CN105346085A - 一种3d打印设备及其成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D打印设备及其成型方法，设备包括机座、激光照射装置、储料装置、气缸、图像传感器、控制器。其通过设置在机座上的滑动装置带动激光照射装置滑动，并在激光照射装置内部阵列多个激光二极管，可以对大区域的制件进行由线到面的扫描成型，成型速度快，成型效率高；其通过在工作平台内设置位移传感器，可以实时获取位置信息，并精确地控制工作平台的升降高度，提高了制件的成型质量；其通过设置图像传感器，可以获取成型的层截面图像，发送给控制器将层截面图像与保存的层截面的数据进行比对，确保每一个层截面打印正确，进一步提高了制件的成型质量。本设备结构简单，操作方便，成型质量好，成型速度快，适用于大规模的工业生产。
Description
技术领域：
本发明属于3D打印技术领域，具体是涉及一种3D打印设备及其成型方法。
背景技术：
3D打印，即快速成型技术的一种，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。
现有的3D打印技术主要有熔融沉积成型技术、选择性激光烧结技术、立体光固化成型技术、数字光处理技术等。这些技术都有各自的优缺点，但是现有的3D打印设备都存在以下技术问题：打印过程中只能扫描小区域、由点到线、再由先到面的过程，成型效率低，成型速度慢，且铺设有液态材料的工作台在各个层面成型时的升降位移误差大，影响制件的成型质量。
发明内容：
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中3D打印设备成型效率低，成型速度慢，且铺设有液态材料的工作台在各个层面成型时的升降位移误差大，影响制件的成型质量，从而提出一种3D打印设备及其成型方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种3D打印设备，包括：
机座，所述机座的两侧设置有第一滑动装置和第二滑动装置。
激光照射装置，所述激光照射装置设置在所述机座的上方，所述激光照射装置的第一端通过第一连接杆与所述第一滑动装置连接，所述激光照射装置的第二端通过第二连接杆与所述第二滑动装置连接，所述激光照射装置内阵列有多个激光二极管。
储料装置，所述储料装置固定设置在所述机座的上方和所述激光照射装置的下方，所述储料装置内设置有工作台，所述工作台内设置有位移传感器。
气缸，所述气缸的第一端固定在所述机座上，所述气缸的第二端穿过所述储料装置的下表面与所述工作台固定连接。
图像传感器，所述图像传感器设置在所述激光照射装置的一侧。
控制器，所述控制器分别与所述第一滑动装置、第二滑动装置、激光照射装置、位移传感器、气缸、图像传感器电连接。
作为上述技术方案的优选，还包括：刮平器，所述刮平器滑动设置在所述储料装置的上方。
作为上述技术方案的优选，所述储料装置两侧边上方分别设置有第三滑动装置和第四滑动装置，所述刮平器的第一端连接所述第三滑动装置，所述刮平器的第二端连接所述第四滑动装置，所述第三滑动装置和所述第四滑动装置分别与所述控制器电连接。
作为上述技术方案的优选，所述第一滑动装置、所述第二滑动装置、所述第三滑动装置、所述第四滑动装置结构相同，均包括滑动导轨和滑动设置在所述滑动导轨上的滑动块。
作为上述技术方案的优选，所述机座上还设置有回收装置，所述回收装置设置在所述储料装置和所述气缸的正下方。
作为上述技术方案的优选，所述第一连接杆和所述第二连接杆均为L型连接杆。
作为上述技术方案的优选，所述激光二极管为紫外激光二极管。
作为上述技术方案的优选，所述储料装置内设置有液态光敏树脂材料。
一种3D打印设备的成型方法，包括如下步骤：
S1：在计算机中绘制三维模型，对所述三维模型进行分层处理，将所述三维模型的各层截面的轮廓数据和填充数据发送给所述控制器。
S2：在所述储料装置中放入液态光敏树脂材料。
S3：所述控制器控制所述气缸带动所述工作台升至与所述储料装置的上表面平行位置。
S4：所述控制器控制所气缸带动所述工作台下降一个层截面的高度，工作台内的位移传感器将精确位置发送给控制器。
S5：所述控制器控制所述第三滑动装置和所述第四滑动装置带动所述刮平器将所述工作台上的液面刮平。
S6：所述控制器控制所述激光照射装置开启，并控制所述第一滑动装置和所述第二滑动装置带动所述激光照射装置在所述工作平台的上方移动，移动过程中，所述控制器根据获取的层截面的轮廓数据和填充数据自动控制对应的激光二极管的启闭。
S7：完成一个层截面的制作后，所述控制器控制所述刮平器滑动刮走所述层截面上的多余材料，所述图像传感器获取所述工作平台上的层截面图像并发送给所述控制器。
S8：所述控制器接收所述图像传感器发送的层截面图像，将所述层截面图像与保存的层截面的轮廓数据和填充数据进行比对，确保每一个层截面打印正确。
S9：重复所述步骤S4到S8的工序，实现多层截面结构的制作，完成整个三维模型的3D打印。
本发明的有益效果在于：其通过设置在机座上的滑动装置带动所述激光照射装置滑动，并在激光照射装置内部阵列多个激光二极管，可以对大区域的制件进行由线到面的扫描成型，成型速度快，成型效率高；其通过在工作平台内设置位移传感器，可以实时获取位置信息，并精确地控制工作平台的升降高度，提高了制件的成型质量；其通过设置图像传感器，可以获取成型的层截面图像，发送给控制器将层截面图像与保存的层截面的轮廓数据和填充数据进行比对，确保每一个层截面打印正确，进一步提高了制件的成型质量。本设备结构简单，操作方便，成型质量好，成型速度快，适用于大规模的工业生产。
附图说明：
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1为本发明的3D打印设备结构示意图；
图2为本发明的激光照射装置结构示意图；
图3为本发明的滑动装置结构示意图；
图4为本发明的3D打印设备的成型方法流程图。
图中符号说明：
1-机座，2-激光照射装置，3-储料装置，4-气缸，5-图像传感器，6-控制器，7-刮平器，101-第一滑动装置，102-第二滑动装置，103-回收装置，201-第一连接杆，202-第二连接杆，203-激光二极管，301-工作台，302-位移传感器，303-第三滑动装置，304-第四滑动装置，1301-滑动导轨，1302-滑动块。
具体实施方式：
如图1所示，本发明的3D打印设备，包括：
机座1，所述机座1的两侧设置有第一滑动装置101和第二滑动装置102。所述机座1上还设置有回收装置103，所述回收装置103设置在所述储料装置3和所述气缸4的正下方。
激光照射装置2，所述激光照射装置2设置在所述机座1的上方，所述激光照射装置2的第一端通过第一连接杆201与所述第一滑动装置101连接，所述激光照射装置2的第二端通过第二连接杆202与所述第二滑动装置102连接，所述第一连接杆201和所述第二连接杆202均为L型连接杆。如图2所示，所述激光照射装置2内阵列有多个激光二极管203。本实施例中，选取所述激光二极管203为紫外激光二极管。
储料装置3，所述储料装置3固定设置在所述机座1的上方和所述激光照射装置2的下方，所述储料装置3内设置有工作台301，所述工作台301内设置有位移传感器302。本实施例中，所述储料装置3内设置有液态光敏树脂材料。
气缸4，所述气缸4的第一端固定在所述机座1上，所述气缸4的第二端穿过所述储料装置3的下表面与所述工作台301固定连接。
图像传感器5，所述图像传感器5设置在所述激光照射装置2的一侧。
控制器6，所述控制器6分别与所述第一滑动装置101、第二滑动装置102、激光照射装置2、位移传感器302、气缸4、图像传感器5电连接。
刮平器7，所述刮平器7滑动设置在所述储料装置3的上方。所述储料装置3两侧边上方分别设置有第三滑动装置303和第四滑动装置304，所述刮平器7的第一端连接所述第三滑动装置303，所述刮平器7的第二端连接所述第四滑动装置304，所述第三滑动装置303和所述第四滑动装置304分别与所述控制器6电连接。
所述第一滑动装置101、所述第二滑动装置102、所述第三滑动装置303、所述第四滑动装置304结构相同，如图3所示，均包括滑动导轨1301和滑动设置在所述滑动导轨1301上的滑动块1302。
本实施例所述的3D打印设备，包括机座、激光照射装置、储料装置、气缸、图像传感器、控制器。其通过设置在机座上的滑动装置带动激光照射装置滑动，并在激光照射装置内部阵列多个激光二极管，可以对大区域的制件进行由线到面的扫描成型，成型速度快，成型效率高；其通过在工作平台内设置位移传感器，可以实时获取位置信息，并精确地控制工作平台的升降高度，提高了制件的成型质量；其通过设置图像传感器，可以获取成型的层截面图像，发送给控制器将层截面图像与保存的层截面的轮廓数据和填充数据进行比对，确保每一个层截面打印正确，进一步提高了制件的成型质量。本设备结构简单，操作方便，成型质量好，成型速度快，适用于大规模的工业生产。
如图4所示，本发明的3D打印设备的成型方法，包括如下步骤：
S1：在计算机中绘制三维模型，对所述三维模型进行分层处理，将所述三维模型的各层截面的轮廓数据和填充数据发送给所述控制器6。
S2：在所述储料装置3中放入液态光敏树脂材料。
S3：所述控制器6控制所述气缸4带动所述工作台301升至与所述储料装置3的上表面平行位置。
S4：所述控制器6控制所气缸4带动所述工作台301下降一个层截面的高度，工作台301内的位移传感器302将精确位置发送给控制器6。
S5：所述控制器6控制所述第三滑动装置303和所述第四滑动装置304带动所述刮平器7将所述工作台301上的液面刮平。
S6：所述控制器6控制所述激光照射装置2开启，并控制所述第一滑动装置101和所述第二滑动装置102带动所述激光照射装置2在所述工作平台301的上方移动，移动过程中，所述控制器6根据获取的层截面的轮廓数据和填充数据自动控制对应的激光二极管203的启闭。
S7：完成一个层截面的制作后，所述控制器6控制所述刮平器7滑动刮走所述层截面上的多余材料，所述图像传感器5获取所述工作平台301上的层截面图像并发送给所述控制器6。
S8：所述控制器6接收所述图像传感器5发送的层截面图像，将所述层截面图像与保存的层截面的轮廓数据和填充数据进行比对，确保每一个层截面打印正确。
S9：重复所述步骤S4到S8的工序，实现多层截面结构的制作，完成整个三维模型的3D打印。
本实施例所述的3D打印设备的成型方法，其通过设置在机座上的滑动装置带动激光照射装置滑动，并在激光照射装置内部阵列多个激光二极管，可以对大区域的制件进行由线到面的扫描成型，成型速度快，成型效率高；其通过在工作平台内设置位移传感器，可以实时获取位置信息，并精确地控制工作平台的升降高度，提高了制件的成型质量；其通过设置图像传感器，可以获取成型的层截面图像，发送给控制器将层截面图像与保存的层截面的轮廓数据和填充数据进行比对，确保每一个层截面打印正确，进一步提高了制件的成型质量。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种3D打印设备，其特征在于，包括：
机座(1)，所述机座(1)的两侧设置有第一滑动装置(101)和第二滑动装置(102)；
激光照射装置(2)，所述激光照射装置(2)设置在所述机座(1)的上方，所述激光照射装置(2)的第一端通过第一连接杆(201)与所述第一滑动装置(101)连接，所述激光照射装置(2)的第二端通过第二连接杆(202)与所述第二滑动装置(102)连接，所述激光照射装置(2)内阵列有多个激光二极管(203)；
储料装置(3)，所述储料装置(3)固定设置在所述机座(1)的上方和所述激光照射装置(2)的下方，所述储料装置(3)内设置有工作台(301)，所述工作台(301)内设置有位移传感器(302)；
气缸(4)，所述气缸(4)的第一端固定在所述机座(1)上，所述气缸(4)的第二端穿过所述储料装置(3)的下表面与所述工作台(301)固定连接；
图像传感器(5)，所述图像传感器(5)设置在所述激光照射装置(2)的一侧；
控制器(6)，所述控制器(6)分别与所述第一滑动装置(101)、第二滑动装置(102)、激光照射装置(2)、位移传感器(302)、气缸(4)、图像传感器(5)电连接。
2.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，还包括：刮平器(7)，所述刮平器(7)滑动设置在所述储料装置(3)的上方。
3.根据权利要求2所述的3D打印设备，其特征在于：所述储料装置(3)两侧边上方分别设置有第三滑动装置(303)和第四滑动装置(304)，所述刮平器(7)的第一端连接所述第三滑动装置(303)，所述刮平器(7)的第二端连接所述第四滑动装置(304)，所述第三滑动装置(303)和所述第四滑动装置(304)分别与所述控制器(6)电连接。
4.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于：所述第一滑动装置(101)、所述第二滑动装置(102)、所述第三滑动装置(303)、所述第四滑动装置(304)结构相同，均包括滑动导轨(1301)和滑动设置在所述滑动导轨(1301)上的滑动块(1302)。
5.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于：所述机座(1)上还设置有回收装置(103)，所述回收装置(103)设置在所述储料装置(3)和所述气缸(4)的正下方。
6.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于：所述第一连接杆(201)和所述第二连接杆(202)均为L型连接杆。
7.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于：所述激光二极管(203)为紫外激光二极管。
8.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于：所述储料装置(3)内设置有液态光敏树脂材料。
9.一种3D打印设备的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在计算机中绘制三维模型，对所述三维模型进行分层处理，将所述三维模型的各层截面的轮廓数据和填充数据发送给所述控制器(6)；
S2：在所述储料装置(3)中放入液态光敏树脂材料；
S3：所述控制器(6)控制所述气缸(4)带动所述工作台(301)升至与所述储料装置(3)的上表面平行位置；
S4：所述控制器(6)控制所气缸(4)带动所述工作台(301)下降一个层截面的高度，工作台(301)内的位移传感器(302)将精确位置发送给控制器(6)；
S5：所述控制器(6)控制所述第三滑动装置(303)和所述第四滑动装置(304)带动所述刮平器(7)将所述工作台(301)上的液面刮平；
S6：所述控制器(6)控制所述激光照射装置(2)开启，并控制所述第一滑动装置(101)和所述第二滑动装置(102)带动所述激光照射装置(2)在所述工作平台(301)的上方移动，移动过程中，所述控制器(6)根据获取的层截面的轮廓数据和填充数据自动控制对应的激光二极管(203)的启闭；
S7：完成一个层截面的制作后，所述控制器(6)控制所述刮平器(7)滑动刮走所述层截面上的多余材料，所述图像传感器(5)获取所述工作平台(301)上的层截面图像并发送给所述控制器(6)；
S8：所述控制器(6)接收所述图像传感器(5)发送的层截面图像，将所述层截面图像与保存的层截面的轮廓数据和填充数据进行比对，确保每一个层截面打印正确；
S9：重复所述步骤S4到S8的工序，实现多层截面结构的制作，完成整个三维模型的3D打印。
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| CN201510811179.3A CN105346085A (zh) | 2015-11-22 | 2015-11-22 | 一种3d打印设备及其成型方法 |
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