具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

应当理解的是，下面的实施例并不限制本发明所保护的方法中各步骤的执行顺序。本发明的方法的各个步骤在不相互矛盾的情况下能够以任意可能的顺序并且能够以循环的方式来执行。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

现在技术中采用FDM技术进行3D打印设备，该设备包括具有加工功能的喷头以及可控制喷头沿着X轴、Y轴、Z轴运行的控制装置，在加工过程中，在一个层面上完成材料的挤喷、凝固，然后再在固化的材料上，继续重复挤喷、凝固，层层沉积，最终制作出成型的产品。但是由于FDM技术加工的喷头内涉及到热塑性材料的熔化以及再凝固，在关机或者喷头温度降低时，热塑性材料凝固易在喷头内部产生堵塞故障，影响加工效率以及加工精度。

有鉴于此，本申请实施例提供的激光3D打印装置，采用的光固化材料作为原料，并通过激光源照射使光固化材料进行固化的方式，相对于FDM成形时需要固态到液态，再到固态转化不同，本申请成型原理，其原料为光固化材料在无激光照射的情况下不会出现固化的现象，因此有效地避免了出现FDM成型过程中，停机状态或者温度降低时热塑性材料固化封堵喷头的现象。同时，本申请采用料浆存储罐封闭收纳光固化浆料可有效地避免浆料接触空气中造成的液态高分子材料的挥发或凝固，保证光固化材料的稳定性。将所述激光源与所述料浆输出头靠近所述工作台设置，以使所述料浆输出头挤出在所述工作台上的料浆与所述激光源的光线焦点重合，在成型过程中，可实现挤出浆料在工作台上的瞬间实现激光的及时照射，及时固化成型，保证了加工精度。

图1为本申请实施例提供的激光3D打印装置的整体结构示意图，图2为本申请实施例提供的激光3D打印装置的局部结构示意图。请参照图1以及图2，本申请实施例提供的激光3D打印装置，包括工作台11、激光源12以及用于储存光固化材料的浆料贮存装置13。浆料贮存装置13包括料浆存储罐131以及与料浆存储罐131连通的料浆输出头132。激光源12用于固化光固化材料。其中，激光源12与料浆输出头132靠近工作台11设置，以使料浆输出头132挤出在工作台11上的料浆与激光源12的光线焦点重合。

工作台11用于承接产品加工，用于承接待固化的光固化材料的料浆，并且在产品加工在工作台11上进行。示例性地，工作台11设置为板状结构，且相对激光源12以及料浆输出头132的一侧具备有平整的工作台11面。

激光源12用于固化光固化材料，具体地，激光源12发射激光，该激光照射输出在工作台11上的光固化料浆，进而使得光固化料浆固化。示例性地，激光源12为高能激光源12，其可发射高能激光，进一步加快固化速度。

浆料贮存装置13用于储存光固化材料，包括料浆存储罐131以及与料浆存储罐131连通的料浆输出头132。需要说明的，采用料浆存储罐131封闭收纳光固化浆料可有效地避免浆料接触空气中造成的液态高分子材料的挥发或凝固，保证光固化材料的稳定性。示例性地，料浆存储罐131可以设置为筒状结构，便于后续通过推料的方式实现出料，且筒状的料浆存储罐131结构简单，便于加工。示例性地，料浆存储罐131采用不透光材料制成，将料浆存储罐131采用不透光材料制成，可有效地保护置于料浆存储罐131内的料浆避光存放，避免其经过光照发生反应引起质变。示例性地，本实施例中，料浆存储罐131采用棕色玻璃制成，或者采用黑纸包裹的玻璃制成。可以理解的，这里并不对料浆存储罐131的具体材质进行限定，在其他具体实施例中，可以根据用户的需求，将料浆存储罐131采用其他材料制成，或者采用方式使其既满足不与光固化材料的料浆发生反应，同时可以实现不透光即可。

料浆输出头132，料浆存储罐131内的光固化材料的料浆经过料浆输出头132有控制地输出。料浆输出头132包括锥形尖嘴管1321以及开关控制阀1322；开关控制阀1322与锥形尖嘴管1321连接用于控制出料口的开关，需要说明的，锥形尖嘴管1321便于实现料浆顺利地输出，且使得前端行走加工更加精确。设置开关控制阀1322，便于实现对料浆是否输出进行控制。

需要说明的，激光源12与料浆输出头132靠近工作台11设置，以使料浆输出头132挤出在工作台11上的料浆与激光源12的光线焦点重合。以使料浆输出头132挤出在工作台11上的料浆与激光源12的光线焦点重合，在成型过程中，可实现挤出浆料在工作台11上的瞬间实现激光的及时照射，及时固化成型，保证了加工精度。

在可选地示例性实施例中，激光3D打印装置还包括加工驱动件，加工驱动件与激光源12、料浆输出头132以及工作台11连接以使激光源12和料浆输出头132与工作台11相对运行。需要说明的，设置加工驱动件，且加工驱动件与激光源12、料浆输出头132以及工作台11连接以使激光源12和料浆输出头132与工作台11相对运行，进而实现料浆输出头132能够在工作台11上按照预设路径输出光固化料浆，同时激光源12跟随进行照射及时实现固化。

示例性地，在本实施例中，加工驱动件包括第一直线输出机构141、第二直线输出机构142以及第三直线输出机构143。第一直线输出机构141与激光源12以及料浆输出头132传动连接，用于驱动激光源12以及料浆输出头132沿着第一预设方向做直线运动。第二直线输出机构142与第一直线输出机构141传动连接，用于驱动第一直线输出机构141沿着第二预设方向做直线运动。第三直线输出机构143与工作台11传动连接，用于驱动工作台11沿着第三预设方向做直线运动。其中，第一预设方向、第二预设方向和第三预设方向两两相互垂直。需要说明的，在本实施例中，设置加工驱动件包括第一直线输出机构141、第二直线输出机构142以及第三直线输出机构143。其中第一直线输出机构141用于驱动激光源12以及料浆输出头132沿着第一预设方向做直线运动，也即沿着图示中的上下方向运行。第二直线输出机构142用于驱动第一直线输出机构141沿着第二预设方向做直线运动，也即沿着图示中的左右方向运行。第三直线输出机构143用于驱动工作台11沿着第三预设方向做直线运动，也即沿着图示中的前后方向运行。且第一预设方向、第二预设方向和第三预设方向两两相互垂直。也即可以实现激光源12以及料浆输出头132相对于工作台11沿着X轴、Y轴和Z轴运行，也即实现在工作台11上进行由点到线加工，再由线到面加工。前一层面加工完之后，使激光源12以及料浆输出头132远离工作台11一个层面厚度的距离，进行下一个层面的加工，进而实现由面到体的成型加工。

需要说明的，本申请并不限定加工驱动件的具体驱动方式，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求，将加工驱动件设置为可进行三维运行的机械手臂。或者，以及采用上述的直线输出机构，相对驱动方式进行适应性地调整，例如可以将三个直线输出机构均用于驱动激光源12以及料浆输出头132，使其可独立沿着X轴、Y轴和Z轴运行，工作台11保持不动。还可以将激光源12以及料浆输出头132固定，将三个直线输出机构与工作台11传动连接，使其实现沿着X轴、Y轴和Z轴运行，通过驱动工作台11以使激光源12和料浆输出头132与工作台11相对运行，实现三维路径的加工成型。用户可以根据需求，将三个直线输出机构适应性在激光源12和料浆输出头132与工作台11之间进行调整分配，保证激光源12和料浆输出头132与工作台11相对运行，实现三维路径的加工成型即可。

在可选地示例性实施例中，激光源12与料浆输出头132通过连接架连接于第一直线输出机构141。连接架包括驱动连接块121和与驱动连接块121连接的连接面板123，驱动连接块121与第一直线输出机构141连接，激光源12以及料浆输出头132均设置在连接面板123上。需要说明的，将激光源12以及料浆输出头132均设置在连接面板123上，便于保证两者一致运行，保证料浆输出头132挤出在工作台11上的料浆与激光源12的光线焦点重合，也即实现两者之间距离以及位置的稳定性，进而保证及时照射，及时固化，保证加工稳定性，保证加工精度。驱动连接块121与第一直线输出机构141连接，即可实现驱动连接，连接面板123与驱动连接块121连接，也即连接面板123带动激光源12与料浆输出头132随之运行。示例性地，在本实施例中，激光源12与料浆输出头132均可拆卸地连接于连接面板123上，便于在出现故障或者需要调整更换零部件时，将激光源12与料浆输出头132拆卸下来，进行维修或者更换。

在可选地示例性实施例中，浆料贮存装置13还包括万向竹节管133以及导管134；导管134一端连接料浆存储罐131，另一端连接料浆输出头132；万向竹节管133套设于导管134外侧，且一端连接于连接面板123，另一端连接于料浆输出头132。需要说明的，设置导管134用于将料浆存储罐131内的料浆流向料浆输出头132，进而实现将料浆输出头132与料浆存储罐131分离设置，结构简洁，降低维护成本。设置万向竹节管133套设于导管134外侧，且一端连接于连接面板123，另一端连接于料浆输出头132，便于实现通过万向竹节管133调整料浆输出头132的倾斜角度，便于使其挤出的料浆置于激光源12的焦点上。在本实施例中，调整万向竹节管133由上向下弯曲使料浆输出头132位于倾斜下滑的末端，便于使得在靠近料浆输出头132的一段呈现下滑的路径，便于实现出料顺畅。同时，将料浆输出头132倾斜设置而不是直下式设置，便于使得料浆输出头132的出料路径呈现抛弧线路径，实现料浆输出头132挤出在工作台11上的料浆与激光源12的光线焦点重合。且在设置上避开与激光源12形成干扰，避免激光源12的光线照射在料浆输出头132处，造成在料浆输出头132处料浆固化引起封堵的现象。

请参照图4至图7，万向竹节管133包括多个竹节单元135，竹节单元135具备有第一连接部1351以及第二连接部1352，第一连接部1351设置为球状，第二连接部1352设置为圆锥台状，第一连接部1351设置为在第二连接部1352的截面积较小的端部，第二连接部1352开设有用于相邻竹节单元135的第一连接部1351的容纳腔1353。竹节单元135还具备有贯穿第一连接部1351以及第二连接部1352的通道1354。竹节单元135的第二连接部1352套设于相邻竹节单元135第一连接部1351，多个竹节单元135依次套设连接形成万向竹节管133。第一连接部1351与第二连接部1352形成球铰关节，由于配合的紧密性，使得万向竹节管133具有较高可塑性，万向竹节管133在外力作用下易于弯曲和改变形状，并且具有维持形状不变的能力。导管134依次贯穿每个竹节单元135的通道1354，通过调节万向竹节管133使得料浆输出头132具备有倾斜角度，便于使其挤出的料浆置于激光源12的焦点上。

在可选地示例性实施例中，浆料贮存装置13还包括推料活塞杆136以及第四直线输出机构137，推料活塞杆136可滑动地连接于料浆存储罐131内，并置于远离导管134的一端；第四直线输出机构137通过推板138与推料活塞杆136传动连接，用于驱动推料活塞杆136沿着料浆存储罐131内壁做往复运动。需要说明的，设置推料活塞杆136以及第四输出机构，便于在加工过程中，第四输出机构通过推动推板138进而推动推料活塞杆136，随着推料活塞杆136的推动，料浆存储罐131内的光固化料浆沿着导管134进入料浆输出头132，并从料浆输出头132输出在工作台11上，进而实现自动出料。

图3为本申请实施例提供的激光3D打印装置的直线螺杆传动机构的结构示意图，请参照图3，在可选地示例性实施例中，第一直线输出机构141、第二直线输出机构142、第三直线输出机构143以及第四直线输出机构137均采用直线螺杆传动机构。直线螺杆传动机构包括机架151、电机152、螺杆153、两根导向杆154；两根导向杆154的首尾分别连接于机架151的两端；螺杆153一端与机架151的端部可转动地连接，另一端贯穿机架151并通过联轴器与电机152连接，电机152用于驱动螺杆153旋转，螺杆153与两根导向杆154相互平行间隔设置。驱动连接块121设置有两个与导向杆154滑动连接的通孔以及与螺杆153螺纹配合的螺纹孔，电机152驱动螺杆153以使驱动连接块121沿着螺杆153做直线运动。第一直线输出机构141的机架151底板设置有两个与导向杆154滑动连接的通孔以及与螺杆153螺纹配合的螺纹孔，电机152驱动螺杆153以使第一直线输出机构141沿着螺杆153做直线运动。工作台11的底板设置有两个与导向杆154滑动连接的通孔以及与螺杆153螺纹配合的螺纹孔，电机152驱动螺杆153以使工作台11沿着螺杆153做直线运动。推板138设置有两个与导向杆154滑动连接的通孔以及与螺杆153螺纹配合的螺纹孔，电机152驱动螺杆153以使推板138沿着螺杆153做直线运动，推板138带动推料活塞杆136做往复运动。

需要说明的，将第一直线输出机构141、第二直线输出机构142、第三直线输出机构143以及第四直线输出机构137均采用直线螺杆传动机构。直线螺杆传动机构是结构简单且操作性较强的传动结构，其便于实现稳定的直线运动，同时结构简单，便于降低操作难度。

在可选地示例性实施例中，激光3D打印装置还包括控制装置，控制装置分别与第一直线输出机构141、第二直线输出机构142、第三直线输出机构143以及第四直线输出机构137电连接。需要说明的，设置控制装置通过对第一直线输出机构141，第二直线输出机构142以及第三直线输出机构143用于实现对加工路径的控制以及加工过程中料浆输出头132运行的速度。同时通过对第四直线输出机构137的控制，便于控制出料的速度。在实际加工生产过程中，可通过控制装置，设置合理的打印速度，通过第一直线输出机构141、第二直线输出机构142以及第三直线输出机构143，使三者进行多轴联动，确保打印出每层的形状。用户可根据料浆存储罐131和导管134的孔径的比例关系，并结合第四直线输出机构137的电机152的转速，来调整浆料的挤出速度，并使得该速度与第一直线输出机构141、第二直线输出机构142、第三直线输出机构143的多轴运动线速度协同调整，确保浆料挤出速度与多轴运动速度相适应。示例性地，若浆料挤出速度为x ml/s，激光焦点相对于工件台移动的线速度为y cm/s，调整控制装置，使得0.8x<y<1.2x，从而保证出料路径的均匀，保证加工的精度。

需要说明的，现有技术中，SLA光固化技术的工作原理是利用单束激光作为曝光光源对光敏树脂进行固化，其设备包括设置在升降工作台上的单束激光源以及开放的容纳槽；采用的原材料包括光敏树脂，在加工过程中，将液态光敏树脂置入树脂槽中，通过升降工作台带动单束激光源下降至液面下一个截面层厚的高度，利用聚焦后的激光束在计算机控制下沿液面进行扫描，被扫描的区域树脂固化，后续再次下降升降工作台，再次扫描，如此重复，加工成型产品。DLP光固化技术的工作原理是数字光源以面曝光的形式在液态光敏树脂表面进行层层投影，层层固化成型。加工设备包括设置在升降工作台上的高分辨率的数字光处理器(DLP)投影仪以及开放的容纳槽，采用的原材料包括光敏树脂，通过层层面曝光固化薄片，加工成型产品。其中，SLA打印过程中，工件浸泡在液态树脂的槽中，对树脂量的要求较高，成型精度较低，且待成形材料由于置于开放的环境中，极易发生聚合反应，其性能不稳定。DLP打印技术的精度DLP光源的分辨率，高分辨率光源会引起成本较高。且打印大幅面时对高能激光器的性能要求较高，同时难以实现大尺寸的高精度曝光，在成型过程中需要较高的能量消耗，且待成型材料易发生化学反应，其性能不稳定。

有鉴于此，本申请中，打印幅面取决于料浆输出头132的运行，因此即便扩大加工幅面，也不会影响加工精度。将浆料存放于密封的料浆存储罐131中，相比于传统的SLA和DLP将浆料盛放于开放的槽中的方式更加安全，且避免了浆料静置时在空气中造成的液态高分子材料的挥发和凝固。同时本申请提供的激光3D打印装置结构简单，加工成本以及维修成本较低。

为了进一步示明本申请中激光3D打印装置的结构原理，现将采用激光3D打印装置的加工方法示出如下：

将推板138向远离料浆存储罐131的方向滑动，使得推料活塞杆136从料浆存储罐131内脱离，将料浆从推料活塞杆136退出位置加入到料浆存储罐131内，加料完成后，再将推动推板138使推料活塞杆136进入料浆存储罐131内，将浆料封闭保存在料浆存储罐131内部。

调节控制装置控制第一直线输出机构141、第二直线输出机构142、第三直线输出机构143；使得将激光源12靠近工件台，并运行其对准预设的位置作为加工起点。

调节控制装置控制第四直线输出机构137推动推板138，使得光固化浆料从料浆存储罐131内沿着导管134输出至料浆输出头132，并由料浆输出头132稳定流出。

开启激光源12，并调节其焦点，使得其焦点落在工件台上，确定激光源12的焦点后，通过移动万向竹节管133，使得料浆输出头132挤出在工作台11上的料浆与激光源12的光线焦点重合，调整好后关闭激光源12。

根据切片软件计算的3D打印路径，设定适宜的打印速度，开启第一直线输出机构141、第二直线输出机构142、第三直线输出机构143，通过控制装置使三者进行多轴联动，确保打印出每层的形状。同时，开启第四直线输出机构137，开启用于控制锥形尖嘴管1321的开关控制阀1322，通过控制装置调整第一直线输出机构141、第二直线输出机构142、第三直线输出机构143、第四直线输出机构137的运行速度，示例性地，若浆料挤出速度为x ml/s，激光焦点相对于工件台移动的线速度为y cm/s，则上述速度满足0.8x<y<1.2x，从而保证出料路径的均匀。

料浆输出头132稳定流出料浆后，开启激光源12，根据挤出浆料厚度调整激光功率，示例性地，激光源12的功率设置在2W以上。

完成第一层预设路径后，关闭第二直线输出机构142、第三直线输出机构143以及第四直线输出机构137，关闭开关控制阀1322。通过控制装置控制第一直线输出机构141，实现激光源12以及料浆输出头132上升一个加工料浆厚度的距离，开启第二层面的加工成型，如此重复，直至全部加工成型。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本发明已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施方式技术方案的范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。