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 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.

Описание изобретения к патенту

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. , -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.