устройство для изготовления трехмерных изделий из фотоотверждающихся материалов

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 набора прозрачных для электромагнитного излучения пластин с конфигурационно оформленными не прозрачными для электромагнитного излучения участками, снабженных приводами горизонтального и вертикального перемещения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и приборостроению и может быть использовано для изготовления трехмерных изделий сложной конфигурации из фотоотверждающих 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 изобретения 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 набора прозрачных для электромагнитного излучения пластин с конфигурационно оформленными непрозрачными для электромагнитного излучения участками, снабженных приводами горизонтального и вертикального перемещения.

На фиг. 1 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, выполненная из набора прозрачных для излучения пластин 5 с конфигурационно оформленными участками 6, непрозрачными для излучения. Пластины 5 снабжены приводами горизонтального 7 и вертикального 8 перемещений. Под маской установлен источник 9 параллельного потока электромагнитного излучения оптического диапазона длин волн.

Устройство работает следующим образом.

Заполняют реактор 1 исходным жидким материалом. Путем перемещения подложки 3 устанавливают требуемый зазор между ней и дном 4 реактора 1. Устанавливают маску в исходное положение путем ее перемещения. Включают источник 9 электромагнитного излучения. При этом излучение, проходя через окно (окна) маски и дно 4 реактора 1, вызывает отверждение слоя материала 2, создавая тем самым конфигурационно оформленный слой изделия. По мере формирования последующих слоев изделия подложку 3 перемещают вверх и изменяют по заданному закону конфигурацию и размеры слоев путем перемещения пластин 5 маски. В результате весь процесс носит непрерывный характер.

Возможны различные варианты задания конфигурации и размеров слоев.

1. Горизонтально перемещают или вращают пластины 5 с участками 6, расположенными по периферии без изменения их расположения относительно друг друга. При этом площадь сечения трехмерного изделия остается постоянной, но изменяется его наружная конфигурация. Таким образом можно получать изделия колено- или спиралевидные, с винтообразным или ступенчатым рельефом поверхности и т.п. (фиг. 2).

2. Горизонтально перемещают пластины 5 с участками 6, расположенными по периферии, относительно друг друга, обеспечивая их взаимные перекрытия. При этом происходят изменения и наружной формы, и наружных размеров изделия по высоте, характер которых определяется формой пластин 5 и участков 6 маски и законом их перемещения относительно друг друга (фиг. 3).

3. Горизонтально перемещают или вращают пластины 5 с участками 6, расположенными в средней части. При этом изменяется конфигурация (рельеф поверхности) внутренних полостей (отверстий) изделия. Таким образом можно получать в объеме изделия колено- или спиралевидные отверстия, а также отверстия с винтообразным или ступенчатым рельефом поверхности и т.п. (фиг. 4). Возможны комбинации указанных вариантов, позволяющие получать изделия более сложных форм. В качестве приводов перемещения пластин маски могут быть использованы известные средства, включающие, например, пары винт-пайка, червяк-шестерня и т. п. В качестве средства формирования параллельного пучка излучения могут быть использованы известные оптические системы, содержащие линзы, зеркала и диафрагмы.

П р и м е р 1. Изготавливают деталь в форме усеченной пирамиды квадратного сечения. В качестве фотоотверждающегося материала используют полимер Ф-1 следующего состава, мас.

,-Метакрил-ди(диэтил- енгликоль) 56

Триэтиленгликольди- метакрилат 14 Метиловый эфир бензоина 1,5

Диановая эпоксидная смола ЭД-20 18

изо-Метилтетрагидро- фталевый ангидрид 10,3

2,4,6-трис-(диметиламинометил) фенол 0,2

Изготовление производится в реакторе в виде вертикального цилиндра с внутренним диаметром 100 мм. Толщина фотоотверждающегося слоя 0,02 мм. Облучение материала осуществляют через маску, состоящую из двух прозрачных пластин с Г-образными непрозрачными участками, частично перекрывающими друг друга с образованием прозрачного окна квадратного сечения размером 10 х 10 мм². В процессе формирования изделия пластины раздвигают в направлении диагонали окна, постепенно увеличивая размеры последнего до 50 х 50 мм².

П р и м е р 2. Изготавливают деталь в виде прямоугольного параллелепипеда с коленообразным отверстием круглого сечения. Фотоотверждающий материал тот же, что и в примере 1. Маска состоит из неподвижной прозрачной для излучения пластины с окном прямоугольной формы размерами 40 х 50 мм² и прозрачной для излучения пластины, на которую нанесен непрозрачный слой в виде круга диаметром 5 мм. Круг первоначально расположен в центре прямоугольного окна. В процессе облучения материала через окно неподвижной пластины, вторую пластину перемещают горизонтально на 10 мм вдоль диагонали окна по обе стороны от его центра.