CN107671284B - 基于光纤激光熔融的3d打印装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光纤激光熔融的3D打印装置，包括：3D打印机主体；打印平台，其设置于3D打印机主体内，打印平台可沿竖直方向上下移动；激光器，其设置于3D打印机主体上；光纤组件，其可移动地设置于3D打印机主体上，且位于打印平台的一侧，光纤组件包括多个光纤头构件部和多根光纤，光纤头构件部以阵列的形式排布形成光纤头构件部阵列，且不同行的光纤头构件部均交错设置，光纤头构件部阵列可移动至与打印平台对应的位置，且覆盖打印平台的区域，每根光纤的一端均与一光纤头构件部连接，而另一端则与激光器的光源连接。本发明提升SLM金属熔融3D打印效率。
Description
技术领域
本发明属于3D打印设备技术领域，涉及一种基于光纤激光熔融的3D打印装置。
背景技术
3D打印即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。现有的SLM激光选区熔融金属3D打印机能量单元基本构成是激光和振镜系统。单一的激光和振镜组成的系统打印效率比较低，因为振镜只能控制一个激光点，同时打印成型的尺寸只是激光的光斑范围内很小的区域，导致效率低下。迫切需要改进益提高SLM激光选区熔融金属3D打印机的打印效率。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种基于光纤激光熔融的3D打印装置。
本发明提供的技术方案为：
一种基于光纤激光熔融的3D打印装置，包括：
3D打印机主体；
打印平台，其设置于所述3D打印机主体内，所述打印平台可沿竖直方向上下移动；
激光器，其设置于所述3D打印机主体上；
光纤组件，其可移动地设置于所述3D打印机主体上，且位于所述打印平台的一侧，所述光纤组件包括多个光纤头构件部和多根光纤，所述光纤头构件部以阵列的形式排布形成光纤头构件部阵列，且不同行的光纤头构件部均交错设置，所述光纤头构件部阵列可移动至与所述打印平台对应的位置，且覆盖所述打印平台的区域，每根所述光纤的一端均与一所述光纤头构件部连接，而另一端则与激光器的光源连接。
优选的是，所述的基于光纤激光熔融的3D打印装置，还包括：
光纤组件运动模组，其包括与所述光纤组件平行设置的X轴运动模组、垂直于所述光纤组件向所述打印平台方向延伸的两个Y轴运动模组和Z轴运动模组，所述X轴运动模组的两端各自分别固接于所述两个Y轴运动模组上，所述X轴运动模组与所述Y轴运动模组均各自分别与所述光纤组件连接，以驱动所述光纤组件于相互垂直的第一方向和第二方向上进行水平往复移动，所述Z轴运动模组设置于所述打印平台的下方，以驱动所述打印平台于竖直方向进行上下移动。
优选的是，所述的基于光纤激光熔融的3D打印装置，还包括：
刮粉器，其可移动地设置于所述3D打印机主体上，且位于所述打印平台的一侧，并位于所述光纤组件的下方；
刮粉器运动模组，其设置于所述3D打印机主体上，且垂直于所述刮粉器，所述刮粉器运动模组与所述刮粉器连接，驱动所述刮粉器也沿所述第二方向进行水平往复移动。
优选的是，所述的基于光纤激光熔融的3D打印装置中，所述光纤组件还包括光纤组件壳体，所述光纤组件壳体固接于所述3D打印机主体上，所述光纤组件壳体上设置有多个阵列排列的通孔，所述光纤头构件部设置于所述通孔内。
优选的是，所述的基于光纤激光熔融的3D打印装置中，所述光纤外径为125μm-140μm，芯径为3-100μm。
优选的是，所述的基于光纤激光熔融的3D打印装置，还包括：
旋转运动模组，其设置于所述打印平台的下方，且与所述打印平台连接，驱动所述打印平台沿圆周方向移动，所述旋转运动模组枢接于所述Z轴运动模组的上方。
优选的是，所述的基于光纤激光熔融的3D打印装置中，所述光纤头构件部为一个第一光纤头或为一第一光纤头和围绕所述第一光纤头外部沿圆周方向设置的多个第二光纤头，所述第二光纤头的直径为所述第一光纤头直径的1/10～1/5。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明在使用时，由于采用阵列排布的光纤头构件提供熔融光源，且光纤头构件形成的光斑之间完全覆盖，使得激光光斑的覆盖范围大大提高，提升SLM金属熔融3D打印效率。
本发明设置有旋转运动模组，在熔融时，旋转打印平台，使得熔融状态更加均一，打印产品质量更加牢靠。
本发明的光纤头构件可设置多个不同的光纤头，使得激光光源的光斑覆盖范围更加无可能存在的缝隙遗漏，降低产品打印中可能出现的均一性缺陷。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的基于光纤激光熔融的3D打印装置的结构示意图；
图2为本发明所述的光纤组件的侧视结构示意图；
图3为本发明所述的光纤组件的俯视结构示意图；
图4为本发明所述的光纤头构件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1至4所示，本发明提供一种基于光纤激光熔融的3D打印装置，包括：
3D打印机主体；
打印平台1，其设置于所述3D打印机主体内，所述打印平台1可沿竖直方向上下移动；
激光器，其设置于所述3D打印机主体上；
光纤组件4，其可移动地设置于所述3D打印机主体上，且位于所述打印平台1的一侧，所述光纤组件包括多个光纤头构件部和多根光纤，所述光纤头构件部以阵列的形式排布形成光纤头构件部阵列，且不同行的光纤头构件部均交错设置，形成的光斑区域内不存在光斑盲区，所述光纤头构件部阵列可移动至与所述打印平台对应的位置，且覆盖所述打印平台的区域，每根所述光纤的一端均与一所述光纤头构件部连接，而另一端则与激光器的光源连接。
本发明在使用时，由于采用阵列排布的光纤头构件提供熔融光源，且光纤头构件形成的光斑之间完全覆盖，使得激光光斑的覆盖范围大大提高，提升SLM金属熔融3D打印效率。
在上述方案中，作为优选，该所述的基于光纤激光熔融的3D打印装置，还包括：
光纤组件运动模组5，其包括与所述光纤组件4平行设置的X轴运动模组、垂直于所述光纤组件向所述打印平台方向延伸的两个Y轴运动模组和Z轴运动模组，所述X轴运动模组的两端各自分别固接于所述两个Y轴运动模组上，所述X轴运动模组与所述Y轴运动模组均各自分别与所述光纤组件连接，以驱动所述光纤组件于相互垂直的第一方向和第二方向上进行水平往复移动，所述Z轴运动模组设置于所述打印平台的下方，以驱动所述打印平台于竖直方向进行上下移动。该第一方向为图1中光纤组件所在直线的方向，第二方向为由光纤组件向打印平台移动的方向。
在上述方案中，作为优选，该所述的基于光纤激光熔融的3D打印装置，还包括：
刮粉器3，其可移动地设置于所述3D打印机主体上，且位于所述打印平台1的一侧，并位于所述光纤组件的下方；
刮粉器运动模组2，其设置于所述3D打印机主体上，且垂直于所述刮粉器，所述刮粉器运动模组与所述刮粉器连接，驱动所述刮粉器也沿所述第二方向进行水平往复移动。
在上述方案中，作为优选，该所述的基于光纤激光熔融的3D打印装置中，所述光纤组件4还包括光纤组件壳体402，所述光纤组件壳体402固接于所述3D打印机主体上，所述光纤组件壳体402上设置有多个阵列排列的通孔，所述光纤头构件部设置于所述通孔内。
在上述方案中，作为优选，该所述的基于光纤激光熔融的3D打印装置中，所述光纤外径为125μm-140μm，芯径为3-100μm。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，还包括：
旋转运动模组，其设置于所述打印平台1的下方，且与所述打印平台1连接，驱动所述打印平台1沿圆周方向移动，所述旋转运动模组枢接于所述Z轴运动模组的上方。在熔融时，旋转打印平台，使得熔融状态更加均一，打印产品质量更加牢靠。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述光纤头构件部为一个第一光纤头401或为一第一光纤头401和围绕所述第一光纤头外部沿圆周方向设置的多个第二光纤头，所述第二光纤头的直径为所述第一光纤头直径的1/10～1/5。设置多个不同的光纤头，使得激光光源的光斑覆盖范围更加无可能存在的缝隙遗漏，降低产品打印中可能出现的均一性缺陷。
为使本领域技术人员更好地理解本发明，现提供如下的实施例进行说明：
实施例1
一种基于光纤激光熔融的3D打印装置，包括：
3D打印机主体；
打印平台1，其设置于所述3D打印机主体内，所述打印平台1可沿竖直方向上下移动；
激光器，其设置于所述3D打印机主体上；
光纤组件4，其可移动地设置于所述3D打印机主体上，且位于所述打印平台1的一侧，所述光纤组件包括多个光纤头构件部和多根光纤，所述光纤头构件部以阵列的形式排布形成光纤头构件部阵列，且不同行的光纤头构件部均交错设置，所述光纤头构件部阵列可移动至与所述打印平台对应的位置，且覆盖所述打印平台的区域，每根所述光纤的一端均与一所述光纤头构件部连接，而另一端则与激光器的光源连接。所述光纤外径为125μm-140μm，芯径为3-100μm。所述光纤头构件部为一个第一光纤头401。
光纤组件运动模组5，其包括与所述光纤组件4平行设置的X轴运动模组、垂直于所述光纤组件向所述打印平台方向延伸的两个Y轴运动模组和Z轴运动模组，所述X轴运动模组的两端各自分别固接于所述两个Y轴运动模组上，所述X轴运动模组与所述Y轴运动模组均各自分别与所述光纤组件连接，以驱动所述光纤组件于相互垂直的第一方向和第二方向上进行水平往复移动，所述Z轴运动模组设置于所述打印平台1的下方，以驱动所述打印平台1于竖直方向进行上下移动。所述光纤组件还包括光纤组件壳体402，所述光纤组件壳体402固接于所述3D打印机主体上，所述光纤组件壳体402上设置有多个阵列排列的通孔，所述光纤头构件部设置于所述通孔内。
刮粉器3，其可移动地设置于所述3D打印机主体上，且位于所述打印平台的一侧，并位于所述光纤组件的下方；
刮粉器运动模组2，其设置于所述3D打印机主体上，且垂直于所述刮粉器，所述刮粉器运动模组与所述刮粉器连接，驱动所述刮粉器也沿所述第二方向进行水平往复移动。
实施例2
一种基于光纤激光熔融的3D打印装置，包括：
3D打印机主体；
打印平台1，其设置于所述3D打印机主体内，所述打印平台1可沿竖直方向上下移动；
激光器，其设置于所述3D打印机主体上；
光纤组件4，其可移动地设置于所述3D打印机主体上，且位于所述打印平台1的一侧，所述光纤组件包括多个光纤头构件部和多根光纤，所述光纤头构件部以阵列的形式排布形成光纤头构件部阵列，且不同行的光纤头构件部均交错设置，所述光纤头构件部阵列可移动至与所述打印平台对应的位置，且覆盖所述打印平台的区域，每根所述光纤的一端均与一所述光纤头构件部连接，而另一端则与激光器的光源连接。所述光纤外径为125μm-140μm，芯径为3-100μm。所述光纤头构件部为一第一光纤头401和围绕所述第一光纤头外部沿圆周方向设置的多个第二光纤头，所述第二光纤头的直径为所述第一光纤头直径的1/10～1/5。
光纤组件运动模组5，其包括与所述光纤组件4平行设置的X轴运动模组、垂直于所述光纤组件向所述打印平台方向延伸的两个Y轴运动模组和Z轴运动模组，所述X轴运动模组的两端各自分别固接于所述两个Y轴运动模组上，所述X轴运动模组与所述Y轴运动模组均各自分别与所述光纤组件连接，以驱动所述光纤组件于相互垂直的第一方向和第二方向上进行水平往复移动，所述Z轴运动模组设置于所述打印平台1的下方，以驱动所述打印平台1于竖直方向进行上下移动。所述光纤组件还包括光纤组件壳体402，所述光纤组件壳体402固接于所述3D打印机主体上，所述光纤组件壳体402上设置有多个阵列排列的通孔，所述光纤头构件部设置于所述通孔内。
刮粉器3，其可移动地设置于所述3D打印机主体上，且位于所述打印平台的一侧，并位于所述光纤组件的下方；
刮粉器运动模组2，其设置于所述3D打印机主体上，且垂直于所述刮粉器，所述刮粉器运动模组与所述刮粉器连接，驱动所述刮粉器也沿所述第二方向进行水平往复移动。
旋转运动模组，其设置于所述打印平台1的下方，且与所述打印平台1连接，驱动所述打印平台1沿圆周方向移动，所述旋转运动模组枢接于所述Z轴运动模组的上方。
这里说明的模块数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的基于光纤激光熔融的3D打印装置的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.一种基于光纤激光熔融的3D打印装置，其特征在于，包括：
3D打印机主体；
打印平台，其设置于所述3D打印机主体内，所述打印平台可沿竖直方向上下移动；
激光器，其设置于所述3D打印机主体上；
光纤组件，其可移动地设置于所述3D打印机主体上，且位于所述打印平台的一侧，所述光纤组件包括多个光纤头构件部和多根光纤，所述光纤头构件部以阵列的形式排布形成光纤头构件部阵列，且不同行的光纤头构件部均交错设置，所述光纤头构件部阵列可移动至与所述打印平台对应的位置，且覆盖所述打印平台的区域，每根所述光纤的一端均与一所述光纤头构件部连接，而另一端则与激光器的光源连接。
2.如权利要求1所述的基于光纤激光熔融的3D打印装置，其特征在于，还包括：
光纤组件运动模组，其包括与所述光纤组件平行设置的X轴运动模组、垂直于所述光纤组件向所述打印平台方向延伸的两个Y轴运动模组和Z轴运动模组，所述X轴运动模组的两端各自分别固接于所述两个Y轴运动模组上，所述X轴运动模组与所述Y轴运动模组均各自分别与所述光纤组件连接，以驱动所述光纤组件于相互垂直的第一方向和第二方向上进行水平往复移动，所述Z轴运动模组设置于所述打印平台的下方，以驱动所述打印平台于竖直方向进行上下移动。
3.如权利要求2所述的基于光纤激光熔融的3D打印装置，其特征在于，还包括：
刮粉器，其可移动地设置于所述3D打印机主体上，且位于所述打印平台的一侧，并位于所述光纤组件的下方；
刮粉器运动模组，其设置于所述3D打印机主体上，且垂直于所述刮粉器，所述刮粉器运动模组与所述刮粉器连接，驱动所述刮粉器也沿所述第二方向进行水平往复移动。
4.如权利要求1所述的基于光纤激光熔融的3D打印装置，其特征在于，所述光纤组件还包括光纤组件壳体，所述光纤组件壳体固接于所述3D打印机主体上，所述光纤组件壳体上设置有多个阵列排列的通孔，所述光纤头构件部设置于所述通孔内。
5.如权利要求1所述的基于光纤激光熔融的3D打印装置，其特征在于，所述光纤外径为125μm-140μm，芯径为3-100μm。
6.如权利要求2所述的基于光纤激光熔融的3D打印装置，其特征在于，还包括：
旋转运动模组，其设置于所述打印平台的下方，且与所述打印平台连接，驱动所述打印平台沿圆周方向移动，所述旋转运动模组枢接于所述Z轴运动模组的上方。
7.如权利要求2所述的基于光纤激光熔融的3D打印装置，其特征在于，所述光纤头构件部为一个第一光纤头或为一第一光纤头和围绕所述第一光纤头外部沿圆周方向设置的多个第二光纤头，所述第二光纤头的直径为所述第一光纤头直径的1/10～1/5。
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