CN105196548B - 液槽内成型的溢流式高精度快速光固化3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液槽内成型的溢流式高精度快速光固化3D打印机，包括驱动组件、溢流部分和光固化组件，其中驱动组件是通过电机经联轴器带动丝杠转动，再由与丝杠配合的弹簧螺母带动连接板运动，连接板靠两个套在光轴上的直线轴承实现上下运动，同时连接板又通过连杆带动成型板同步运动；溢流部分是有蠕动泵将外部盛液瓶中液体经过导管缓慢送到液槽中，而液槽中超过规定平面再经由溢流管流回到盛液瓶中，实现稳定的液面；光固化组件是有顶部的固定板固定的投影仪将紫外光线直接透过置物板照射到底部液槽中的液面上，达到工作需求。本发明的精度高、速度快。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D打印机，尤其涉及一种液槽内成型的溢流式高精度快速光固化3D打印机，属于3D打印机领域。
背景技术
目前市场上所使用的3D打印机为熔融堆积、烧熔纤维、熔丝制造和光固化四种类型。3D打印机可以将金属、陶瓷、塑料和树脂等打印原材料通过层层叠加的方式，最终使智能电子设备(如计算机或者服务器等)中的设计图变成实物。利用3D打印机打印出的3D物体可以为模具、玩偶、食物以及精度要求较高的机器零件等等。
基于前三种原理的打印机是目前使用较为广泛、技术技术较为成熟的一种3D打印机，然而这类打印机是靠分层堆积成型的，决定了这种成型技术很难实现高精度要求的零件打印。光固化成型的3D打印机的出现正好满足了人们对于精度的要求，但是市场的现有设计也存在一些问题。
光固化(Stereo lithography Apparatus，SLA)工艺以树脂作为材料，在计算机的控制下紫外激光或投影仪将对液态的光敏树脂进行扫描从而让其逐层凝固成型，凝固在附着板上的固件随着升降台上下移动。中国专利(CN104890242A)公布的一种涂覆式SLA3D打印机，其中包括光源装置、计算机控制装置、树脂涂覆槽、树脂盒、成型平台，其中光源装置设置在树脂涂覆槽下方对树脂涂覆槽进行照射，树脂盒和成型平台设置在树脂涂覆槽上方，计算机控制装置控制树脂涂覆槽水平运动以及控制成型平台升降，但是不能控制树脂涂覆的厚度，而且每次涂覆和密封操作复杂，不能实现快速成型。
发明内容
本发明的目的是为了实现快速成型而提供一种新型打印方式的液槽内成型的溢流式高精度快速光固化3D打印机。
本发明的目的是这样实现的：打印机框架的两侧对称安装有两个电机座，每个电机座上安装有步进电机，步进电机的输出轴通过弹性联轴器与丝杠连接，每个丝杠上安装有弹簧螺母，弹簧螺母上固连有连接板，每个丝杠的顶端通过球轴承安装在轴承盖内，每个连接板的两端还分别套在一对光轴上，每对光轴设置在对应的中间隔板与轴承盖之间，且每对光轴对称设置在丝杠的两侧，所述中间隔板安装在打印机框架中所述中间隔板上设置有液槽，液槽内设置有多筛孔成型平台，且所述多筛孔成型平台通过连杆与两个连接板连接，液槽底部的进液口连接有进液口缓冲装置，进液口缓冲装置的端部通过导管与蠕动泵的输出端连接，蠕动泵的输入端与盛液瓶的底部连接，两个轴承盖上安装有置物玻璃板，打印机框架的顶端安装有定位板，定位板上设置有紫外线组件。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述紫外线组件是投影仪或激光装置。
2.还包括溢流组件，所述溢流组件的一端与盛液瓶连接、另一端与设置在液槽内的溢流管连接。
3.所述溢流组件是溢流导管。
4.所述溢流组件是浮子液面调节器。
5.所述溢流组件是液位控制器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过丝杠对成型平台进给能够实现更精细控制；本发明成型面为液面，成型物件直接再液槽中生成，液体体积能到到近似不变，对于单次加工厚度可达到精密控制；本发明采用紫外线直接照射固化成型和成型平台的直接下降，工序少更能达到快速的目的；本发明为保证成型面的固化达到精度需求，特采用溢流环节保持液面稳定。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中溢流部分的结构示意图；
图3为本发明驱动组件部分结构示意图；
图4为本发明的固化成型的紫外线组件示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
结合图1至图4，本发明包括限位开关1、液槽2、传动丝杠3、步进电机4、光轴5、打印机框架6、进液口缓冲装置7、蠕动泵8、多筛孔成型平台9、盛液瓶10、溢流管11、直线轴承12、轴承盖13、球轴承14、连接板15、置物玻璃板16、弹性联轴器17、电机座18、定位板19、投影仪20、弹簧螺母21、导管22、中间隔板30和连杆31。
本发明的技术方案是：本发明的快速3D打印机包含三个模块包括驱动组件、溢流部分和光固化组件。其中驱动组件是通过电机经联轴器带动丝杠转动，再由与丝杠配合的弹簧螺母带动连接板运动，连接板靠两个套在光轴上的直线轴承实现上下运动，同时连接板又通过连杆带动成型板同步运动；溢流部分是有蠕动泵将外部盛液瓶中液体经过导管缓慢送到液槽中，而液槽中超过规定平面再经由溢流管流回到盛液瓶中，实现稳定的液面；光固化组件是有顶部的固定板固定的投影仪将紫外光线直接透过置物板照射到底部液槽中的液面上，达到工作需求。
实施方式一：如图1所示，本发明这种具有方便快速高精度打印的3D打印机包含溢流部分、驱动组件部分和紫外线组件，这几个组件被固定在框架6上。其中溢流部分包含进液口缓冲装置7、蠕动泵8、盛液瓶10、溢流管11，进液口缓冲装置7通过螺纹与液槽2底部的进液孔通过螺纹副连接在一起，且所述液槽2设置在中间隔板30上；进液口缓冲装置另一端通过导管和蠕动泵8的输出口相连接，接口为宝塔接头；蠕动泵8的输入端通过导管22和盛液瓶10的底部相连接，同时盛液瓶10的底部另外连接一个导管22和溢流管11下端相连接，构成溢流循环系统。驱动组件包含电机4、电机座18、弹性缓冲器17、球轴承14、传动丝杠3、弹簧螺母21、连接板15、直线轴承12、光轴5、轴承端盖13、限位开关1；通过电机座18固定在打印机框架6上的电机4的输出轴由弹性联轴器17与传动丝杠3的一端固连，传动丝杠3的两端都有球轴承14支撑以保证传动时转动顺滑；与丝杠螺母21固定一起的连接板15在丝杠3的传动作用力下沿着光轴5作上下移动，连接板15与丝杠5之间以直线轴承12连接；连接板15和多筛孔成型板9通过连杆31固结，同时为保证上下过程的安全性，在连接板15上装有一个限位开关1。固化成型的紫外线组件由置物玻璃板16、定位板19、投影仪20组成；定位板上开口是按投影仪20的外壳形状设计的，能恰好将投影仪20固定在需要的位置上，投影仪20投射出的紫外线直接照射到下方的液槽2中实现不间断快速固化功能。
本发明的工作过程如下：本发明在实际使用和操作过程中，电机4转动使传动丝杠3带动连接板15在光轴5上向下滑动，并通过连杆带动多筛孔成型板9在液槽2中做程序设定的向下运动。投影仪20的紫外线光直接照射在液槽2中的液面上，直接固化的固化件就粘附在成型板9上向下运动。为保证用于定量的液面不变，蠕动泵8不断地将盛液瓶10中的液体经由进液口缓冲装置7平缓的注入液槽2中，而多余的液体又经由溢流管11流回到盛液瓶7中，多组件同时工作保证打印的精细快速打印。
实施方式二：根据实施方式一所述的一种快速高精度3D打印机设计，在固化成型的紫外线组件中使用的是投影仪来实现紫外线的照射。但是相对而言，使用激光照射能够更大程度的提高精度与成型速度。也就是将投影仪换成激光装置，具体是由激光发射器发射出激光照射在振镜上，振镜通过高频扫射将电信号转变成固化光实现成型固化。
实施方式三：根据上述实施方式，在调节液面平衡的功能需求上可以将溢流组件更换，采用浮子液面调节器和盛液瓶相连接，盛液瓶处于长开状态，当液面低于需求液面高度上，阀门打开将液体注入盛液瓶中；当液面多出需求时从溢流管再重新流到盛液瓶中，实现液面的调平，这种方式不必将液体一直往液槽中注入。
实施方式四：根据上述实施方式，在调节液面平衡的功能需求上可以将溢流组件更换，采用更加高级的液位控制器，液位控制器中的传感器部件放在需求液位高度，在控制面板中输入需求参数，当液面下降或者升高时都能瞬时控制泵将液体抽出或者注入，实现更加精确的液位控制，提高精度。
Claims (6)
1.液槽内成型的溢流式高精度快速光固化3D打印机，其特征在于：打印机框架的两侧对称安装有两个电机座，每个电机座上安装有步进电机，步进电机的输出轴通过弹性联轴器与丝杠连接，每个丝杠上安装有弹簧螺母，弹簧螺母上固连有连接板，每个丝杠的顶端通过球轴承安装在轴承盖内，每个连接板的两端还分别套在一对光轴上，每对光轴设置在对应的中间隔板与轴承盖之间，且每对光轴对称设置在丝杠的两侧，所述中间隔板安装在打印机框架中所述中间隔板上设置有液槽，液槽内设置有多筛孔成型平台，且所述多筛孔成型平台通过连杆与两个连接板连接，液槽底部的进液口连接有进液口缓冲装置，进液口缓冲装置的端部通过导管与蠕动泵的输出端连接，蠕动泵的输入端与盛液瓶的底部连接，两个轴承盖上安装有置物玻璃板，打印机框架的顶端安装有定位板，定位板上设置有紫外线组件。
2.根据权利要求1所述的一种液槽内成型的溢流式高精度快速光固化3D打印机，其特征在于：所述紫外线组件是投影仪或激光装置。
3.根据权利要求1或2所述的一种液槽内成型的溢流式高精度快速光固化3D打印机，其特征在于：还包括溢流组件，所述溢流组件的一端与盛液瓶连接、另一端与设置在液槽内的溢流管连接。
4.根据权利要求3所述的一种液槽内成型的溢流式高精度快速光固化3D打印机，其特征在于：所述溢流组件是溢流导管。
5.根据权利要求3所述的一种液槽内成型的溢流式高精度快速光固化3D打印机，其特征在于：所述溢流组件是浮子液面调节器。
6.根据权利要求3所述的一种液槽内成型的溢流式高精度快速光固化3D打印机，其特征在于：所述溢流组件是液位控制器。
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