台北工业大学：一种基于自底向上面曝光3D打印技术的主动分离方法的研究

供稿人:王永辉、连芩
供稿单位：机械制造系统工程国家重点实验室

自底向上面曝光3D打印技术与自顶向下面曝光3D打印技术相比，自底向上3D打印具有零件高度不受限于料池深度的特点，这使得其打印机可以更加的小巧。此外，由于固化面在上下两个约束表面之间，这使得固化平面的表面平行度和表面质量更容易被控制。

但是由于固化层需要与下约束表面分离，这会产生一个分离力，这种分离力的大小如果大于打印零件层与层之间的连接力，零件将会断裂。研究人员为了减小这种风险，通常会降低抬升的速度，使液体缓慢的流入真空区域，导致打印时间增加。

台湾国立台北工业大学在2017年的一项基于自底向上面曝光的主动分离方法的研究中给出了新的启示。这项技术将原本硬质的透明底板换成了柔性的特氟龙膜，特氟龙膜的上面存放待固化的液体，特氟龙膜的下面是一个不透空气的腔体，腔体底面是透明的底板，腔体内存放着水，腔体具有进水口和出水口，如图1。

图1

具体分离过程如图2所示。开始打印时如（a）所示，打印平台下降，水泵抽出腔体内的水，特氟龙膜被吸附在透明底板上如（b）所示，曝光如（c）所示，打印平台上升，水泵给腔体内注水如（d）所示，水泵抽水，特氟龙膜与固化层开始分离，这种分离方式类似于揭开胶带如（e）（f）（g）所示，打印结束。这种新的分离方式被称为ASBUS。

图2

显然，该研究设计并成功制造的自底向上面曝光的3D打印机，能够打印出大体积物体，外壳结构以及具有大横截面的实体模型。其零件高度为300mm，xy轴的最大尺寸为216×192mm。经过测试拉力值，传感器给出数据证明，ASBUS将20N（传统直接分离方式）的分离力值显著降低至0.8N，这种主动分离方法解决了自底向上面曝光方法的主要缺点。

参考文献：
Wang JC, Ruilova M, Lin YH. The Development of an Active Separation Method for Bottom-Up Stereolithography System. J. IEEE/SICE International Symposium on System Integration, Vol 108-114, 2017.