技术领域
[0001] 本申请实施例涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种光固化打印方法。
相关背景技术
[0002] 3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
[0003] 光固化3D打印技术是目前较为成熟的3D打印技术。光固化3D打印技术的基本原理：利用材料的累加成型，将一个立体的目标零件的形状分为若干个平面层，以一定波长的光束扫描液态光敏树脂，使每层液态光敏树脂被扫描到的部分固化成型，而未被光束照射的地方仍为液态，最终各个层面累积成所需的目标零件。
[0004] 然而，传统光固化3D打印技术在打印截面积较大的产品时，由于一次性固化的面积较大，固化层容易粘接在离型膜上，导致打印失败。
[0005] 需要说明的是，上述内容并不必然是现有技术，也不用于限制本申请的专利保护范围。
具体实施方式
[0045] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0046] 需要说明的是，在本申请实施例中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
[0047] 在本申请的描述中，需要理解的是，步骤前的数字标号并不标识执行步骤的前后顺序，仅用于方便描述本申请及区别每一步骤，因此不能理解为对本申请的限制。
[0048] 首先，提供本申请涉及的术语解释：
[0049] 3D打印：又称增材制造，是一种快速成型技术。它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
[0050] 光固化3D打印技术：是一种3D打印技术，光固化3D打印技术的基本原理：利用材料的累加成型，将一个立体的目标零件的形状分为若干个平面层，以一定波长的光束扫描液态光敏树脂，使每层液态光敏树脂被扫描到的部分固化成型，而未被光束照射的地方仍为液态，最终各个层面累积成所需的目标零件。
[0051] 3D模型：是一种利用三维制作软件通过虚拟三维空间构建出具有三维数据的模型。
[0052] 离型膜：又称剥离膜、隔离膜、分离膜等，是表面具有分离性的薄膜。制作时，对PET、PE、PP、OPP等基材进行表面处理，使其对不同的有机压感胶具有极轻且稳定的离型力。离型膜在有限的条件下与特定的材料接触后，不具有粘性或有轻微粘性。离型膜主要作用：
隔离、填充、保护、易于剥离。此外离型膜还具有高透明性(光线透过率90％以上)、耐热性(熔点230℃‑240℃)、耐药品性、低密度(0.83g/cc)、成型加工性良好等优良性能。
[0053] 光固化3D打印切片参数：
[0054] ①曝光时间：每一层被紫外光照射固化的时间。
[0055] ②抬升距离：当模型层曝光固化完成时，平台设定的上升距离，即让模型层与料槽FEP离型膜实现分离的距离。
[0056] ③抬升速度：平台移动上升相应抬升距离时的运行速度。
[0057] ④灭灯延迟：在平台下降后，开始进行新一层曝光固化之间的延迟亮屏时间。等设置的灯灭延时时间到达后再开始亮屏曝光。即从模型下降回停在离型膜上方，到固化光亮起的间隔时间。
[0058] 其次，为方便本领域技术人员理解本申请实施例提供的技术方案，下面对相关技术进行说明：
[0059] 本发明人了解到的光固化3D打印技术在打印截面积较大的产品时，由于一次性固化的面积较大，使得产品容易粘连在离型膜上，从而可能导致打印出现失败。
[0060] 为此，本申请实施例提供了一种光固化打印技术方案。在该技术方案中，通过对面积大于一定阈值的分片进行区域划分，将划分后的分片区域依次进行曝光固化，即将一个分片分多次进行曝光固化，进而使得在打印截面积较大的分片时，分片不容易粘连在离型膜上。具体见后文。
[0061] 本申请实施例提供的光固化打印方法可以应用于光固化3D打印设备中。
[0062] 下面以光固化3D打印设备为执行主体，通过多个实施例介绍本申请的技术方案。须知，这些实施例可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。
[0063] 实施例一
[0064] 图1示意性示出了根据本申请实施例一的光固化打印方法的流程图。
[0065] 如图1所示，该光固化打印方法可以包括步骤S100～S106，其中：
[0066] 步骤S100，确定目标产品的3D模型，所述目标产品为待打印产品。
[0067] 步骤S102，对所述3D模型进行切片处理，以得到多个分片，各个分片对应一个或多个分片区域。
[0068] 步骤S104，对所述多个分片中的目标分片进行区域划分，以得到划分后的分片区域。
[0069] 步骤S106，根据预设顺序，对各个分片的分片区域或划分后的分片区域分别进行曝光固化，以得到目标产品。
[0070] 上述实施例可以先通过建模软件对目标产品建模，将建成的3D模型进行切片处理，得到多个分片(包括目标分片和其他分片)，之后逐层进行曝光固化(一个分片对应一层)。而在对所述多个分片逐层进行曝光固化的时候，有两种情况：①对于目标分片，所述目标分片进行曝光固化之前需要进行区域划分。具体而言：将每个目标分片进行区域划分，每个目标分片都包括多个划分后的分片区域，之后再将每个目标分片对应的多个分片区域按照一定顺序分别进行曝光固化，即每个目标分片都进行多次曝光固化。②对于其他分片(目标分片之外的分片)无需区域划分，每个分片都是一个区域分片，一个区域分片进行一次曝光固化，即每个分片都只进行一次曝光固化。
[0071] 通过将一个目标分片对应地划分成多个分片区域，使得一个目标分片可以分多次进行曝光固化，进而无需将一个分片一次性完成曝光固化，从而有效减少“因一次性固化一个分片而导致产品粘连在离型膜上”的问题，提高产品打印的成功率。
[0072] 为了提高打印面积较大的分片的成功率，提供以下可选的实施例。
[0073] 在可选的实施例中，如图2所示，所述步骤S104可以包括步骤S200～S202，其中：
[0074] 步骤S200，确定各个分片的分片面积。
[0075] 步骤S202，根据各个分片的面积确定所述目标分片，所述目标分片为分片面积大于第一阈值的分片。
[0076] 举例而言，预先设定第一阈值为32平方厘米，如果目标产品A的3D模型切分成4个分片，分片1的面积为10平方厘米，分片2的面积为30平方厘米，分片3的面积为35平方厘米，分片4的面积为40平方厘米。将上述4个分片的面积与第一阈值作比较，可知，目标分片有2个，即分片3、分片4为目标分片。
[0077] 在上述实施例中，将面积较大的分片划分成多个面积较小的分片区域，避免一次性曝光固化一个较大面积的分片。由于一次性固化面积较大时，会使得产品容易粘连在离型膜上，导致打印失败。上述实施例将面积较大的分片进行区域划分，使得一个面积较大的分片可以分多次进行曝光固化，每次曝光固化目标分片中的一个面积较小的分片区域，进而使得产品不容易粘连在离型膜上，提高产品打印的成功率。
[0078] 为了进一步地减少产品粘连在离型膜上的情况，提高产品打印的成功率，提供以下可选的实施例。
[0079] 在可选的实施例中，如图3所示，所述步骤S104可以包括步骤S300～S302，其中：
[0080] 步骤S300，确定第二阈值，所述第二阈值为最大面积值。
[0081] 步骤S302，根据所述第二阈值，对所述目标分片进行划分，每个划分后的分片区域的面积不大于第二阈值。
[0082] 举例而言，预先设定第二阈值为10平方厘米，如果目标产品A的3D模型的分片中有两个目标分片，即分片3、分片4，且分片3的面积为36平方厘米，分片4的面积为40平方厘米。为了使目标分片划分后的分片区域的面积不大于第二阈值，可以将分片3划分4个分片区域，每个分片区域的面积为9平方厘米，分片4划分5个分片区域，每个分片区域的面积为8平方厘米。在对目标分片进行划分时，既可以将目标分片平均划分成多个分片区域，也可以将目标分片的分片区域的面积划分成等差数列，也可以进行随机划分，满足低于10平方厘米即可。在此不做限定。
[0083] 上述实施例确保划分后的分片区域的面积不大于第二阈值，即，使得划分后的分片区域面积也不会过大，进而可以进一步地减少出现产品粘连在离型膜上的情况，提高产品打印的成功率。
[0084] 为了提高目标产品的打印效率，提供以下可选的实施例。
[0085] 在可选的实施例中，如图4所示，所述步骤S104可以包括步骤S400～S402，其中：
[0086] 步骤S400，确定第三阈值，所述第三阈值为最小面积值。
[0087] 步骤S402，根据所述第三阈值，对所述目标分片进行划分，每个划分后的分片区域的面积不小于第三阈值。
[0088] 举例而言，预先设定第三阈值为6平方厘米，如果目标产品A的3D模型的分片中有两个目标分片，即分片3、分片4，且分片3的面积为36平方厘米，分片4的面积为40平方厘米。为了使目标分片划分后的分片区域的面积不小于第三阈值，可以将分片3划分4个分片区域，每个分片区域的面积为9平方厘米，分片4划分5个分片区域，每个分片区域的面积为8平方厘米。
[0089] 由于每个分片区域都是单独进行曝光固化，而分片区域数目越多，导致需要的曝光固化的时间也就越长。上述实施例通过控制分片区域的最小面积，使得在对目标分片进行划分时，不会划分出过多的分片区域，在一定程度上减少划分后的分片区域的数量，提高产品打印的效率。
[0090] 为了进一步提高打印效率，可以根据分片区域的面积动态调整相应的打印参数，以下提供几个示例性方案。
[0091] 方案一
[0092] 在可选的实施例中，如图5所示，所述步骤S106可以包括步骤S500～S502，其中：
[0093] 步骤S500，根据各个分片的分片区域的面积或划分后的分片区域的面积，调整曝光时间。
[0094] 步骤S502，根据所述曝光时间，对各个分片的分片区域或划分后的分片区域分别进行曝光固化。
[0095] 举例而言：对于面积较大的分片区域，为了使该分片区域中的各个区域都能够被曝光固化，可以选择设置较长的曝光时间，保证曝光效果。而对于面积较小的分片区域，可以适当调小曝光时间。在一些实施例中，可以预先设置存储分片区域的面积与曝光时间的映射关系表，从而可以根据映射关系表设置相应的曝光时间。
[0096] 上述实施例根据面积动态的调整不同分片区域的曝光时间，在保证曝光效果的基础上，使得打印面积较小的分片区域时，无需设置较大的曝光时间，进而提高打印效率。
[0097] 方案二
[0098] 在可选的实施例中，如图6所示，所述步骤S106可以包括步骤S600～S602，其中：
[0099] 步骤S600，根据各个分片的分片区域的面积或划分后的分片区域的面积，调整抬升距离。
[0100] 步骤S602，根据所述抬升距离，对各个分片的分片区域或划分后的分片区域分别进行曝光固化。
[0101] 抬升距离为每打印完一层切片后平台抬升的高度。分片区域的曝光面积越大，消耗的树脂材料也越多，树脂回流补充需要的时间就越长。故，对于面积较大的分片区域而言，为了在打印时，确保树脂的回流补充，需要增大相应的抬升高度。对于面积较小的分片区域而言，可以适当减小抬升高度。在一些实施例中，可以预先设置存储分片区域的面积与抬升高度的映射关系表，根据映射关系表设置相应的抬升高度。
[0102] 由于打印预估时长与抬升高度有直接关系，其他打印参数一致的情况下，抬升高度越大，打印预估时长越长。因此，上述实施例根据面积动态的调整不同分片区域的抬升高度，在保证打印效果的基础上(确保树脂的回流补充)，使得打印面积较小的分片区域时，无需设置较大的抬升高度，减小打印预估时长，进而提高打印效率。
[0103] 方案三
[0104] 在可选的实施例中，如图7所示，所述步骤S106可以包括步骤S700～S702，其中：
[0105] 步骤S700，根据各个分片的分片区域的面积或划分后的分片区域的面积，调整抬升速度。
[0106] 步骤S702，根据所述抬升速度，对各个分片的分片区域或划分后的分片区域分别进行曝光固化。
[0107] 抬升速度为平台移动上升相应抬升距离时的运行速度。当打印面积较大的分片区域时，如果平台抬升过快，模型层与层、模型和离型膜之间会产生瞬间较大的拉拔力，可能会导致模型产生裂纹、断裂或者产品贴在离型膜上，甚至还会导致离型膜被扯破。因此，在当打印面积较大的分片区域时，可以设置较小的抬升速度，而在打印面积较小的分片区域时，可以设置较大的抬升速度。在一些实施例中，可以预先设置存储分片区域的面积与抬升速度的映射关系表，从而在打印分片区域时，可以根据映射关系表调整相应抬升速度。
[0108] 通过调整打印时的抬升速度，可以使得在打印较大面积的分片区域，从而进一步地减少出现“模型产生裂纹、断裂或者产品贴在离型膜上等”的情况，提高产品打印的成功率。
[0109] 此外，由于打印预估时长与抬升速度有直接关系，其他打印参数一致的情况下，因此抬升速度越大，打印预估时长越短。因此，也可以根据面积动态地调整不同分片区域的抬升速度，使得打印面积较小的分片区域时，可以设置较大的抬升速度，减小打印预估时长，进而提高打印效率。
[0110] 方案四
[0111] 在可选的实施例中，如图8所示，所述步骤S106可以包括步骤S800～S802，其中：
[0112] 步骤S800，根据各个分片的分片区域的面积或划分后的分片区域的面积，调整冷却时间。
[0113] 步骤S802，根据所述冷却时间，对各个分片的分片区域或划分后的分片区域分别进行曝光固化。
[0114] 在整个打印过程中，树脂固化反应将向外释放大量的热量，模型曝光面积越大，释放的热量就越多。因此在打印过程中，可以根据打印模型的曝光面积大小调整打印机的冷却时间，来避免固化反应释放的热量堆积在某一区域，确保打印能够平稳有效的进行下去。对于面积较大的分片区域，为了在打印时，确保热量能够被充分释放，可以增大相应的冷却时间。对于面积较小的分片区域，可以适当减小冷却时间。在一些实施例中，可以预先设置存储分片区域的面积与冷却时间的映射关系表，根据映射关系表设置相应的冷却时间。
[0115] 由于打印预估时长与冷却时间有直接关系，其他打印参数一致的情况下，因此冷却时间越长，打印预估时长越长。上述实施例根据面积动态的调整不同分片区域的冷却时间，在保证打印效果的基础上(确保热量能够被充分释放)，使得打印面积较小的分片区域时，无需设置较大的冷却时间，减小打印预估时长，进而提高打印效率。
[0116] 方案五
[0117] 在可选的实施例中，所述步骤S106可以包括步骤S900～S902，其中：
[0118] 步骤S900，根据各个分片的分片区域的面积或划分后的分片区域的面积，调整打印区域的形状。
[0119] 步骤S902，根据所述形状，对各个分片的分片区域或划分后的分片区域分别进行曝光固化。
[0120] 在一些实施例中，在对多个分片中的目标分片进行区域划分时，可以调整区域划分的形状，以使所述划分后的分片区域适合树脂流动。在对目标分片进行区域划分时，通过对区域划分的形状进行优化，使得划分后的分片区域形状为适合树脂流动的形状，进而可以使得在打印过程中树脂流动更加通畅，减少打印缺陷。
[0121] 在整个打印过程中，树脂需要流动到打印区域后才能正确的打印出所需要的形状，一次性曝光面积越大，树脂越难以流动到位。因此在打印过程中，可以根据打印模型的曝光面积大小调整打印区域的形状，来形成适合树脂流动的形状，确保打印能够平稳有效的进行下去。
[0122] 此外，还可以根据分片区域的面积调整其他的打印参数，如灯灭延迟等。
[0123] 为了使得本申请更加容易理解，以下提供一个示例性应用。
[0124] 在该示例性应用中，所述光固化打印方法应用于3D打印设备。
[0125] S11，建立待打印产品的3D模型。
[0126] S12，对3D模型进行切片处理。
[0127] S13，选出面积大于阈值的目标分片，将其划分成多个分片区域，划分后的分片区域面积在一定的区间之内。
[0128] S14，其他分片(面积小于阈值)不划分，每个分片对应一个分片区域。
[0129] S15，根据各个分片区域的面积调整相应的打印参数(曝光时间、抬升距离、抬升速度、冷却时间等)。
[0130] S16，根据相应的打印参数依次对分片区域进行曝光固化，直至得到产品。
[0131] 本申请实施例通过对面积大于一定阈值的分片进行区域划分，将划分后的分片区域依次进行曝光固化，即将一个分片分多次进行曝光固化，进而使得在打印截面积较大的分片时，分片不容易粘连在离型膜上，提高产品打印的成功率。
[0132] 需要说明的是，以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
