光固化组件以及上拉式3D打印机的制作方法

光固化组件以及上拉式3d打印机
技术领域
1.本技术涉及3d打印领域，具体而言，涉及一种光固化组件以及上拉式3d打印机。

背景技术：

2.在相关的技术领域中，光固化3d打印技术主要分为sla(stereolithography、立体光刻技术)、dlp(digital light processing，数字光处理技术)、lcd(liquid crystal display，液晶掩膜技术)、mjp(multi jet printing，多喷射打印技术)。光固化3d打印技术是目前世界上应用最广，体系最成熟的一种3d打印技术。被广泛用于手办、模具制造、珠宝、结构设计原型验证、工业小批量制造等领域。
3.目前市场上绝大多数lcd打印机为上拉式打印机，需要在lcd屏幕的下方设置面光源，但是面光源长时间工作会产生大量的热，由于3d打印机的内部空间有限，散热条件不佳，高温容易使得lcd屏幕产生不同程度的畸变，从而影响lcd屏幕的使用性能，进而影响3d打印产品的生产质量。

技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种光固化组件以及上拉式3d打印机，能够有效减少光源产生的热量，以提高3d打印产品的生产质量。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种光固化组件，应用于上拉式3d打印机，包括激光器、第一多面反射件、第二多面反射件、一个或者多个反射镜以及液晶屏，激光器用于发出对光敏材料进行固化的光线；第一多面反射件设置于激光器的出光侧并可相对激光器旋转；第二多面反射件设置于第一多面反射件的出光侧并可相对第一多面反射件旋转，且转轴与第一多面反射件的转轴不共面；反射镜设置于第二多面反射件的出光侧，用于反射第二多面反射件出射的光线；液晶屏设置于反射镜的出光侧，并选择性地透射至少部分反射镜出射的光线，以对光敏材料进行光固化；其中，激光器位于液晶屏入光侧的周向上。
6.基于上述实施例，激光器发射的光线照射至第一多面反射件，第一多面反射件旋转，使得第一多面反射件出射光线照射至第二多面反射件表面，以使得激光器出射的光线，某一时间段内，在第二多面反射件表面形成一条线性轨迹；第二多面反射件旋转，使得第二多面反射件照射至反射镜表面，某一时间段内，以使得第一多面反射件出射的光线在反射镜表面形成面性轨迹，并通过反射镜反射至液晶屏的入光侧，控制液晶屏的液晶选择性偏转，从而可以对指定区域的光敏材料进行固化，以形成3d打印产品，相较于在液晶屏下方设置面光源，激光器的光强分布均匀，从而可以提高光固化的效率，并且由于激光器的发热量更小，可以使得液晶屏的受热更小，从而可以防止液晶屏因为高温产生畸变，以提高3d打印产品的生产质量，还可以延长上拉式3d打印机的使用寿命。
7.第二方面，本技术实施例还提供了一种上拉式3d打印机，包括光固化组件、支撑件、储料件以及移动平台；支撑件包括箱体以及设置于箱体上的机架，箱体具有容纳腔以及与容纳腔连通的出光口，液晶屏与箱体连接，且设置于出光口处，激光器、第一多面反射件、
第二多面反射件以及反射镜均设置于容纳腔内；储料件与机架连接，设置于液晶屏的出光侧，用于储存光敏材料；移动平台与机架滑动连接，且能向靠近或远离储料件的方向运动。
8.基于上述实施例，通过控制液晶屏的液晶翻转，从而控制激光照射至储料件上的区域，以使得对应区域内的光敏材料固化并形成特定形状的层状结构，随着移动平台往复地向远离或靠近储料件的方向运动，以使得多层层状结构由上而下依次堆叠，最终形成3d打印产品。
9.基于本技术的一种光固化组件，应用于上拉式3d打印机，包括激光器、第一多面反射件、第二多面反射件、一个或者多个反射镜以及液晶屏，激光器用于发出对光敏材料进行固化的光线；第一多面反射件设置于激光器的出光侧并可相对激光器旋转；第二多面反射件设置于第一多面反射件的出光侧并可相对第一多面反射件旋转，且第二多面反射件的转轴与第一多面反射件的转轴不共面；反射镜设置于第二多面反射件的出光侧，用于反射第二多面反射件出射的光线；液晶屏设置于反射镜的出光侧，并选择性地透射至少部分反射镜出射的光线，以对光敏材料进行光固化；其中，激光器位于液晶屏入光侧的周向上；激光器发射的光线照射至第一多面反射件，第一多面反射件旋转，使得第一多面反射件出射光线照射至第二多面反射件表面，以在第二多面反射件表面形成线性点阵，第二多面反射件旋转，使得第二多面反射件照射至反射镜表面，以在反射镜表面形成面性点阵，并通过反射镜反射至液晶屏的入光侧，控制液晶屏的液晶选择性偏转，从而可以对指定区域的光敏材料进行固化，以形成3d打印产品，相较于在液晶屏下方设置面光源，激光器的光强分布均匀，从而可以提高光固化的效率，并且由于激光器的发热量更小，可以使得液晶屏的受热更小，从而可以防止液晶屏因为高温产生畸变，以提高3d打印产品的生产质量，还能延长上拉式3d打印机的使用寿命。
附图说明
10.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
11.图1为本技术一种实施例中的光固化组件的结构示意图；
12.图2为本技术又一种实施例中的光固化组件的结构示意图；
13.图3为本技术一种实施例中的上拉式3d打印机的结构示意图；
14.图4为本技术一种实施例中的上拉式3d打印机的内部结构示意图。
15.附图标记：1、光固化组件；11、激光器；12、第一多面反射件；13、第二多面反射件；14、反射镜；15、液晶屏；2、上拉式3d打印机；21、支撑件；211、箱体；212、容纳腔；213、出光口；214、安装口；215、散热口；216、机架；22、储料件；23、移动平台。
具体实施方式
16.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
17.本技术实施例的光固化组件1，应用于上拉式3d打印机2，光固化组件1包括激光器11、第一多面反射件12、第二多面反射件13、一个或者多个反射镜14以及液晶屏15，激光器11用于发出对光敏材料进行固化的光线；第一多面反射件12设置于激光器11的出光侧并可相对激光器11旋转；第二多面反射件13设置于第一多面反射件12的出光侧并可相对第一多面反射件12旋转，且第二多面反射件13的转轴与第一多面反射件12的转轴不共面；反射镜14设置于第二多面反射件13的出光侧，用于反射第二多面反射件13出射的光线；液晶屏15设置于反射镜14的出光侧，并选择性地透射至少部分反射镜14出射的光线，以对光敏材料进行光固化；其中，激光器11位于液晶屏15入光侧的周向上。
18.激光器11可以设置为单光源紫外激光器11，紫外激光器准直出光，在设定距离处会呈现直径为0.05～0.5mm的圆形光斑，从而可以近似为点光源，由于点光源的能量密度更为集中，使光敏树脂的单点的固化速度更快，固化时间更短，能量的利用率更高，并且由于单光源激光器的发热量更小，并自身带有可靠的散热结构，从而使得传递至液晶屏15的热量更小，进而可以避免液晶屏15产生畸变，以提高3d打印产品的生产质量。
19.第一多面反射件12可以设置为正棱柱，且设置于激光器11的出光侧，并可相对于激光器11旋转，从而将激光器11出射的光线反射至第二多面反射件13，以使得激光器11出射的光线，某一时间段内，在第二多面反射件13表面形成一条线性轨迹，其中，第一多面反射件12具有第一转轴，第一转轴可以与电机的输出轴连接，通过电机驱动第一多面反射件12绕第一转轴旋转。
20.第二多面反射件13可以设置为正棱柱，且设置于第一多面反射件12的出光侧，并可相对于第一多面反射件12旋转，从而将第一多面反射件12出射的光线反射至反射镜14，某一时间段内，以使得第一多面反射件12出射的光线在反射镜14表面形成面性轨迹，其中，第二多面反射件13具有第二转轴，第二转轴可以与电机的输出轴连接，通过电机驱动第二多面反射件13绕第二转轴旋转，第一转轴与第二转轴不同面，上述技术方案，仅需要通过控制第一多面反射件12以及第二多面反射件13沿一个方向旋转，并不需要反复偏摆，故而更便捷；在其他实施例中，第一多面反射件12与第二多面反射件13中的至少一个可以设置为平面镜，通过平面镜的摆动，同样可以实现点光源至线性点阵，以及线性点阵至面性点阵的转化，多面反射件的方案相较于平面镜的方案，仅需要通过控制第一多面反射件12以及第二多面反射件13沿一个方向旋转，并不需要反复偏摆，故而更便捷。
21.反射镜14用于将第二多面反射件13的出射光线反射至液晶屏15，反射镜14的数量可以设置有一个或多个，在反射镜14设置有一个时，反射镜14可以为平面镜或曲面镜，平面镜接收到第二多面反射件13出射的光线后，反射至液晶屏15，此时液晶屏15的入射光线的为发散光；曲面镜接收到第二多面反射件13出射的光线后，由于曲面镜的光汇聚作用，可以将第二多面反射件13出射的发散光线转换成平行光，从而使得液晶屏15的入射光线为平行光，从而可以确保反射镜14的出射光线照射到液晶屏15所在平面的范围恰好覆盖液晶屏15，以提高光敏材料的固化效率。
22.在一种具体的实施例中，反射镜14可以设置有两个，且两个反射镜14呈夹角设置，两个反射镜14中的一个为平面镜，另一个为曲面镜，平面镜与曲面镜中的一个用于反射第二多面反射件13出射的光线至平面镜与曲面镜中的另一个，以使得光线照射至液晶屏15，并且使得进入到液晶屏15的光线为平行光线，同样可以提高光敏材料的固化效率；在其他
实施例中，两个反射镜14也可以均为平面镜，此时，液晶屏15的入射光为发散光。
23.液晶屏15接入电流时，每个水晶就像百叶窗，在允许光线穿过的区域形成透光区，在挡住光线的区域形成遮光区，液晶屏15入光侧的光线通过透光区对与透光区对应的光敏材料进行光固化。
24.在本技术实施例中，激光器11发射的光线照射至第一多面反射件12，第一多面反射件12旋转，使得第一多面反射件12出射光线照射至第二多面反射件13表面，以在第二多面反射件13表面形成线性点阵，第二多面反射件13旋转，使得第二多面反射件13照射至反射镜14表面，以在反射镜14表面形成面性点阵，并通过反射镜14反射至液晶屏15的入光侧，通过控制液晶屏15的液晶选择性偏转，以形成透光区和遮光区，从而可以对与透光区对应的光敏材料进行光固化，固化的每一层光敏材料依次堆叠以形成3d打印产品；相较于在液晶屏15下方设置面光源，本技术实施例中的激光器11的光强分布均匀，从而可以提高光固化的效率，并且由于激光器11的发热量更小，可以使得液晶屏15的受热更小，从而可以防止液晶屏15因为高温产生畸变，以提高3d打印产品的生产质量，还可以延长液晶屏15的使用寿命，进而延长上拉式3d打印机2的使用寿命。
25.请参照图1-3，在一种具体的实施例中，其中一反射镜14可以位于第二多面反射件13的正下方，另一反射镜14位于液晶屏15的正下方，以使得激光器11可以位于液晶屏15的周向上的任一侧，从而降低激光器11产生的热量对于液晶屏15的影响，以提高3d打印产品的生产质量，并且可以延长液晶屏15的使用寿命，从而延长上拉式3d打印机2的使用寿命。
26.请参照图1和图2，在一种具体的实施例中，光固化组件1还包括调节装置(图中未示出)，调节装置与第一多面反射件12、第二多面反射件13以及反射镜14连接，用于调节与之连接的部件的位置，位置包括任两个部件之间的相对距离以及相对方位，还包括任一部件的安装角度，从而可以实现对液晶屏15入射光的调节，以使得液晶屏15的入射光为平行光。
27.请参照图2-4，在一种具体的实施例中，上拉式3d打印机2包括箱体211，箱体211具有容纳腔212，容纳腔212的内壁设置有多个腰型孔(图中未示出)，调节装置可以包括多个螺栓，螺栓分别穿设于对应的腰型孔内，且多个螺栓分别与第一多面反射件12、第二多面反射件13以及反射镜14连接，通过调节对应的螺栓在腰型孔中的位置，即可调节与之连接的的第一多面反射件12、第二多面反射件13以及反射镜14的位置，以使得液晶屏15的入射光为平行光。
28.请参照图1和图2，在一种具体的实施例中，第一多面反射件12、第二多面反射件13以及反射镜14均可以为亚克力材质，可以降低光固化组件1以及上拉式3d打印机2的整体重量；在本技术实施例中，第一多面反射件12、第二多面反射件13以及反射镜14包括不锈钢反射镜、铜反射镜、铝反射镜以及钨钢反射镜中的至少一种，不锈钢反射镜、铜反射镜、铝反射镜以及钨钢反射镜相较于亚克力反射镜更便于加工，从而可以降低制作成本，而且不锈钢反射镜、铜反射镜、铝反射镜以及钨钢反射镜的表面精度相较于亚克力反射镜的表面精度更高，且在高温时不容易产生形变，从而可以提高3d打印产品的生产质量。
29.请参照图1和图2，在一种具体的实施例中，第一多面反射件12以及第二多面反射件13均为正棱柱，以使得反射镜14的出射光线照射范围更加精准可控，从而可以提高3d打印产品的生产质量。
30.请参照图1-3，在一种具体的实施例中，在与液晶屏15平行的投影平面内，激光器11、第一多面反射件12、第二多面反射件13以及液晶屏15在上述投影平面内的投影区域两两之间间隔设置，以使得激光器11设置于液晶屏15的周向上的任一侧，且由于激光器11、第一多面反射件12、第二多面反射件13以及液晶屏15的投影面积两两之间相互间隔，可以延长激光器11到液晶屏15的光路长度，从而可以增大激光器11与液晶屏15之间的距离，进而进一步降低激光器11产生的热量对于液晶屏15的影响，进而可以降低液晶屏15产生畸变的概率，提高3d打印产品的生产质量，并且可以延长液晶屏15的使用寿命，以延长上拉式3d打印机2的使用寿命。
31.在一种具体的实施例中，激光器11可以为紫外激光器，紫外激光器准直出光，在设定距离处会呈现直径为0.05～0.5mm的圆形光斑，从而可以近似为点光源；第一多面反射件12以及第二多面反射件13是正棱柱(底面是正多边形的直棱柱)，正多边形的边数为3～36条，中心角(每一条边所对的外接圆的圆心角叫做正多边形的中心角)为10～120度，正多边形的外接圆半径为5～60mm，柱体高度为5～80mm；反射镜14可以设置有两个，两个反射镜14中的一个为平面镜，另一个为曲面镜，平面镜为长方体，反射面的短边长度为30～120mm，长边长度为60～150mm，厚度为1～5mm，使得激光器11、第一多面反射件12、第二多面反射件13以及反射镜14所占用的空间较小，从而可以压缩上拉式3d打印机2的体积，以使得上拉式3d打印机2更为小巧；其中，曲面镜为非平面的反射镜，其面形包含但不限于抛物面、球面、椭球面、双曲面、圆椎面、多项式旋转面以及自由曲面，能够使得曲面镜的出射光线为平行光即可。
32.具体的，设定距离可以为350mm，激光器11在350mm处的光斑直径为0.5mm，第一多面反射件12的正多边形边数为18，中心角为20度，正多边形的外接圆半径为40mm，柱体高度为10mm，第二多面反射件13的正多边形边数为24，中心角为15度，正多边形的外接圆半径为40mm，柱体高度为50mm，平面镜的反射面短边长度为60mm，长边长度为90mm，厚度为3mm；曲面镜为经过特殊计算和设计的自由曲面。
33.第二方面，请参照图2-4，本技术实施例还提供了一种上拉式3d打印机2，包括上述光固化组件1、支撑件21、储料件22以及移动平台23；支撑件21包括箱体211以及设置于箱体211上的机架216，箱体211具有容纳腔212以及与容纳腔212连通的出光口213，液晶屏15与箱体211连接，且设置于出光口213处，激光器11、第一多面反射件12、第二多面反射件13以及反射镜14均设置于容纳腔212内；储料件22与箱体211连接，并设置于液晶屏15的出光侧，用于储存光敏材料；移动平台23与机架216滑动连接，且能向靠近或远离储料件22的方向运动；通过控制液晶屏15的液晶翻转，从而使得光线可以从液晶屏15的透光区照射至储料件22中的光敏材料，以使得对应区域内的光敏材料固化并形成特定形状的层状结构，随着移动平台23往复地向远离或靠近储料件22的方向运动，以使得多层层状结构由上而下依次堆叠，最终形成3d打印产品，其中，移动平台23的运动可以通过丝杆传动，也可以通过皮带传动或链传动；光敏材料可以为光敏树脂。
34.请参照图2-4，在一种具体的实施例中，箱体211还具有与容纳腔212连通的安装口214，激光器11可拆卸地设置于箱体211内壁上且邻近安装口214设置，以便于从安装口214拆卸激光器11，从而便于对激光器11进行更换；其中，激光器11与箱体211内壁可以通过螺栓连接，在其他实施例中，激光器11与箱体211内壁还可以通过卡接连接。
35.请参照图2-4，在一种具体的实施例中，箱体211还具有与容纳腔212连通的散热口215，上拉式3d打印机2还包括散热装置(图中未示出)，散热装置与机架216连接，且设置于散热口215处，利用散热装置可以为将容纳腔212内热量传导至容纳腔212外，以防止容纳腔212内的温度过高，从而可以延长上拉式3d打印机2的使用寿命，其中，散热装置可以为风冷散热装置如风扇或液冷散热装置如水冷鳍片、冷媒换热管等，在本技术实施例中，对散热装置的具体形式不做限制。
36.本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
37.以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种光固化组件，其特征在于，应用于上拉式3d打印机，包括：激光器，用于发出对光敏材料进行固化的光线；第一多面反射件，设置于所述激光器的出光侧并可相对所述激光器旋转；第二多面反射件，设置于所述第一多面反射件的出光侧并可相对所述第一多面反射件旋转，且所述第二多面反射件的转轴与所述第一多面反射件的转轴不共面；一个或者多个反射镜，设置于所述第二多面反射件的出光侧，用于反射所述第二多面反射件出射的光线；液晶屏，设置于所述反射镜的出光侧，并选择性地透射至少部分所述反射镜出射的光线，以对所述光敏材料进行光固化；其中，所述激光器位于所述液晶屏入光侧的周向上。2.如权利要求1所述的光固化组件，其特征在于，所述反射镜设置有两个，且两个所述反射镜呈夹角设置，两个所述反射镜中的一个为平面镜，另一个为曲面镜，所述平面镜与所述曲面镜中的一个用于反射所述第二多面反射件出射的光线反射至所述平面镜与所述曲面镜中的另一个，以使得进入到所述液晶屏的光线为平行光线。3.如权利要求2所述的光固化组件，其特征在于，其中一所述反射镜位于所述第二多面反射件的正下方，另一所述反射镜位于所述液晶屏的正下方。4.如权利要求1所述的光固化组件，其特征在于，还包括：调节装置，与所述第一多面反射件、所述第二多面反射件以及所述反射镜中的至少一个连接，用于调节与之连接的部件的位置，以调整所述反射镜出射的光线在所述液晶屏上的覆盖范围。5.如权利要求1所述的光固化组件，其特征在于，所述第一多面反射件、所述第二多面反射件以及所述反射镜包括不锈钢反射镜、铜反射镜、铝反射镜以及钨钢反射镜中的至少一种；和/或，所述第一多面反射件以及所述第二多面反射件均为正棱柱。6.如权利要求1所述的光固化组件，其特征在于，在与所述液晶屏平行的投影平面内，所述激光器、所述第一多面反射件、所述第二多面反射件以及所述液晶屏的投影区域两两之间间隔设置。7.如权利要求1-6任一项所述的光固化组件，其特征在于，所述激光器为单光源紫外激光器。8.一种上拉式3d打印机，其特征在于，包括：如权利要求1-7任一项所述的光固化组件；支撑件，包括箱体以及设置于所述箱体上的机架，所述箱体具有容纳腔以及与所述容纳腔连通的出光口，所述液晶屏与所述箱体连接，且设置于所述出光口处，所述激光器、所述第一多面反射件、所述第二多面反射件以及所述反射镜均设置于所述容纳腔内；储料件，与所述箱体连接，设置于所述箱体外并位于所述液晶屏的出光侧，用于储存光敏材料；移动平台，与所述机架滑动连接，且能向靠近或远离所述储料件的方向运动。9.如权利要求8所述的上拉式3d打印机，其特征在于，所述箱体还具有与所述容纳腔连通的安装口，所述激光器可拆卸地设置于所述箱体内壁上且邻近所述安装口设置。10.如权利要求8所述的上拉式3d打印机，其特征在于，所述箱体还具有与所述容纳腔
连通的散热口，还包括：散热装置，与所述箱体连接，且设置于所述散热口处。

技术总结

本申请实施例公开了一种光固化组件以及上拉式3D打印机，光固化组件应用于上拉式3D打印机，包括激光器、第一多面反射件、第二多面反射件、一个或者多个反射镜以及液晶屏；第一多面反射件设置于激光器的出光侧并可相对激光器旋转；第二多面反射件设置于第一多面反射件的出光侧并可相对第一多面反射件旋转；反射镜设置于第二多面反射件的出光侧；液晶屏设置于反射镜的出光侧；激光器发射的光线通过第一多面反射件、第二多面反射件、反射镜以及液晶屏对位于液晶屏出光侧的光敏材料进行固化，由于激光器的发热量较小，可以使得液晶屏的受热较小，从而可以防止液晶屏因为高温产生畸变，以提高3D打印产品的生产质量。提高3D打印产品的生产质量。提高3D打印产品的生产质量。