用于光固化3D打印的薄膜结构以及光固化3D打印机的制作方法

用于光固化3d打印的薄膜结构以及光固化3d打印机
技术领域
1.本技术涉及3d打印领域，尤其涉及一种用于光固化3d打印的薄膜结构。


背景技术：

2.在3d(three dimensional，三维)打印领域中，根据使用材料、成形方式的不同，快速成形技术可划分为多种类别，其中较为常见的是光固化快速成形。光固化成形的原理是：利用流体状态的光敏树脂在光照下发生聚合反应的特点，将光源按照待成形物体的截面形状进行照射，使流体状态的树脂固化成形。
3.相关技术中，光固化3d打印机通过数据传输设备将3d打印对象的横截面图案通过特定波长，以激光扫描、投影仪投影、或lcd掩膜光照等方式，照向液态光敏树脂。液态光敏树脂在离型膜远离光源的一侧固化，并与成形台或成型物永久粘接，且与离型膜临时粘连。当成型台带动成型物(即固化的光敏树脂)离开离型膜时，成型物会从离型膜上无损剥离，从而完成一次离型打印过程。剥离完成后，成型台下降，固化物与离型膜之间保留一个层厚的距离，进行下一层打印的固化曝光与剥离，如此往复完成打印过程。
4.然而，对于目前的离型膜，成型物(即固化的光敏树脂)从离型膜上剥离时，离型膜各处所受到的离型力均一，离型力大小与成型物截面面积成正比。若成型物截面面积变大，离型膜的离型力就增大。则需要施加更大的剥离拉力，才能够将成型物从离型膜上剥离。为了施加更大的剥离拉力，在成型物的剥离过程中，需要增长行程距离，进而增加了剥离过程的时间，降低了3d打印速度。如果强行提升打印速度，离型膜将会因承受过大的离型力而被破坏，从而导致打印失败。


技术实现要素：

5.为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本技术提供一种用于光固化3d打印的薄膜结构，能够提升3d打印速度。
6.本技术第一方面提供一种用于光固化3d打印的薄膜结构，所述薄膜结构于不同区域上相同单位面积的离型力不相等。
7.在一种实施方式中，所述薄膜结构包括：至少一层离型膜；
8.所述至少一层离型膜包括：一层离型膜；其中，所述离型膜在预设区域内的厚度与所述离型膜在非预设区域内的厚度不同；或者
9.所述至少一层离型膜包括：至少两层离型膜；其中，所述至少两层离型膜中的各所述离型膜依次堆叠；在相邻的两个所述离型膜中，一所述离型膜的一侧表面的预设连接区域与另一所述离型膜的一侧表面的预设连接区域相互连接。
10.在一种实施方式中，所述离型膜在预设区域内的厚度与所述离型膜在非预设区域内的厚度不同，包括：
11.所述离型膜的所述预设区域划分有若干子预设区域，所述离型膜的各个所述子预设区域的厚度不相同。
12.在一种实施方式中，所述离型膜在预设区域内的厚度与所述离型膜在非预设区域内的厚度不同，包括：
13.所述离型膜中用于与光敏树脂接触的一面处于同一水平面上；或，
14.所述离型膜中背向光敏树脂的一面处于同一水平面上；或，
15.所述离型膜中用于与光敏树脂接触的一面，以及背向光敏树脂的一面均不处于同一水平面上。
16.在一种实施方式中，所述离型膜在预设区域内的厚度与所述离型膜在非预设区域内的厚度不同，包括：
17.所述离型膜的所述预设区域内的面积与所述离型膜的所述非预设区域内的面积不同。
18.在一种实施方式中，所述在相邻的两个所述离型膜中，一所述离型膜的一侧表面的预设连接区域与另一所述离型膜的一侧表面的预设连接区域相互连接，包括：
19.在相邻的两个所述离型膜中，一所述离型膜的一侧表面的预设连接区域与另一所述离型膜的一侧表面的预设连接区域焊接或者粘接。
20.在一种实施方式中，所述在相邻的两个所述离型膜中，一所述离型膜的一侧表面的预设连接区域与另一所述离型膜的一侧表面的预设连接区域相互连接，包括：
21.所述离型膜的一侧表面具有至少两个所述预设连接区域，所述至少两个所述预设连接区域按照预设分布规则分布于所述离型膜的一侧表面上；一所述离型膜的一侧表面的每一所述预设连接区域与另一所述离型膜的一侧表面的一所述预设连接区域对应连接。
22.在一种实施方式中，所述至少两层离型膜中的各所述离型膜依次堆叠，包括：
23.所述至少两层离型膜中远离光敏树脂的一层所述离型膜为刚性结构平面板。
24.在一种实施方式中，所述至少两层离型膜中的各所述离型膜依次堆叠，包括：
25.所述至少两层离型膜中的最外侧的一层所述离型膜在预设区域内的厚度与在非预设区域内的厚度不同。
26.本技术第二方面提供一种光固化3d打印机，包括如上所述的薄膜结构。
27.本技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：
28.本技术实施例提供的薄膜结构，可以在光固化3d打印过程中，用于与光敏树脂接触。当成型物(固化的光敏树脂)从薄膜结构表面上剥离时，由于薄膜结构于不同区域上相同单位面积的离型力不相等，薄膜结构的表面无法形成一个整体的离型力，薄膜结构与光敏树脂接触的表面所受到的整体离型力会被分散，薄膜结构在不同区域将受到不同离型力的作用。由于离型力的大小与接触面积成正比，薄膜结构每一个区域对应受到的离型力，会比上述的整体离型力小。当薄膜结构上的其中一个区域的受力达到该区域所对应的离型力时，成型物与该区域对应的部分将被剥离。这样，成型物在剥离的移动过程中，成型物将会从薄膜结构表面的不同区域依次剥离。这样，即使成型物截面面积增大，也不必需要通过增大剥离拉力以及增加离型行程来完成剥离动作，只要满足剥离拉力均大于薄膜结构中每一个区域的离型力即可。也就是说，能够通过施加较小的剥离拉力以及执行较短的离型行程来完成剥离动作，从而利于加快成型物的剥离速度，提升光固化3d打印速度。
29.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
30.通过结合附图对本技术示例性实施方式进行更详细的描述，本技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
31.图1是本技术实施例示出的用于光固化3d打印的薄膜结构的结构示意图；
32.图2是本技术实施例示出的用于光固化3d打印的薄膜结构的截面结构示意图；
33.图3是本技术实施例示出的用于光固化3d打印的薄膜结构的另一截面结构示意图；
34.图4是本技术实施例示出的用于光固化3d打印的薄膜结构的另一截面结构示意图；
35.图5是本技术另一实施例示出的用于光固化3d打印的薄膜结构的截面结构示意图；
36.图6是本技术实施例示出的用于光固化3d打印的薄膜结构的另一截面结构示意图；
37.图7是本技术实施例示出的用于光固化3d打印的薄膜结构的另一截面结构示意图；
38.图8是本技术实施例示出的用于光固化3d打印的薄膜结构的制作方法的流程示意图。
具体实施方式
39.下面将参照附图更详细地描述本技术的实施方式。虽然附图中显示了本技术的实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本技术更加透彻和完整，并且能够将本技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。
40.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
41.应当理解，尽管在本技术可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本技术范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
42.相关技术中，对于目前的离型膜，成型物(即固化的光敏树脂)从离型膜上剥离时，离型膜各处所受到的离型力均一，离型力大小与成型物截面面积成正比。若成型物截面面积变大，离型膜的离型力就增大。则需要施加更大的剥离拉力，才能够将成型物从离型膜上剥离。为了施加更大的剥离拉力，在成型物的剥离过程中，需要增长行程距离，进而增加了剥离过程的时间，降低了3d打印速度。如果强行提升打印速度，离型膜将会因承受过大的离
型力而被破坏，从而导致打印失败。
43.针对上述问题，本技术实施例提供一种用于光固化3d打印的薄膜结构，能够提升3d打印速度。
44.本技术实施例提供一种用于光固化3d打印的薄膜结构，该薄膜结构于不同区域上相同单位面积的离型力不相等。
45.本技术实施例提供的薄膜结构，可以在光固化3d打印过程中，用于与光敏树脂接触。当成型物(固化的光敏树脂)从薄膜结构表面上剥离时，由于薄膜结构于不同区域上相同单位面积的离型力不相等，薄膜结构的表面无法形成一个整体的离型力，薄膜结构与光敏树脂接触的表面所受到的整体离型力会被分散，薄膜结构在不同区域将受到不同离型力的作用。由于离型力的大小与接触面积成正比，薄膜结构每一个区域对应受到的离型力，会比上述的整体离型力小。当薄膜结构上的其中一个区域的受力达到该区域所对应的离型力时，成型物与该区域对应的部分将被剥离。这样，成型物在剥离的移动过程中，成型物将会从薄膜结构表面的不同区域依次剥离。这样，即使成型物截面面积增大，也不必需要通过增大剥离拉力以及增加离型行程来完成剥离动作，只要满足剥离拉力均大于薄膜结构中每一个区域的离型力即可。也就是说，能够通过施加较小的剥离拉力以及执行较短的离型行程来完成剥离动作，从而利于加快成型物的剥离速度，提升光固化3d打印速度。
46.需要说明的是，在3d打印的技术领域中，离型力，是成型物(固化的光敏树脂)从离型膜表面剥离时所需要的力。相关技术中，当成型物与传统离型膜的表面贴合时，成型物受到传统离型膜的离型力作用，使得成型物附着于传统离型膜的表面。当对成型物的剥离拉力到达传统离型膜的离型力时，成型物就会从传统离型膜的表面剥离。传统离型膜所受到的离型力与成型物的截面面积成正比，成型物的截面面积越大，传统离型膜所受到的离型力也就越大，并且传统离型膜只受到一个整体的离型力，当成型物的剥离拉力的大小达到传统离型膜的整体离型力的大小的时，成型物表面的所有接触点同时从传统离型膜上离开。而对于本技术的薄膜结构，由于薄膜结构于不同区域上相同单位面积的离型力不相等，也就是说，薄膜结构的不同区域分别承受不同的离型力。当薄膜结构上的其中一个区域的受力达到该区域所对应的离型力时，成型物与该区域对应的部分将被剥离。随着剥离动作的进行，成型物将会从薄膜结构表面的不同区域依次剥离。
47.可以理解，离型力的大小与接触面的大小成正比。对于相同的成型物的截面面积而言，传统离型膜的整体离型力的最大值，必将大于本技术的薄膜结构的任一区域的离型力的最大值。这样，对于剥离具有相同截面大小的成型物，应用上述的薄膜结构，能够通过施加较小的剥离拉力以及执行较短的离型行程来完成剥离动作，从而利于加快成型物的剥离速度，提升光固化3d打印速度。
48.请一并参见图1至图7，在本技术实施例中，薄膜结构10包括至少一层离型膜100。
49.至少一层离型膜100可以包括：一层离型膜100。其中，离型膜100 在预设区域110内的厚度与离型膜100在非预设区域120内的厚度不同。其中，离型膜100上可以设置多个预设区域110，离型膜100上多个预设区域110的厚度可以相同或互不相同。离型膜100上也可以设置多个非预设区域120，离型膜100上多个非预设区域120的厚度也可以相同或互不相同。由于薄膜结构10在预设区域110内与在非预设区域120内的相同单位面积的离型力不相等，薄膜结构10在预设区域110内承受一个离型力，薄膜结构10在非预设区域120内承受另
一个离型力，从而分散了薄膜结构10表面所承受的整体离型力，薄膜结构10表面将承受梯度离型力 (或称为非均匀离型力)。在成型物从薄膜结构10剥离的过程中，薄膜结构10的预设区域110与非预设区域120的部分将先后从成型物表面离开。
50.进一步的，在一个具体的实施方式中，离型膜100的预设区域110划分有若干子预设区域，离型膜100的各个子预设区域的厚度不相同。其中，若干子预设区域可以相邻近连通，若干子预设区域也可以分散排布。一些实施例中，若干子预设区域可以包括第一子预设区域、第二子预设区域及第三子预设区域，离型膜100分别在第一子预设区域、第二子预设区域及第三子预设区域的厚度均不同且可以依次递减。具体的，离型膜100的非预设区域120的厚度可以最大，且均大于离型膜100分别在第一子预设区域、第二子预设区域及第三子预设区域的厚度。这样，薄膜结构10在非预设区域120、第一子预设区域、第二子预设区域及第三子预设区域分别受到4个离型力的作用。可以理解，通过将离型膜100的预设区域110划分为若干子预设区域，且离型膜100的各个子预设区域的厚度不同，能够造成离型膜100本身具备宏观不均匀性，从而使得成型物从薄膜结构10 上剥离时，薄膜结构10表面呈现非均匀的离型力分布，进而能够显著提升光固化3d打印的速度，同时提高打印的稳定性与成功率。
51.其中，离型膜100的预设区域110的形状可以为矩阵、三角形或者其他不规则图形。同理，离型膜100的子预设区域的形状也可以为矩阵、三角形或者其他不规则图形。离型膜100的预设区域110的形状及子预设区域的形状可根据实际应用情况设定，此处不作限定。
52.进一步的，请一并参阅图2至图4，在一个实施例中，离型膜100中用于与光敏树脂接触的一面可以处于同一水平面上。在另一个实施例中，离型膜100中背向光敏树脂的一面处于同一水平面上。在其他实施例中，离型膜100中用于与光敏树脂接触的一面，以及背向光敏树脂的一面均不处于同一水平面上。也就是说，薄膜结构10与成型物接触的表面可以为平整的面，也可以为不平整的面，离型膜100在预设区域110内的厚度与离型膜100在非预设区域120内的厚度不同，即可呈现非均匀的离型力分布，使得薄膜结构10在不同区域受到不同离型力的作用，从而利于提升成型物的剥离速度，提升光固化3d打印的速度。
53.进一步的，离型膜100的预设区域110内的面积可以与离型膜100的非预设区域120内的面积不同。离型膜100的预设区域110内的面积可以大于或者小于离型膜100的非预设区域120内的面积。离型膜100的预设区域110内的面积还可以等于离型膜100的非预设区域120内的面积。离型膜100的预设区域110内的各个子预设区域的面积也可以不相同。也就是说，在离型膜100的预设区域110的厚度与离型膜100的非预设区域120 的厚度不同的前提下，非预设区域120的面积、预设区域110内各个子预设区域的面积可根据需求设定，以适用不同的使用场合。
54.请一并参阅图5和图6，至少一层离型膜100也可以包括：至少两层离型膜100。其中，至少两层离型膜100中的各离型膜100依次堆叠。在相邻的两个离型膜100中，一离型膜100的一侧表面的预设连接区域130 与另一离型膜100的一侧表面的预设连接区域130相互连接。例如，至少两层离型膜100包括第一离型膜100与第二离型膜100，第一离型膜100 的一侧表面的预设连接区域130与第二离型膜100的一侧表面的预设连接区域130相互连接。又例如，至少两层离型膜100包括第一离型膜100、第二离型膜100及第三离型膜100，第一离型膜100的一侧表面的预设连接区域130与第二离型膜100的一侧表面的预设连接区域130
相互连接，第二离型膜100的一侧表面的预设连接区域130与第三离型膜100的一侧表面的预设连接区域130相互连接。
55.其中，一离型膜100的一侧表面的预设连接区域130可以与另一离型膜100的一侧表面的预设连接区域130焊接、粘接或者热熔连接等等，以确保连接的牢固程度。其中，离型膜100的预设连接区域130的形状可以为矩阵、三角形或者其他不规则图形。
56.其中，至少两层离型膜100中的最外的一层离型膜100可以去与光敏树脂接触。光敏树脂固化后，成型物从该层离型膜100的表面剥离的过程中，该层离型膜100在预设连接区域130内与在非预设连接区域140内的相同单位面积的离型力不相等。其在预设连接区域130内承受一个离型力，在非预设连接区域140内承受另一个离型力，从而分散了该层离型膜100 表面所承受的整体离型力，该层离型膜100表面将承受梯度离型力(或称为非均匀离型力)。
57.在成型物从薄膜结构10中最外层离型膜100表面剥离的过程中，最外层离型膜100的预设连接区域130受到相邻离型膜100的结合力(因相连接而产生的拉拽作用力)，因此该层离型膜100的预设连接区域130受到的离型力最大，该层离型膜100的预设连接区域130率先从成型物的表面上剥离。最外层离型膜100的非预设连接区域140没有与相邻离型膜100 连接，相邻离型膜100没有产生对非预设连接区域140对应的结合力，因此最外层离型膜100的非预设连接区域140表面受到的离型力小，最外层离型膜100的非预设连接区域140表面紧贴成型物表面。当最外层离型膜 100的预设连接区域130从成型物表面剥离后，最外层离型膜100的非预设连接区域140才从成型物表面剥离。
58.进一步的，在其中一个实施例中，离型膜100的一侧表面具有至少两个预设连接区域130，至少两个预设连接区域130按照预设分布规则分布于离型膜100的一侧表面上；一离型膜100的一侧表面的每一预设连接区域130与另一离型膜100的一侧表面的一预设连接区域130对应连接。这样，与成型物接触的离型膜100表面将具有多个离型点分布，该层离型膜 100的各个预设连接区域130将同时从成型物的表面剥离，然后，该层离型膜100的各个非预设连接区域140同时再从成型物的表面上剥离。
59.进一步的，在其中一个实施例中，至少两层离型膜100中的最外侧的一层离型膜100在预设区域110内的厚度与在非预设区域120内的厚度不同。这样，进一步使得薄膜结构10整体具备宏观不均匀性，从而使得成型物从薄膜结构10上剥离时，薄膜结构10表面呈现非均匀的离型力分布，进而能够显著提升光固化3d打印的速度，同时提高打印的稳定性与成功率。
60.进一步的，在其中一个实施例中，在至少两层离型膜100中，远离光敏树脂的一层离型膜100可以为刚性结构平面板101。请参阅图7，例如，至少两层离型膜100包括两层离型膜100，一离型膜100的一侧表面的预设连接区域130与另一离型膜100的一侧表面的预设连接区域130相互连接。其中，一层离型膜100用于与光敏树脂接触，另一层离型膜100为刚性结构平面板101。其中，刚性结构面板101可以为玻璃面板。这样，成型物在剥离过程中，在刚性结构平面板101的连接作用下，离型膜100的预设连接区域130不会被拉拽形变，且与成型物接触的离型膜100的预设连接区域130的受力最大，从而使得成型物先从离型膜100的预设连接区域130剥离，实现该离型膜100表面的非均匀离型力分布，从而利于提升光固化3d打印的速度。
61.与前述实施例相对应，本技术还提供了一种用于光固化3d打印的薄膜结构的制作方法的实施例。
62.图8是本技术实施例示出的用于光固化3d打印的薄膜结构的制作方法的流程示意图。
63.参见图8，该制作方法包括：
64.步骤s801、制备至少一张离型膜。
65.步骤s802、当至少一张离型膜包括一张离型膜时，将离型膜的预设区域进行减薄或加厚。
66.在该步骤中，将离型膜的预设区域进行减薄或加厚的具体方式包括：将离型膜的预设区域进行机械减薄；或，将离型膜的预设区域进行激光减薄；或，将离型膜的预设区域进行化学减薄；或，将离型膜的预设区域进行图案加载，从而使得离型膜的预设区域与非预设区域的厚度不同。
67.进一步的，在该步骤中，可以将离型膜的预设区域中的不同区域分别减薄或加厚至不同厚度。例如，可以将预设区域划分层若干子预设区域，通过机械减薄、激光减薄、化学减薄或者图案加载的方式，使得离型膜于各个子预设区域的厚度不同。
68.进一步的，在该步骤中，离型膜中用于与光敏树脂接触的一面处于同一水平面上；或，离型膜中背向光敏树脂的一面处于同一水平面上；或，离型膜中用于与光敏树脂接触的一面，以及背向光敏树脂的一面均不处于同一水平面上。进一步的，离型膜的预设区域内的面积可以与离型膜的非预设区域内的面积不同，离型膜的预设区域内的各个子预设区域的面积也可以不相同。
69.步骤s803、当至少一张离型膜包括至少两张离型膜时，将各离型膜依次堆叠。
70.其中，各离型膜依次堆叠中的最外面的一层离型膜用于与光敏树脂接触。
71.步骤s804、将相邻两个离型膜中的一张离型膜的预设连接区域与另一张离型膜的预设连接区域相连接。
72.在该步骤中，离型膜的一侧表面可以具有至少两个预设连接区域，至少两个预设连接区域按照预设分布规则分布于离型膜的一侧表面上；一离型膜的一侧表面的每一预设连接区域与另一离型膜的一侧表面的一预设连接区域对应连接。
73.在该步骤中，可以将一张离型膜的预设连接区域与另一张离型膜的预设连接区域焊接、粘接或者热熔连接。
74.在执行完步骤s804之后，可以选择执行步骤s805。
75.步骤s805、将至少两张离型膜中的最外侧的一张离型膜的预设区域进行减薄或加厚。
76.在该步骤中，最外侧的一张离型膜的预设区域进行减薄或加厚，使得该离型膜具备宏观不均匀性，进一步使得成型物从薄膜结构上剥离时，薄膜结构表面呈现非均匀的离型力分布，进而能够显著提升光固化3d打印的速度，同时提高打印的稳定性与成功率。
77.本技术实施例提供的方法，通过制备至少一张离型膜，以制作用于光固化3d打印的薄膜结构。当至少一张离型膜包括一张离型膜时，将离型膜的预设区域进行减薄或加厚，从而制得一种在不同厚度区域的相同单位面积的离型力不相等的薄膜结构。当至少一张离型膜包括至少两张离型膜时，将各离型膜依次堆叠，再将相邻两个离型膜中的一张离型膜
的预设连接区域与另一张离型膜的预设连接区域相连接，从而制得一种在预设连接区域与非预设连接区域的相同单位面积的离型力不相等的薄膜结构。在光固化3d打印过程中，该薄膜结构可用于与光敏树脂接触，当成型物(固化的光敏树脂)从薄膜结构表面上剥离时，薄膜结构与光敏树脂接触的表面所受到的整体离型力会被分散，薄膜结构在不同区域将受到不同离型力的作用。由于离型力的大小与接触面积成正比，薄膜结构每一个区域对应受到的离型力，会比上述的整体离型力小。当薄膜结构上的其中一个区域的受力达到该区域所对应的离型力时，成型物与该区域对应的部分将被剥离。这样，成型物在剥离的移动过程中，成型物将会从薄膜结构表面的不同区域依次剥离。这样，即使成型物截面面积增大，也不必需要通过增大剥离拉力以及增加离型行程来完成剥离动作，只要满足剥离拉力均大于薄膜结构中每一个区域的离型力即可。也就是说，能够通过施加较小的剥离拉力以及执行较短的离型行程来完成剥离动作，从而利于加快成型物的剥离速度，提升光固化3d打印速度。
78.以上实施例介绍了本技术实施例提供的用于光固化3d打印的薄膜结构，相应地，本技术还提供一种光固化3d打印机，本实施例提供的光固化3d打印机包括如上述任意实施例所描述的薄膜结构。
79.以上已经描述了本技术的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。