将成型托盘转到清洗区进行清洗，以将留在成型托盘下表面的部分模型残渣清洗干净。