一種光固化3d打印機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種3D打印機(jī)，特別是涉及一種光固化3D打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]光固化3D打印精度高，并且成型后表面效果好，可以滿(mǎn)足很多領(lǐng)域的應(yīng)用，如航空航天、建筑、醫(yī)療、模具制造等等，因此越來(lái)越受到人們的重視。根據(jù)打印時(shí)成型板運(yùn)動(dòng)方向的不同，光固化3D打印機(jī)可以分為兩種:一種是上升式打印，即打印時(shí)光線從樹(shù)脂槽底部穿過(guò)將樹(shù)脂固化，固化好一層后成型板會(huì)向上升高一定高度再固化下一層，直到打印完成。另一種是下沉式打印，即打印時(shí)光線從上面照射樹(shù)脂液面，使上表面的一層樹(shù)脂固化，然后成型板會(huì)下沉一定高度再固化下一層直到打印完成。采用上升式打印的光固化3D打印機(jī)結(jié)構(gòu)一般都很緊湊，體積也很小巧，但是每固化一層都要把固化好的樹(shù)脂從樹(shù)脂槽底部剝離下來(lái)，所以在樹(shù)脂槽底部都會(huì)設(shè)有離型膜。由于氣壓和分子引力的作用，打印的面積較大時(shí)，剝離起來(lái)還是會(huì)比較困難，而且離型膜經(jīng)過(guò)反復(fù)剝離后會(huì)失效，隨時(shí)可能造成打印失敗，使打印機(jī)的可靠性下降。由于離型膜容易損壞失效，所以需要經(jīng)常更換樹(shù)脂槽，造成打印成本大大增高。采用下沉式打印的光固化3D打印機(jī)需要有龐大的樹(shù)脂槽，需要有對(duì)樹(shù)脂液面進(jìn)行整平的機(jī)構(gòu)，有的還要配置真空栗、液栗等輔助系統(tǒng)，導(dǎo)致設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、功耗大及造價(jià)尚等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可靠性好，無(wú)需離型膜，同時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊，可小型化，制造成本低，適合大范圍推廣使用的高精度光固化3D打印機(jī)。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的光固化3D打印機(jī)，包括光源、成型平臺(tái)、樹(shù)脂整平機(jī)構(gòu)、樹(shù)脂液位平衡機(jī)構(gòu)、樹(shù)脂升降平臺(tái)、樹(shù)脂槽、樹(shù)脂溫控器、打印控制系統(tǒng)、機(jī)架、保護(hù)罩，其特征是:光源設(shè)置在機(jī)架頂部，樹(shù)脂升降平臺(tái)設(shè)置在機(jī)架底部，樹(shù)脂槽放置在樹(shù)脂升降平臺(tái)上，成型平臺(tái)或樹(shù)脂整平機(jī)構(gòu)設(shè)置在光源與樹(shù)脂升降平臺(tái)之間，打印控制系統(tǒng)連接光源、成型平臺(tái)、樹(shù)脂整平機(jī)構(gòu)、樹(shù)脂升降平臺(tái)或樹(shù)脂溫控器。
[0005]所述的光固化3D打印機(jī)，其特征是:
[0006]所述的光源是DLP投影機(jī)或者是設(shè)有掃描振鏡的激光器;DLP投影機(jī)或者激光器發(fā)出的光可以固化光敏樹(shù)脂；
[0007]所述的成型平臺(tái)設(shè)有電機(jī)A、豎直導(dǎo)軌、升降支架、成型板，電機(jī)A和豎直導(dǎo)軌分別安裝在機(jī)架上，電機(jī)A輸出端連接升降支架，升降支架安裝在豎直導(dǎo)軌上，成型板連接升降支架，成型板設(shè)有網(wǎng)孔;成型平臺(tái)的升降支架和成型板可沿豎直導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)并受控于打印控制系統(tǒng)；
[0008]所述的樹(shù)脂整平機(jī)構(gòu)設(shè)有調(diào)平支架、電機(jī)B、水平導(dǎo)軌、滑車(chē)、整平橫梁、調(diào)平板、整平頭，整平頭安裝在調(diào)平板上，調(diào)平板安裝在整平橫梁上，整平橫梁安裝在滑車(chē)上，滑車(chē)安裝在水平導(dǎo)軌上，水平導(dǎo)軌安裝在調(diào)平支架上，調(diào)平支架安裝在機(jī)架上，電機(jī)B輸出端連接滑車(chē);樹(shù)脂整平機(jī)構(gòu)的滑車(chē)、整平橫梁、調(diào)平板和整平頭可以沿水平導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)并受控于打印控制系統(tǒng)；
[0009]所述的樹(shù)脂液位平衡機(jī)構(gòu)設(shè)有浸液桿，浸液桿的一端連接繩子一頭，繩子另一頭通過(guò)變向機(jī)構(gòu)連接到升降支架，浸液桿豎直懸掛在樹(shù)脂槽內(nèi)部或上方;繩子可以由鏈條、鋼索或皮帶代替;變向機(jī)構(gòu)是指可以改變繩子方向的機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)單一點(diǎn)的可以是一個(gè)固定的鉤子，高級(jí)一點(diǎn)可以是定滑輪，打印時(shí)升降支架下沉同時(shí)通過(guò)繩子帶動(dòng)浸液桿上升；
[0010]所述的樹(shù)脂升降平臺(tái)設(shè)有升降控制器、升降板、支撐軸、螺紋軸套，支撐軸設(shè)有螺紋;升降控制器連接支撐軸，支撐軸連接螺紋軸套，螺紋軸套固定在升降板下方;或者，升降控制器連接螺紋軸套，螺紋軸套連接支撐軸，支撐軸固定在升降板下方;樹(shù)脂升降平臺(tái)需要精確調(diào)整樹(shù)脂槽的高度，其作用是在打印開(kāi)始前調(diào)整好升降高度使樹(shù)脂槽內(nèi)的樹(shù)脂液面與成型板上表面在同一高度；
[0011 ]所述的樹(shù)脂槽是上面開(kāi)口的容器；
[0012]所述的樹(shù)脂溫控器是設(shè)有自限溫PTC電熱元件的電加熱器;或者是設(shè)有測(cè)溫元件并連接打印控制器的電加熱器;或者是設(shè)有控溫器的電加熱器;控制樹(shù)脂溫度在10_120°C范圍內(nèi)，使樹(shù)脂在冬季也適合光固化打?。?br>[0013]所述的打印控制系統(tǒng)設(shè)有電源、操控界面、打印控制器、限位開(kāi)關(guān)，或者還設(shè)有照明燈、測(cè)溫器;電源的輸出端為3-36V的直流電，輸入端連接交流電，輸出端連接操控界面或打印控制器;限位開(kāi)關(guān)的數(shù)量至少是2個(gè)，分別設(shè)在成型平臺(tái)和樹(shù)脂整平機(jī)構(gòu)；照明燈或測(cè)溫器可以設(shè)在本發(fā)明的機(jī)臺(tái)上，或者是借用外界具有相關(guān)功能的設(shè)備，如手電筒或手持式紅外測(cè)溫器；
[0014]所述的機(jī)架底部設(shè)有水平調(diào)節(jié)腳;用來(lái)調(diào)整機(jī)臺(tái)使成型板與樹(shù)脂液面水平；
[0015]所述的保護(hù)罩設(shè)有門(mén)或窗;保護(hù)罩的作用主要是防止外界光線對(duì)樹(shù)脂造成影響，另外還有控溫、防塵作用。
[0016]所述的光固化3D打印機(jī)，其特征是:
[0017]所述的成型平臺(tái)，電機(jī)A是輸出端設(shè)有絲桿的步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)A輸出端通過(guò)消間隙螺母連接升降支架，升降支架通過(guò)直線軸承安裝在豎直導(dǎo)軌上，升降支架設(shè)有定位孔，定位孔下方設(shè)有磁鐵，成型板下方設(shè)有與升降支架上的定位孔相匹配的鐵磁性凸臺(tái)，成型板經(jīng)定位孔下方磁鐵吸引鐵磁性凸臺(tái)連接升降支架;通過(guò)磁鐵吸引連接的成型板可以很方便地從升降支架上取下來(lái)或安裝上；
[0018]所述的樹(shù)脂整平機(jī)構(gòu)，整平頭是單層塑料片或者是多層塑料片疊加在一起，或者整平頭是橫截面為V型的橡膠片或硅膠片，調(diào)平板通過(guò)螺絲和彈簧安裝在整平橫梁上，調(diào)平支架通過(guò)螺絲和彈簧安裝在機(jī)架上；電機(jī)B是輸出端設(shè)有減速齒輪箱B的步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)連桿連接滑車(chē);或者，電機(jī)B是輸出端設(shè)有同步輪的步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)同步帶連接滑車(chē);可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺絲來(lái)調(diào)節(jié)整平頭與成型板之間的距離，并確保整平頭下沿與成型板平行；電機(jī)B設(shè)有減速齒輪箱B可以提供更大的輸出扭力；
[0019]所述的樹(shù)脂液位平衡機(jī)構(gòu)，變向機(jī)構(gòu)是設(shè)置在機(jī)架或豎直導(dǎo)軌頂端的定滑輪;浸液桿的長(zhǎng)度范圍是樹(shù)脂槽容納樹(shù)脂時(shí)樹(shù)脂液位值的0.5-1.5倍，其橫截面積范圍是樹(shù)脂液面處升降支架橫截面積的0.5-1.5倍;樹(shù)脂液面處浸液桿的截面積與升降支架截面積相等時(shí)，升降支架下沉到樹(shù)脂里的體積與浸液桿上升到樹(shù)脂外的體積相同，樹(shù)脂液面高度便會(huì)保持恒定，此時(shí)豎直方向的打印誤差最??；
[0020]所述的樹(shù)脂升降平臺(tái)，升降控制器設(shè)有減速齒輪箱C和電機(jī)C，或者設(shè)有旋鈕手柄；支撐軸或螺紋軸套設(shè)有同步輪、鏈輪或齒輪，升降控制器與支撐軸或螺紋軸套通過(guò)同步帶、鏈條或齒輪連接在一起；
[0021 ]所述的樹(shù)脂溫控器，電加熱器設(shè)在樹(shù)脂槽側(cè)壁或者樹(shù)脂槽底部；
[0022]所述的打印控制系統(tǒng)，操控界面設(shè)有樹(shù)脂升降平臺(tái)開(kāi)關(guān)、樹(shù)脂溫控器開(kāi)關(guān)，或者還設(shè)有照明燈開(kāi)關(guān)、電源;打印控制器設(shè)有主控板、擴(kuò)展板、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，打印控制器的接口包括電源接口、USB接口、步進(jìn)電機(jī)接口、限位開(kāi)關(guān)接口、測(cè)溫元件接口、電加熱器接口 ；
[0023]所述的保護(hù)罩，其材質(zhì)是不透光的金屬、塑料或復(fù)合材料，或者是半透光的塑料或玻璃。
[0024]所述的光固化3D打印機(jī)，其特征是:
[0025]所述的成型平臺(tái)，成型板所設(shè)的網(wǎng)孔為直徑大于Imm且小于7mm的圓孔；
[0026]所述的樹(shù)脂整平機(jī)構(gòu)，整平頭是厚度范圍為0.1-1mm的單層塑料片;或者，整平頭是3層塑料片疊加在一起，中間層塑料片厚度小于0.6mm，兩側(cè)的塑料片厚度范圍為0.1-lmm，中間層塑料片比兩側(cè)的塑料片下沿凸出塑料片的材質(zhì)包括ABS、PET、PBT、PVA、PP、PC、PE、PA、PP0、P0M或PU;整平頭的剛性和柔韌性要適中，因此對(duì)材料的選擇及厚度要求較高；
[0027]所述的樹(shù)脂升降平臺(tái)，支撐軸和螺紋軸套共設(shè)有4組；
[0028]所述的打印控制系統(tǒng)，照明燈為無(wú)紫外線LED燈或設(shè)有紫外截止濾光片的LED燈，測(cè)溫儀為紅外測(cè)溫儀;如果照明燈發(fā)出的光含有紫外光，直接照射會(huì)引起光敏樹(shù)脂固化；
[0029]所述的保護(hù)罩，金屬包括:鐵、鋼、鋁合金或銅合金;塑料包括ABS、PP、POM、PMMA或PC;復(fù)合材料包括電木或玻璃鋼。
[0030]所述的光固化3D打印機(jī)，其特征是:所述的打印控制系統(tǒng)還設(shè)有計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)USB接口連接打印控制器，通過(guò)HDMI接口、VGA接口或USB接口連接光源，計(jì)算機(jī)安裝有打印控制軟件。
[0031]本發(fā)明采用下沉式打印原理，具備下沉式打印的可靠性好、無(wú)需離型膜的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)下沉式打印原理的3D打印機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊，可小型化，制造成本低的優(yōu)勢(shì)，適合大范圍推廣使用。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的外形示意圖。
[0033]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的成型平臺(tái)和樹(shù)脂液位平衡機(jī)構(gòu)示意圖。
[0036]圖5是本發(fā)明實(shí)施例的成型平臺(tái)升降支架與成型板相分離示意圖。
[0037]圖6是本發(fā)明實(shí)施例的樹(shù)脂整平機(jī)構(gòu)示意圖。
[0038]圖7是本發(fā)明實(shí)施例的樹(shù)脂升降平臺(tái)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]附圖標(biāo)記說(shuō)明:光源1、成型平臺(tái)2、樹(shù)脂整平機(jī)構(gòu)3、樹(shù)脂液位平衡機(jī)構(gòu)4、樹(shù)脂升降平臺(tái)5、樹(shù)脂槽6、樹(shù)脂溫控器7、打印控制系統(tǒng)8、機(jī)架9、保護(hù)罩1、DLP投影機(jī)11，電機(jī)A 21、豎直導(dǎo)軌22、升降支架23、成型板24、絲桿25、消間隙螺母26、直線軸承27、磁鐵28、鐵磁性凸臺(tái)29、調(diào)平支架301、電機(jī)B 302、水平導(dǎo)軌303、滑車(chē)304、整平橫梁305、調(diào)平板306、整平頭307、螺絲308、彈簧309、螺絲310、彈簧311、減速齒輪箱B312、連桿313、浸液桿41、繩子42、定滑輪43、升降控制器51、升降板52、支撐軸53、螺紋軸套54、減速齒輪箱C 55、電機(jī)C 56、同步輪57、同步帶58、電源81、操控界面82、打印控制器83、水平調(diào)節(jié)腳91。
[0040]本發(fā)明光固化3D打印機(jī)的實(shí)施例包括光源1、成型平臺(tái)2、樹(shù)脂整平機(jī)構(gòu)3、樹(shù)脂液位平衡機(jī)構(gòu)4、樹(shù)脂升降平臺(tái)5、樹(shù)脂槽6、樹(shù)脂溫控器7、打印控制系統(tǒng)8、機(jī)架9、保護(hù)罩10，光源I設(shè)置在機(jī)架9頂部，樹(shù)脂升降平臺(tái)