CN104085106A - 一种基于dlp原理的3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于DLP原理的3D打印机，其设有树脂槽，所述树脂槽的底板可透光；垂直升降机构上固定连接成型平台，通过垂直升降机构来调整树脂槽与成型平台之间的距离；计算机用于处理三维模型并将三维模型顺序分割成具有一定厚度的若干剖面图形，计算机还连接控制电气控制装置，电气控制装置控制垂直升降机构自动升降成型平台，并控制DLP投影机对树脂槽中光固化树脂液面照射；DLP投影机设于树脂槽的下方并与计算机相连，DLP投影机将剖面图形的图形光路经树脂槽的底板透射以照射光固化液态树脂。本发明采用DLP投影技术结合光固化材料成型技术形成一套系统，该系统中部件简单、整体紧凑，成型产品精度提高，而且加工制造成本较低，成型产品速度更快。
Description
技术领域
本发明涉及3D快速成型技术领域，尤其是一种基于DLP原理的3D打印机。
背景技术
3D打印技术是快速成型技术（R P）的一种，实际上是一系列快速原型成型技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的剖面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。
与之相对应的两种技术是切削和铸塑，但相比这两种技术，3D打印技术有自己的优势，那就是不像切削那样浪费材料，也不像铸塑那样要求先制作模具，只需一份图纸，它就能够迅速生产模型或原型产品，在工业设计领域用途广泛。而由于3D打印的产品无需开模、切割、焊接等传统工艺的加工，成本也大大降低；而且一次成型，快速的个性化定制是它的重要特点，这在小批量，多品种的试模或者生产中占有非常大的优势。
3D打印技术中的SLA快速成型打印机，基于光敏树脂受紫外光照射凝固的原理，通过计算机软件控制着振镜的旋转，再由振镜控制着激光逐层扫描液态的光敏树脂。每一层固化的剖面是由零件的三维CAD模型软件分层得到，直至最后得到光敏树脂实体模型。
然而，由于该SLA原理的3D打印机设备中含有激光器、振镜，以及一定容量的光敏树脂，通过激光选择性地让需要成型的液态光敏树脂发生聚合反应变硬，最终成型产品，这也使得整体设备制造成本很高，成型产品精度也不高。
亟待需要一种设备简单，设备制造成本低，同时成型产品的制造精度高，而且基于DLP投影技术为基础的快速成型机，值得我们思考。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于DLP原理的3D打印机，以解决现有技术中3D打印机设备制造成本高，成型产品成本高，而且设备中装置繁杂等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种基于DLP原理的3D打印机，包括：工作台，其上固定装设有树脂槽、以及垂直升降机构，所述树脂槽中容设有液态光固化树脂，并且所述树脂槽的底板可透光；所述垂直升降机构上固定连接成型平台，通过所述垂直升降机构来调整所述树脂槽与所述成型平台之间的距离；
计算机，用于处理三维模型并将三维模型顺序分割成具有一定厚度的若干剖面图形，所述计算机还连接控制电气控制装置；
DLP投影机，与计算机相连，用于将所述计算机分割成具有一定厚度的若干剖面图形投影至所述树脂槽；所述DLP投影机设于所述树脂槽的下方，并且DLP投影机的图形光路经树脂槽的底板透射入树脂槽中以照射光固化液态树脂；
电气控制装置，其与所述垂直升降机构、以及DLP投影机相连，用于控制所述垂直升降机构以自动升降平移所述成型平台，以及用于控制DLP投影机对树脂槽中光固化树脂液面的照射。
优选地，还包括与所述DLP投影机相连的光闸机构，所述光闸机构控制所述DLP投影机图形光路的通断。
如上所述，本发明的一种基于DLP原理的3D打印机，其采用DLP投影技术结合光固化材料成型技术形成的一套系统，该系统中部件简单、整体紧凑，成型产品精度提高，而且加工制造成本较低，成型产品速度更快。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细说明；
图1为本发明实施例中一种基于DLP原理的3D打印机结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请结合图1所示，一种基于DLP原理的3D打印机，包括：工作台1，其上固定装设有树脂槽2、以及垂直升降机构3，所述树脂槽2中容设有液态光固化树脂，并且所述树脂槽2的底板可透光；所述垂直升降机构3上固定连接成型平台4，通过所述垂直升降机构3来调整所述树脂槽2与所述成型平台4之间的距离；
计算机5，用于处理三维模型并将三维模型顺序分割成具有一定厚度的若干剖面图形，所述计算机5还连接控制电气控制装置6；
DLP投影机7，其与所述计算机5相连，用于将所述计算机5分割成具有一定厚度的若干剖面图形投影至所述树脂槽2；所述DLP投影机7设于所述树脂槽2的下方，并且DLP投影机7的图形光路经树脂槽2的底板透射入树脂槽2中以照射光固化液态树脂；
电气控制装置6，其与所述垂直升降机构3、以及DLP投影机7相连，用于控制所述垂直升降机构3以自动升降平移所述成型平台4，以及用于控制DLP投影机7对树脂槽2中光固化树脂液面的照射。
在上述技术方案中，DLP投影技术中主要是应用了数字微镜晶片（DMD）来做主要关键元件以实现数字光学处理过程，通过DMD中小反射镜反射光线的角度受视频信号控制，视频信号受数字光处理器DLP调制，把视频信号调制成等幅的脉宽调制信号，用脉冲宽度大小来控制小反射镜开、关光路的时间，在屏幕上产生不同亮度的灰度等级图像。据此，在上述技术方案中将光源换成一定波长的紫外线光源，通过软件控制DMD上微镜开关功能，投射出各种零件剖面形状的紫外光，然后让投射出的紫外光从树脂槽2底板中透射照射液态的光敏树脂，液态光敏树脂就会固化相应剖面的形状，这样的剖面形状如果逐层累加，就会固化形成零件实体。
在上述技术方案中，将DLP投影机设置于树脂槽2底部下方，DLP投影机7投影剖面光路图形至经树脂槽2的可透光底板进入光固化液态树脂，部件设置便于DLP投影机7投影技术光路设置，也便于整体设备中装置布局。
特别地，将成型平台4设于树脂槽2上部，通过电气控制装置6自动控制垂直升降机构3，来精准确定成型平台4与树脂槽2之间的距离，例如本方案中可以实现0.1mm的垂直升降，通过垂直升降成型平台4的逐渐上升并经若干次将投影光固化零件层粘结于成型平台4上。区别于常规的基于DLP投影技术的3D打印机，需要附设一套升降机构来直接对树脂槽升降以成型产品，特别是在大型零件需要配备大型树脂槽如果要多次升降树脂槽，这势必造成加工制造的效率低，也一定程度上影响产品制造精度。在本方案中不需要升降树脂槽2，而是升降设于设备顶部的成型平台4，这同时也使得设备机构布置也更为精简、结构紧凑。
其中的垂直升降机构3可以采用例如是电机带动丝杠副或滚珠丝杠副来传动以使得成型平台4垂直升降，其中的电机的输出端连接丝杠，丝杠上套设有丝杠螺母，丝杠螺母通过螺母座固定连接成型平台4，当丝杠随着电机旋转同时，螺母在丝杠上滑动或滚动以带动成型平4台垂直升降。
光敏树脂，由聚合物单体与预聚体组成，其中加有紫外光的光敏剂，在一定波长的紫外光，例如可以是250-300nm照射下立刻引起聚合反应,完成固化。
优选地，所述3D打印机还可以包括与所述DLP投影机7相连的光闸机构8，所述光闸机构8控制所述DLP投影机7图形光路的通断，便于准确方便控制图形光路。
本实施例中一种3d打印机工作过程如下：
首先，将计算机5与电气控制装置6连接完成后，向树脂槽2内的注入一定量的液态光敏树脂，将成型平台4通过垂直升降机构3降到底部，使得成型平台4的底面与树脂槽2的底面接触。
电气控制装置6与DLP投影机7相连，计算机通过电气控制装置6来控制DLP投影机7的透光图形，设置于投影光路上的光闸机构8控制图形光路的通断。DLP投影机7内的紫外光源照射在树脂槽2的底部，树脂槽2的底部采用透光材料做成，当一定形状紫外光透过树脂槽2底部照射到液态的光敏树脂后，即可固化一定形状的固体树脂，同时使得固体树脂便黏在成型平台4的底面。
当成型平台4通过垂直升降机构3升高0.1mm，那么固体树脂便可与树脂槽2底面有了0.1mm的间隙，这0.1mm的间隙便可又充满了液态光敏树脂，当一定形状的紫外光继续照射树脂槽2底部时，液态光敏树脂便又会固化一层0.1mm厚的固体，两层固体树脂粘结一体，如此逐层照射下去，便可成型一定结构的成型零件9，照射完毕后，将成型平台4升起，将成型零件9取下，加工完成。
综上所述，本实施例的3D打印机，通过使用高分辨率的数字光处理器DLP投影机7来固化液态光聚合物，逐层的进行光固化，由于每层固化时通过幻灯片似的片状固化，因此速度比同类型的SLA的立体快速成型技术速度更快，而且成型精度高，在材料属性、细节和表面光洁度方面极大提升，其采用DLP投影技术结合光固化材料成型技术形成的一套系统，该系统中部件简单、整体紧凑，成型产品精度提高，而且加工制造成本较低，成型产品速度更快。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (2)
1.一种基于DLP原理的3D打印机，其特征在于，包括：工作台（1），其上固定装设有树脂槽（2）、以及垂直升降机构（3），所述树脂槽（2）中容设有液态光固化树脂，并且所述树脂槽（2）的底板可透光；所述垂直升降机构（3）上固定连接成型平台（4），通过所述垂直升降机构（3）来调整所述树脂槽（2）与所述成型平台（4）之间的距离；
计算机（5），用于建立三维模型并将三维模型顺序分割成具有一定厚度的若干剖面图形，所述计算机（5）还连接控制电气控制装置（6）；
DLP投影机（7），其与所述计算机（5）相连，用于将所述计算机（5）分割成具有一定厚度的若干剖面图形投影至所述树脂槽（2）；所述DLP投影机（7）设于所述树脂槽（2）的下方，并且DLP投影机（7）的图形光路经树脂槽（2）的底板透射入树脂槽（2）中以照射光固化液态树脂；
电气控制装置（6），其与所述垂直升降机构（3）、以及DLP投影机（7）相连，用于控制所述垂直升降机构（3）以自动升降平移所述成型平台（4），以及控制DLP投影机（7）对树脂槽（2）中光固化树脂液面的照射。
2.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，还包括与所述DLP投影机（7）相连的光闸机构（8），所述光闸机构（8）控制所述DLP投影机（7）图形光路的通断。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141008 |