[0001] 本发明涉及3D打印领域，具体而言，涉及一种3D打印固化设备。

[0002] 三维(3D)快速成型，也被称为增材制造，基本原理是通过打印或铺设连续的材料层来产生三维物体。三维快速成型设备或三维打印机通过转换物体的三维计算机模型并产生一系列截面切片来工作，然后，打印每个切片，一个在另一个的顶部上，从而产生最终的三维物体。三维快速成型的方法主要包括的类型为：立体平板印刷或光固化分层实体制造、选择性激光熔化、熔融沉积成型。

[0003] 由于现有的3D打印机均具有固化工序，在固化完成之后产品表面会残留一部分树脂原料，随后经人工清洗之后，通常还会进行二次固化，有通过光固化的，也有通过加热高温固化的。然而，现有的3D打印机存在以下缺点：

[0004] 后固化设备(也即二次固化设备)采用固定式固化或者旋转式固化的方式；其中，旋转式固化是光源固定，底部设计有旋转盘，模型在固化过程中将随着旋转盘旋转。采用旋转式固化存在径向方向因光强分布不均匀，而导致固化效果不一致，并且，底部无法有光强照射的弊端；固定式固化是光源固定，放置模型的空间也固定，模型在固化过程中处于静止状态，此方案在固化过程中光强分布不均匀，并且各个位置固化效果差异甚大；

[0005] 后固化设备固化的料槽都为固定式，固化前需人为操作，将一个个模型摆放入料槽，固化后仍需人为一个个将模型从料槽内取出，极大的浪费了前后作业时间；

[0006] 后固化设备由于箱体在工作时是处于封闭的状态，且固化光源的光强较高，工作时间较长，散热困难，进而降低自身的使用寿命，因此部分现有技术中常采用较低的光强，导致固化效率较低。

[0057] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0058] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

[0059] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0060] 本发明提供了一种3D打印固化设备，请参考图1至图17，包括：箱体300，具有容纳腔310；承载板110，设置在容纳腔310内，承载板110用于承载待固化件；光源结构，设置在容纳腔310内，光源结构的发光端朝向承载板110设置，光源结构可活动地设置，以使光源结构的发光端照射承载板110的不同位置。

[0061] 本发明的3D打印固化设备包括箱体300、承载板110和光源结构，承载板110和光源结构均设置在箱体300的容纳腔310内，该3D打印固化设备的光源结构可活动地设置，以使光源结构的发光端照射承载板110的不同位置，使得光强分布均匀，解决现有技术中的3D打印固化设备的固化效果不均匀的问题，提高了固化效果。

[0062] 在本实施例中，3D打印固化设备具有至少两个固化区域，承载板110具有至少两个承载板段，至少两个承载板段与至少两个固化区域一一对应地设置，各个承载板段位于相应的固化区域内；光源结构在至少两个固化区域之间可移动地设置；光源结构在各个固化区域内沿直线方向往复可移动。

[0063] 具体实施时，由于设置了多个固化区域(包括两个的情况)，在固化过程中，可以根据待固化件的数量和放置位置进行针对性的固化操作，当需固化(扫描)的待固化件较少时，光源结构仅在放置有待固化件的固化区域往复扫描，有助于进一步提高固化效率，降低能耗损失。

[0064] 在本实施例中，承载板110采用透明材料制成，承载板110具有相对设置的第一端面和第二端面，第一端面用于承载待固化件；光源结构包括：第一光源120，第一光源120的发光端面向第一端面设置；第二光源130，第二光源130的发光端面向第二端面设置；光源安装件140，第一光源120和第二光源130均安装在光源安装件140上；其中，光源安装件140可活动地设置，以使第一光源120的发光端和第二光源130的发光端照射承载板110的不同位置。

[0065] 具体实施时，由于承载板110采用透明材料制成，可以使光透过其照射在待固化件上；第二光源130和第一光源120设置在承载板110的相对两侧，第一光源120的发光端面向第一端面设置以照射待固化件的顶面，第二光源130的发光端面向第二端面设置以照射待固化件的底面，可以对待固化件的两侧进行照射，提高了光强均匀性，进而提高了固化效果，解决现有技术中的3D打印固化设备的固化效果不均匀的问题。

[0066] 具体地，第一光源120和第二光源130为UV灯。其中，UV为紫外线的简称，UV灯即紫外线灯，利用紫外线的特性进行光化反应、产品固化、杀菌消毒等。

[0067] 具体地，承载板110为平板结构，第一端面为第一平面，第二端面为第二平面；第一平面和第二平面相平行。这样的设置便于支撑待固化件，且保证光强的均匀性。

[0068] 具体地，第一端面位于第二端面的上方，第一光源120位于承载板110的上方，第二光源130位于承载板110的下方。

[0069] 可选地，承载板110的尺寸为247.5mm×234mm。承载板110可以采用透明的玻璃或PMMA等材料制成，承载板110的透光率可达到90％以上。其中，PMMA为聚甲基丙烯酸甲酯的简称，PMMA是一种高分子聚合物，又称作亚克力或有机玻璃，具有高透明度，低价格，易于机械加工等优点，是平常经常使用的玻璃替代材料。

[0070] 在本实施例中，3D打印固化设备还包括：驱动件150，与光源结构连接，以驱动光源结构运动。其中，驱动件150驱动光源结构作直线往复运动，这样的设置使待固化件能够接受光源的全角度的照射，通过第一光源120和第二光源130的往复来回运动，实现了扫描式固化，待固化件得到了均匀的照射，增大了固化均匀性，解决了现有技术中的3D打印固化设备的固化效果不均匀的问题；并且，还提高了固化效率。

[0071] 在本实施例中，3D打印固化设备还包括控制器和至少两个检测件，各个检测件和驱动件150均与控制器通讯连接；至少两个检测件与至少两个固化区域一一对应地设置，各个检测件的检测头朝向相应的固化区域设置，以检测相应的固化区域内是否有待固化件，并将检测信息发送至控制器；控制器根据该检测信息控制驱动件150运行，以使第一光源120和第二光源130移动至存放有带固化件的固化区域内进行固化操作。

[0072] 在本实施例中，3D打印固化设备还包括：传动组件160，驱动件150通过传动组件160与光源结构连接，以使光源结构在传动组件160和驱动件150的作用下运动。其中，光源安装件140在传动组件160和驱动件150的作用下作直线往复运动。

[0073] 具体地，传动组件160包括传动丝杆161和套设在传动丝杆161上的螺母162，驱动件150与传动丝杆161连接，以通过传动丝杆161的转动，使螺母162沿传动丝杆161的延伸方向移动；螺母162与光源安装件140连接。其中，螺母162为铜螺母，通过驱动件150驱动传动丝杆161转动，使螺母162进行直线往复运动。

[0074] 可选地，驱动件150为电机，电机与传动丝杆161连接，通过电机的正反转，实现螺母162和光源安装件140的往复移动，从而进行扫描固化。

[0075] 在其它实施例中，驱动件150为电机，传动组件160也可以为蜗轮蜗杆结构。

[0076] 在其它实施例中，可以不设置传动组件160，驱动件150为直线电机。

[0077] 具体地，3D打印固化设备还包括第一连接件190，传动组件160通过第一连接件190与光源安装件140连接。其中，第一连接件190与传动组件160的螺母162连接。这样的设置便于实现传动组件160与光源安装件140的连接。

[0078] 具体地，3D打印固化设备还包括导轨170和滑块180；滑块180与导轨170连接且沿导轨170的延伸方向可滑动地设置；其中，滑块180与光源安装件140连接。这样的设置起到对光源安装件140的支撑和导向作用。

[0079] 具体地，滑块180与螺母162连接，滑块180通过螺母162和第一连接件190与光源安装件140连接滑块180沿导轨170滑动，起到对螺母162的支撑和导向作用。

[0080] 具体地，3D打印固化设备还包括第一安装座510，驱动件150安装在第一安装座510上。这样的设置便于安装驱动件150。

[0081] 具体地，第一安装座510还起到安装固定导轨170的作用。其中，驱动件150安装在第一安装座510的竖直板上，导轨170安装在第一安装座510的水平板上。

[0082] 具体地，3D打印固化设备还包括第二安装座520，第二安装座520与第一安装座510间隔设置，导轨170安装在第二安装座520上。

[0083] 具体地，如图14所示，3D打印固化设备还包括限位块530，限位块530设置在第一安装座510上，限位块530用于止挡螺母162，以将螺母162止挡在极限位置，防止螺母162与驱动件150或第一安装座510的竖直板发生碰撞。

[0084] 在本实施例中，第一光源120的光强大于或等于200mW/cm2；和/或，第二光源130的2
光强大于或等于200mW/cm 。具体实施时，第一光源120、第二光源130扫描时的光强大于或
2 2 2
等于200mW/cm ，与现有技术的3500μW/cm～4500μW/cm相比，光强提升了数百倍，在此高光强下待固化件能快速固化，固化效率得到了大幅度的提高(约8倍，根据不同的树脂材料会有差异)。此外，对材料而言高光强能适用更多材料、材料的运用范围广泛。需要说明的是，光强是指单位面积的光功率。

[0085] 在本实施例中，第一光源120的功率可调节；和/或，第二光源130的功率可调节。这样的设置提高了3D打印固化设备的适用性。

[0086] 具体地，第一光源120包括第一灯板和设置在第一灯板上的多个第一灯珠。

[0087] 具体地，第二光源130包括第二灯板和设置在第二灯板上的多个第二灯珠。

[0088] 在本实施例中，如图8至图10所示，3D打印固化设备还包括：载料机构，包括支架210和托盘组件220，托盘组件220包括承载板110，承载板110位于托盘组件220的底部，托盘组件220与支架210可拆卸地连接；支架210与箱体300连接且相对箱体300可活动地设置，以使支架210和托盘组件220进入容纳腔310或从容纳腔310抽出。由于托盘组件220具有可拆卸性，可事先将待固化件摆放在其他托盘组件220内，直接进行托盘组件220替换，节约取放料时间，即在固化前时，可以先将待固化件放置在托盘组件220上，然后将托盘组件220安装在支架210上；在固化完成后，可以先将托盘组件220从支架210上拆卸下来，再取走托盘组件220内的待固化件，节省了固化前后的作业时间，可以使3D打印固化设备利用固化前后的作业时间持续进行固化操作，解决了现有技术中的载料机构的取料、放料时间较长的问题，提高了3D打印固化设备的生产效率。

[0089] 可选地，托盘组件220与支架210卡接。这样的设置便于托盘组件220的拆卸与安装。

[0090] 可选地，支架210包括两个支撑板211，两个支撑板211设置在托盘组件220的至少部分的相对两侧；各个支撑板211的顶部均设置有卡槽212；沿两个支撑板211的布置方向，卡槽212延伸至支撑板211的两个相对设置的端面；托盘组件220包括两个抓取部222，两个抓取部222与两个卡槽212一一对应地设置，各个抓取部222卡设在相应的卡槽212内。具体实施时，托盘组件220的抓取部222通过卡槽212的槽口放入卡槽212内，并通过卡槽212两端的槽壁进行限位；托盘组件220的至少部分设置在两个支撑板211之间，以通过两个支撑板211对托盘组件220的左右两侧进行限位。

[0091] 具体地，托盘框221设置在两个支撑板211之间。

[0092] 具体地，卡槽212的第一端的槽壁上设置有止挡部213，止挡部213与卡槽212的槽底间隔设置，抓取部222的第一端插设在止挡部213与卡槽212之间。这样的设置可以在竖直方向上对抓取部222进行限位，避免托盘组件220在竖直方向上的窜动。

[0093] 具体地，卡槽212的第二端的槽壁包括导向面214，导向面214的第一端延伸至卡槽212的槽口，导向面214的第二端朝向卡槽212的槽底延伸；导向面214的第一端相对导向面
214的第二端朝向远离止挡部213的方向延伸。导向面214的设置能够在取出托盘组件220时对托盘组件220进行避让，即避让抓取部222的第二端，便于取出托盘组件220。

[0094] 具体地，导向面214为斜面或圆弧面，圆弧面朝向卡槽212的第一端凸出设置。

[0095] 可选地，托盘组件220与支架210通过卡扣结构卡接。

[0096] 可选地，托盘组件220设置有第一紧固孔，支架210设置有第二紧固孔，托盘组件220通过插设在第一紧固孔和第二紧固孔内的紧固件与支架210连接。

[0097] 具体地，托盘组件220包括托盘框221，托盘框221环绕承载板110设置，托盘框221与支架210可拆卸地连接；托盘框221设置有抓取部222。这样的设置便于取出托盘组件220时抓取。

[0098] 可选地，承载板110和托盘框221通过胶粘在一起或者机械固定。

[0099] 可选地，抓取部222为两个，两个抓取部222位于托盘框221的相对两侧。这样的设置便于取出托盘组件220时抓取。

[0100] 具体地，托盘组件220还包括隔热件223，隔热件223设置于抓取部222，以覆盖抓取部222的至少部分。隔热件223用于隔热，方便取出托盘组件220时保护操作者。

[0101] 可选地，隔热件223为硅胶材质。

[0102] 可选地，抓取部222为板状结构，板状结构沿其延伸方向具有依次布置的连接端和自由端，连接端与托盘框221连接，自由端朝向远离托盘框221的方向延伸；板状结构的顶部端面和/或板状结构的底部端面设置有隔热件223。

[0103] 具体地，隔热件223与抓取部222形状相同，可以覆盖抓取部222，设置于抓取部222的上方和/或下方。

[0104] 在本实施例中，箱体300具有与容纳腔310相连通的箱体开口320；载料机构还包括：门板240，与支架210连接，门板240用于打开或关闭箱体开口320；在门板240关闭箱体开口320时，支架210和托盘组件220推入箱体300内；在门板240打开箱体开口320时，支架210和托盘组件220抽出箱体300。

[0105] 具体地，如图7所示，容纳腔310内设置有滑轨330；支架210上设置有滑动部230，滑动部230与滑轨330连接且沿滑轨330可滑动地设置，以使支架210通过滑轨330和滑动部230可抽拉地设置在箱体300内。支架210与滑轨330和容纳腔310形成了抽屉的结构，通过箱体开口320抽出和推回。

[0106] 具体地，门板240安装于靠近箱体开口320的一侧与支架210相连接。

[0107] 具体地，载料机构还包括：把手250，设置在门板240上，以通过拉动把手250使门板240和支架210活动。这样的设置便于抽出支架210或推回支架210。

[0108] 在本实施例中，如图4和图5所示，光源安装件140包括安装部410，安装部410具有散热通道420、第一开口421、第二开口422和第三开口423，第一开口421、第二开口422和第三开口423均与散热通道420相连通，第一光源120或第二光源130安装在第三开口423处；3D打印固化设备还包括：第一散热件430，设置在散热通道420内且位于第一开口421和第二开口422之间；第一散热风扇440，设置在第一开口421处；或者，设置在散热通道420内并位于第一开口421和第一散热件430之间。

[0109] 具体地，安装部410形状为长方体，第一开口421和第二开口422在安装部410的两端，第三开口423位于垂直于第一开口421和第二开口422的平面处。

[0110] 具体地，光源安装件140包括两个安装部410，两个安装部410的第三开口423相对设置，第一光源120安装在两个安装部410中的一个安装部410上，第二光源130安装在两个安装部410中的另一个安装部410上。

[0111] 具体地，两个安装部410通过连接部143连接，两个安装部410和连接部143之间形成避让空间144，承载板110位于避让空间144之间。

[0112] 具体地，光源安装件140为U型结构，两个安装部410分别为U型结构的处于上部的直线结构和处于下部的直线结构，连接部143为U型结构的弯曲部分，起到连接两个安装部410的作用。

[0113] 具体地，第一开口421设置于靠近连接两个安装部410的连接部143，第一散热风扇440设置于第一开口421处；第一散热风扇440与连接部143连接；和/或，第一散热风扇440与安装部410连接。

[0114] 在本实施例中，3D打印固化设备还包括：散热盖体450，安装在第二开口422处，以封堵第二开口422；其中，散热盖体450上设置有通风孔451。这样的设置可以保证气体通过通风孔451进入散热通道420，用于将第一散热件430的热量排出，并避免异物进入散热通道420。

[0115] 具体地，第二开口422设置于与第一开口421相反的一端。

[0116] 具体地，通风孔451为多个，多个通风孔451间隔设置在散热盖体450上。这样的设置保证进入散热通道420的进气量，保证散热效果。

[0117] 具体地，第一散热件430包括散热板431和与散热板431连接的多个散热片432，散热板431具有相对设置的第一散热端面和第二散热端面，第一散热端面与第一光源120或第二光源130相对设置，多个散热片432间隔设置在第二散热端面上。这样的设置保证对第一光源120和第二光源130的散热效果。

[0118] 具体地，第一散热件430包括多组散热片，多组散热片沿第一预设方向间隔设置；各组散热片均包括多个散热片432，各组散热片的多个散热片432沿第二预设方向间隔设置；其中，第一预设方向和第二预设方向相垂直，第一预设方向和第二预设方向均平行于散热板431。

[0119] 可选地，第一散热端面与第一散热件430的部分表面相贴合。这样的设置进一步提高了对第一光源120和第二光源130的散热效果。

[0120] 具体地，第一散热端面与散热板431相平行设置，第一散热件430的多个散热片432垂直于第一散热端面。

[0121] 在本实施例中，3D打印固化设备还包括：第二散热风扇460，设置在箱体300上，容纳腔310通过第二散热风扇460与外部环境相连通。通过第二散热风扇460可以对整个容纳腔310进行整体散热，解决了现有技术中的散热结构的散热效果较差的问题。

[0122] 在本实施例中，如图6所示，箱体300包括外壳350和设置在外壳350内的内腔360，内腔360具有容纳腔310，内腔360具有第五开口；外壳350上设置有第四开口340，外壳350和内腔360之间形成外壳容纳腔660，第二散热风扇460设置在外壳容纳腔660内；3D打印固化设备还包括导风管470，导风管470位于外壳容纳腔660内，导风管470的第一端与第五开口相连通，导风管470的第二端与第四开口340相连通，第二散热风扇460设置在导风管470内。这样的设置便于将容纳腔310以及容纳腔310内的零部件进行散热。

[0123] 具体地，承载板110、光源安装件140、光源结构、支架210、滑轨330和托盘组件220均设置在容纳腔310内，滑轨330与内腔360的内壁连接；驱动件150、传动组件160、导轨170、滑块180、第一安装座510和第二安装座520均设置在外壳容纳腔660内；第一连接件190穿设过内腔360与光源安装件140连接。

[0124] 在本实施例中，3D打印固化设备还包括：隔热层370，设置在外壳350和内腔360之间。这样的设置防止容纳腔310内的热量蔓延至外壳350，避免烫伤操作人员，提高安全性。

[0125] 可选地，隔热层370为保温棉，也可以为其他保温材料。

[0126] 具体地，外壳350包括外壳上板351、外壳底板352和外壳背板353，外壳上板351和外壳底板352可拆卸地连接，外壳背板353安装在外壳上板351和外壳底板352的背部，三者共同围成外壳350；内腔360包括内腔上板361、内腔底板362和内腔背板363，内腔上板361和内腔底板362可拆卸地连接，内腔背板363安装在内腔上板361和内腔底板362的背部，三者共同围成内腔360；隔热层370包括第一隔热层371、第二隔热层372和第三隔热层373，第一隔热层371设置在内腔上板361和外壳上板351之间，第二隔热层372设置在内腔底板362和外壳底板352之间，第三隔热层373设置在内腔背板363和外壳底板352之间。这样的设置便于箱体300的组装。

[0127] 具体地，外壳底板352和内腔底板362之间形成外壳容纳腔660；外壳底板352上设置有支撑件650，内腔底板362设置在支撑件650上，以通过支撑件650支撑内腔底板362，进而实现支撑内腔360的作用。

[0128] 在本实施例中，3D打印固化设备还包括第一电源610和第二电源620，第一电源610和第二电源620均设置在外壳容纳腔660内，第一电源610与第一光源120和第二光源130均连接，以向第一光源120和第二光源130供电；第二电源620与驱动件150、第一散热风扇440和第二散热风扇460均连接，以向上述部件供电，以实现上述部件的启停。

[0129] 在本实施例中，箱体300还包括门框630，门框630与外壳350和内腔360均连接，门框630形成上述的箱体开口320。

[0130] 在本实施例中，箱体300的背部设置有多个防撞垫640，以减少3D打印固化设备受到的冲击。

[0131] 本申请的3D打印固化设备采用高光强扫描固化，并兼容方便的取放料载料机构，结构巧妙，设计合理。与现有技术相比具有以下有益效果：固化效果均匀；固化效率明显提升；可事先将待固化件摆放在其他托盘组件内，直接进行托盘组件替换，节约取放料时间；散热效果好，能够解决大于140瓦的光源的散热问题，从而实现超高光强的光源，极大提升固化效率。

[0132] 本发明还提供了一种3D打印固化方法，其中，适用于上述的3D打印固化设备，3D打印固化方法包括：控制3D打印固化设备的光源结构运动，以使光源结构的发光端照射在3D打印固化设备的承载板110的不同位置。这样的设置使得待固化件得到了均匀的照射，增大了固化均匀性，解决了现有技术中的3D打印固化设备的固化效果不均匀的问题；并且，还提高了固化效率。

[0133] 具体地，控制3D打印固化设备的光源结构运动的方法包括：控制光源结构运动至放置有待固化件的固化区域，并控制光源结构在放置有待固化件的固化区域内作直线往复运动。这样的设置提高了固化效率，降低了能耗损失。

[0134] 从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

[0135] 本发明的3D打印固化设备包括箱体300、承载板110和光源结构，承载板110和光源结构均设置在箱体300的容纳腔310内，该3D打印固化设备的光源结构可活动地设置，以使光源结构的发光端照射承载板110的不同位置，使得光强分布均匀，解决现有技术中的3D打印固化设备的固化效果不均匀的问题，提高了固化效果。

[0136] 需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

[0137] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

[0138] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。