Устройство для изготовления трехмерных изделий из фотоотверждающихся материалов

 

Использование: изобретение относится к машиностроению и приборостроению и может быть использовано для изготовления трехмерных изделий сложной конфигурации из фотоотверждающихся материалов. Технический результат состоит в повышении производительности. Сущность изобретения: устройство для изготовления трехмерных изделий из фотоотверждающихся материалов содержит реактор, подложку, выполненную с возможностью вертикального перемещения, маску, установленную под дном реактора, прозрачным для электромагнитного излучения, и источник электромагнитного излучения оптического диапазона длин волн, расположенный под маской. Маска выполнена из двух плоскопараллельных пластин, прозрачных для электромагнитного излучения, установленных с возможностью вертикального перемещения относительно одна другой, между которыми расположены конфигурационно оформленные элементы из эластичного материала, непрозрачные для электромагнитного излучения. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и приборостроению и может быть использовано для изготовления трехмерных изделий сложной конфигурации из фотоотверждающихся материалов.

Известно устройство для изготовления изделий сложной конфигурации из фотоотверждающихся материалов, включающее подложку, маску и источник электромагнитного излучения [1] Такое устройство обеспечивает получение плоских изделий и не позволяет получать трехмерные изделия сложных пространственных форм.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является устройство для изготовления трехмерных изделий из фотоотверждающихся материалов, содержащее реактор, подложку, выполненную с возможностью вертикального перемещения, маску, установленную под дном реактора, прозрачным для электромагнитного излучения, и источник электромагнитного излучения оптического диапазона длин волн, расположенный под маской [2] Такое устройство обеспечивает получение трехмерных изделий путем послойного фотоотверждения жидкого материала, который, будучи залитым в реактор, по мере поднятия подложки затекает в зазор между дном реактора и подложкой. При этом сложная объемная форма изделия создается в результате воздействия электромагнитного излучения на слои материала через набор сменных масок различной конфигурации. Необходимость в последовательной смене масок делает процесс получения изделий дискретным, низкопроизводительным.

Технический результат состоит в повышении производительности. Это достигается тем, что в устройстве для изготовления трехмерных изделий из фотоотверждающихся материалов, содержащем реактор с прозрачным для электромагнитного излучения дном, выполненную с возможностью вертикального перемещения, подложку, установленную под дном реактора маску и расположенный под маской источник электромагнитного излучения оптического диапазона длин волн, маска выполнена из двух прозрачных для электромагнитного излучения плоскопараллельных пластин, установленных с возможностью вертикального перемещения относительно друг друга, между которыми расположены непрозрачные для электромагнитного излучения конфигурационно оформленные элементы из эластичного материала.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство содержит реактор 1 с исходным материалом 2 и подложку 3, выполненную с возможностью вертикального перемещения. Под дном 4 реактора 1, прозрачным для электромагнитного излучения, установлена маска, содержащая две плоскопараллельные пластины 5, прозрачные для электромагнитного излучения, установленные с возможностью вертикального перемещения относительно друг друга, между которыми расположены конфигурационно оформленные элементы 6 из эластичного материала, непрозрачные для электромагнитного излучения. Под маской расположен источник 7 электромагнитного излучения оптического диапазона длин волн. Вертикальное перемещение пластин 5 маски относительно друг друга может осуществляться с помощью приводов известных конструкций, например, включающих пару винт-гайка. При этом одна из пластин, например верхняя, может быть неподвижной, а другая, нижняя, перемещающейся относительно первой. Элементы 6, расположенные между пластинами 5, могут быть выполнены из резины или других эластичных материалов, непрозрачных для электромагнитного излучения.

Принцип работы маски. Зазор между пластинами 5 регулируют путем их вертикального перемещения относительно друг друга. При этом эластичные элементы 6 испытывают деформации различной степени, то сжимаясь, то разжимаясь. В результате изменяются размеры и конфигурация окон маски, через которые проходит электромагнитное излучение, направленное на фотоотверждающийся материал. Соответствующим образом изменяется и форма изготавливаемого изделия.

Устройство работает следующим образом.

Заполняют реактор 1 исходным жидким материалом 2. Путем перемещения подложки 3 устанавливают требуемый зазор между ней и дном 4 реактора 1. Перемещают пластины 5 относительно одна другой, создавая в элементах 6 деформацию требуемой величины за счет их сжатия. Включают источник 7 электромагнитного излучения. При этом излучение, проходя через прозрачные участки маски и дно 4 реактора 1, вызывает отверждение слоя материала 2, создавая тем самым конфигурационно оформленный слой изделия. Затем источник 7 отключают и подложку 3 перемещают вверх на шаг, равный толщине образованного слоя изделия. При этом в возникающий между подложкой 3 и дном 4 зазор затекает жидкий материал 2. Путем перемещения пластин 5 изменяют степень деформации элементов 6 по заданной программе. Затем формируют в описанном выше порядке следующий слой изделия. Перемещение подложки 3 и пластин 5, а также работа источника 7 могут осуществляться непрерывно. В результате весь процесс получения изделия также приобретает непрерывный характер. Таким образом можно получать трехмерные изделия сложной формы, например, с переменным сечением, с гофрированной внешней или внутренней поверхностью и т.д. При этом форма изделий определяется конфигурацией окон маски, образованных эластичными элементами (круг, прямоугольник и т.п.); законом изменения деформацией эластичных элементов во время (монотонным или периодическим, в частности, синусоидальным, ступенчатым, пилообразным и т.п.); наличием, кроме эластичных элементов, маскирующих покрытий, нанесенных на пластины маски.

Пример конкретного выполнения.

Изготавливают изделие в форме цилиндра с гофрированной поверхностью. В качестве фотоотверждающегося материала используют жидкий полимер Ф-1 следующего состава, мас. α,ω -Метакрил- -ди (диэтиленгликоль) 56 Триэтиленгликоль- диметакрилат 14 Метиловый эфир бензоина 1,5 Диановая эпоксидная смола ЭД-20 18 изо-Метилтетрагидрофталевый ангидрид 10,3 2,4,6-Трис-(диметиламинометил) фенил 0,2 Изготовление производят в реакторе в виде вертикального цилиндра с внутренним диаметром 100 мм. Толщина фотоотверждающегося слоя 0,02 мм. Облучение материала осуществляют ультрафиолетовым излучением через маску, состоящую из двух плоскопараллельных стеклянных пластин размером 100 х 100 мм², между которыми расположено кольцо из резины (внутренний диаметр 40 мм, внешний 50 мм). В процессе формирования изделий пластины периодически (по синусоидальному закону) прижимают друг к другу, в результате чего при максимальном сжатии резинового кольца его внутренний диаметр равен 37 мм. Соответствующим образом изменяются диаметры по высоте формируемого изделия.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФОТООТВЕРЖДАЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ, содержащее реактор с прозрачным для электромагнитного излучения дном, выполненную с возможностью вертикального перемещения подложку, установленную под дном реактора маску и расположенный под маской источник электромагнитного излучения оптического диапазона длин волн, отличающееся тем, что маска выполнена из двух прозрачных для электромагнитного излучения плоскопараллельных пластин, установленных с возможностью вертикального перемещения одна относительно другой между которыми расположены не прозрачные для электромагнитного излучения конфигурационно оформленные элементы из эластичного материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1