CN104772565B - 一种多功能激光复合材质3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多功能激光复合材质3D打印机，包括床身，床身的后侧两端分别设有立柱，立柱的顶部设有主梁，主梁上设有激光器，悬梁可滑动的设置在主梁的下侧，控制箱和光路转换系统可前后滑动的设置在悬梁上，所述的床身上还设有树脂箱，树脂箱内设有升降台，升降台上设有可放置工件的工作台，两个立柱上分别设有一个双向卷辊，双向卷辊之间设有带动带料的输送带，所述的多功能激光3D打印机还包括冷却系统、安全保护系统、激光控制系统及机床控制系统，本发明的有益效果为综合使用两种激光增材制造技术，采用逐层添加材料最终实现各种功能零件和材料的加工制造，能够方便地解决增才制造过程中材质的随时转换，或复合材料制备问题。
Description
技术领域
本发明涉及先进制造技术领域，具体地说是一种多功能、复合材质激光3D打印机。
背景技术
现代社会消费者的需求日趋多样化，工业生产要求产品能够快速转型，这必然要求快速设计和快速制造技术相结合，使企业适应瞬息万变的市场要求。依靠各种设计软件和特定的专家系统数据库，已经基本能够实现产品的快速设计。为了快速把设计思想和设计结果具体化形象化，相应的开发出各种快速原型制造技术(3D打印技术)，
但这些技术所制造出来的原型产品绝大多数不能作为实际使用的、完全体现设计目标的真实产品。
零件加工成型的方法，从基本思路来说可以分成两大类，一种就是传统的从整体逐渐去除材料而最终得到成品零件，如传统的车、铣、钻、磨、刨等；另一种就是从离散添加的角度，逐层添加材料来堆积出所需零件，如各种快速成型方法，SLS、LOM、FDM等，人们分别沿两种思路，或将两种思路结合，开发出各种新的机械加工成型设备，比如电火花成型，线切割技术、激光切割，水刀切割技术等。现代以增才制造思想为指导的3D打印技术尤其受到社会各方面的广泛关注，不同国家和地区，分别从不同的角度对其进行研究，开发出了各种各样的3D打印机。
激光技术是20世纪60年代初发展起来的一门新兴科学，随着激光技术的发展，在材料加工方面，已逐步形成了一系列崭新的激光加工方法-统称激光加工(LasserBeamMachining简称LBM)。将激光技术和增材制造思想相结合，开发出了选区激光烧结、紫外激光固化、激光切割叠层实体制造等快速原型制造技术。由于激光可以焦聚到微米级或更小，输出功率可以调节，因此可用以精密微细加工处理；加工速度快，热影响区小，容易实现加工过程自动化，但需要行反复模拟和试验，寻找合理的参数，才能达到最优效果。
现在快速原型技术正逐渐向快速制造技术转变，但是各种传统的快速原型技术要想转变成快速制造技术实现正在功能零件或产品的3D打印均面临各种难以克服的问题。比如，制件精度、强度问题，材料转换问题等等。目前各种快速成型技术均面临快速材料快速转换或复合的问题，实际的各种零件或产品很少是由单一材料构成，并且随着零件或产品的使用环境的变化或最优化零件性能或功能材料的需求，常常希望能实现加工过程中原材料的快速转换或复合。
发明内容
本申请提出了一种多功能激光复合材质3D打印机，综合使用两种激光增材制造技术，采用逐层添加材料最终实现各种功能零件和材料的加工制造，能够方便地解决增才制造过程中材质的随时转换及复合的问题。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种多功能激光复合材质3D打印机，包括床身，床身的后侧两端分别设有立柱，立柱的顶部设有主梁，主梁上设有激光器，悬梁可滑动的设置在主梁的下侧，控制箱和光路转换系统可前后滑动的设置在悬梁上，所述的床身上还设有光敏树脂箱，树脂箱内设有升降台，升降台上设有可放置工件的工作台，两个立柱上分别设有一个双向卷辊，双向卷辊带动带料移动，所述的多功能激光3D打印机还包括冷却系统、安全保护系统、激光控制系统及机床控制系统。
作为本方案的优选实施例，所述的主梁的底部设有滑槽，所述的悬梁上设有与滑槽相配合的滑动机构，悬梁通过滑动机构置于滑槽内可滑动的设置在主梁的下侧。
作为本方案的优选实施例，所述的双向卷辊分别由驱动伺服电机带动可以双向卷动，驱动伺服电机由机床控制系统控制。
作为本方案的优选实施例，所述的树脂箱内的树脂为能够利用激光固化成型的光敏树脂。
作为本方案的优选实施例，所述的光敏固化过程和带料的切割由系统协调控制。
作为本方案的优选实施例，所述的升降台为液压升降台，所述的工作台通过螺栓固定在升降台上。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
综合使用两种激光增材制造技术，采用逐层添加材料最终实现各种功能零件和复合材料的加工制造，能够方便地解决增才制造过程中材质的随时转换问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的整体框架结构图。
图中：1、床身，2、立柱，3、主梁，4、激光器，5、悬梁，6、控制箱，7、光路转换系统，8、树脂箱，9、升降台，10、工件，11、工作台，12、双向卷辊，13、带料。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1所示，本发明所述的一种多功能激光复合材质3D打印机，包括床身1，床身1的后侧两端分别设有立柱2，立柱2的顶部设有主梁3，主梁3上设有激光器4，悬梁5可滑动的设置在主梁3的下侧，控制箱6和光路转换系统7可前后滑动的设置在悬梁5上，所述的床身1上还设有树脂箱8，树脂箱8内设有升降台9，升降台9上设有可放置工件10的工作台11，两个立柱2上分别设有一个双向卷辊12，双向卷辊12之间设有带料13，所述的多功能激光3D打印机还包括冷却系统、安全保护系统、激光控制系统及机床控制系统。
其中，在实际应用中，所述的主梁3的底部设有滑槽，所述的悬梁5上设有与滑槽相配合的滑动机构，悬梁5通过滑动机构置于滑槽内可滑动的设置在主梁3的下侧。
其中，在实际应用中，所述的双向卷辊12分别由驱动伺服电机带动，驱动伺服电机由机床控制系统控制其动作。
其中，在实际应用中，所述的升降台9为液压升降台，所述的工作台11通过螺栓固定在升降台9上，可以根据不同工件的需要方便的更换工作台11。
其中，在实际应用中，所述的光敏固化过程和带料13的切割由系统协调控制。
其中，在实际应用中，所述的树脂箱8内的树脂为光敏树脂，能够利用激光固化成型。
工作原理：悬梁5可在主梁3上左右移动，控制箱6和光路系统7可以在悬梁5上前后移动；升降台9可带动工作台11在树脂箱8内上下移动；左右2个双向卷辊12可带动带料13左右移动；具体进行成型加工时候，工件三维模型进行切片处理送入控制系统，控制系统按每一层截面轮廓和材料分别进行树脂固化和带料切割。激光器发出的激光，通过光路系统转换聚焦后作为树脂固化光源和带料切割光源。比如先进行一层或数层树脂固化，此时需要先在带料上切割出工作窗口；然后当需要加入带料时，带料移动到工件上方，升降台上升到带料底面高度，激光变功率，按截面轮廓切割带料，下一层继续添加带料，则料辊卷动带料向前，激光继续按轮廓切割，否则，切割过的带料向前移动一个工位，激光将切割零件轮廓后的那部分带料，切出一个窗口，然后另一边的料辊将切割出的窗口移回光固化工作台上方，同时零件下沉，激光变功率，进行光固化过程，如此反复，直至完成制件。
本方案将两种激光快速成型技术相结合，提出了多材料、多功能3D打印加工中心的概念。首先是多功能，本3D打印加工中心可以方便地打印出功能材料、复合材料、梯度材料等，也可以快速打印单个零件。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例演示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种多功能激光复合材质3D打印机，其特征在于：包括床身，床身的后侧两端分别设有立柱，立柱的顶部设有主梁，主梁上设有激光器，可滑动的悬梁设置在主梁的下侧，控制箱和光路转换系统可前后滑动的设置在悬梁上，所述的床身上还设有树脂箱，树脂箱内设有升降台，升降台上设有可放置工件的工作台，两个立柱上分别设有一个双向卷辊，双向卷辊带动带料可双向卷收，所述的多功能激光3D打印机还包括冷却系统、安全保护系统、激光控制系统及机床控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种多功能激光复合材质3D打印机，其特征在于，所述的主梁的底部设有滑槽，所述的悬梁上设有与滑槽相配合的滑动机构，悬梁通过滑动机构置于滑槽内可滑动的设置在主梁的下侧。
3.根据权利要求1所述的一种多功能激光复合材质3D打印机，其特征在于，所述的双向卷辊分别由驱动伺服电机带动可以双向卷动，驱动伺服电机由机床控制系统控制。
4.根据权利要求1所述的一种多功能激光复合材质3D打印机，其特征在于，所述的树脂箱内的树脂为能够利用激光固化成型的光敏树脂。
5.根据权利要求1所述的一种多功能激光复合材质3D打印机，其特征在于，所述的升降台为液压升降台，所述的工作台通过螺栓固定在升降台上。
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