CN114087560A - 一种光固化3d打印机底座灯光扩散结构 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种光固化3D打印机底座灯光扩散结构，其包括安装壳、LED灯板和若干透镜，安装壳设置为顶壁和底壁贯通的壳体，安装壳用于安装在成型平台下方，LED灯板与成型平台平行并安装在安装壳内腔中，LED灯板上均匀设置有若干LED灯；若干透镜平齐且一体成型，透镜与LED灯板平行并设置在LED灯板与成型平台之间；透镜设置为球形弧面，且透镜的弧心朝向LED灯板设置，且透镜对应扣设在LED灯上方。本申请具有使得光线更加柔和均匀的效果。
Description
技术领域
本申请涉及3D打印技术领域，尤其是涉及一种光固化3D打印机底座灯光扩散结构。
背景技术
3D打印是快速成型技术的一种，又称增材制造，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。光固化打印机是较为常用的一种3D打印装置，以光敏材料作为打印材料，并加有光引发剂，打印机与电脑连接后，将光敏材料在一定波长的紫外光的照射下立刻引起聚合反应，完成固化，并通过电脑控制把光敏材料一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。
申请号为CN201711459555.2的中国专利公开一种光固化3D打印机与光固化3D打印方法，包括底座、储存液态光敏树脂的料槽、成型平台和升降机构，其中，料槽、升降机构分别设置在底座上，成型平台与升降机构连接，成型平台悬于料槽的正上方，底座内设有固化光源，固化光源为阵列紫外LED背光灯板，底座上设有显示部件，显示部件为液晶显示屏，阵列紫外LED背光灯板位于液晶显示屏的正下方，液晶显示屏位于料槽的槽底，料槽上设有绷紧的FEP膜。
在进行打印时，根据打印文件中的图形信息，液晶显示屏显示出可透过紫外线固化光线的透明区域和不可透过紫外线固化光线的不透明区域，在紫外LED背光灯板的照射下，液晶屏幕的图像透明区域对紫外光阻隔减小，紫外线固化光线通过；在没有图像显示的不透明区域，紫外光线被阻挡。透过液晶屏的紫外光线构成紫外光图像区域。光敏材料放置在料槽内的FEP模上，紫外光线经过FEP薄膜照射到光敏材料上，使被紫外光照射的光敏材料产生光固化反应，被照射到的光敏材料固化成为固体。而液晶屏幕不透光的部分遮挡了紫外光线。被遮挡部分的液态光敏材料没有被紫外光线照射到，因此没有被照射到的部分仍然保持原有形态。液晶屏逐层显示，成型平台逐层往复上升，一层层叠加固化而成三维模型，完成3D打印。
针对上述中的相关技术，发明人认为紫外光线直接照射在显示屏上并穿过显示屏与光敏材料产生固化反应，紫外光线过强，不够柔和，影响打印产品质量。
发明内容
为了使得光线更加柔和均匀，本申请提供一种光固化3D打印机底座灯光扩散结构。
本申请提供的一种光固化3D打印机底座灯光扩散结构采用如下的技术方案：
一种光固化3D打印机底座灯光扩散结构，包括安装壳、LED灯板和若干透镜，所述安装壳设置为顶壁和底壁贯通的壳体，所述安装壳用于安装在成型平台下方，所述LED灯板与成型平台平行并安装在所述安装壳内腔中，所述LED灯板上均匀设置有若干LED灯；若干所述透镜平齐且一体成型，所述透镜与LED灯板平行并设置在所述LED灯板与成型平台之间；所述透镜设置为球形弧面，且所述透镜的弧心朝向所述LED灯板设置，且所述透镜对应扣设在LED灯上方。
通过采用上述技术方案，在进行3D打印时，光敏材料放置在成型平台上，开启LED灯板，使得LED灯板发出的光线先照射在透镜上，经过透镜的折射，使得穿过透镜另一侧的光线扩散，扩散后光线照射在成型平台上，成型平台上透光区的光敏材料在光线作用下固化成型，之后逐层改变透光区和不透光区，使得光敏材料一层层叠加固化而成三维模型，完成3D打印；设置的透镜，能够通过凸出的弧形，实现对光线的折射，同时使得射出的光线更加柔和均匀，进而使得穿过成型平台透光区的光线更加均匀和柔和，便于光线照射在光敏材料上并使得光敏材料固化，减少光线过于集中或过于强烈的状况，进而提高光照的效果，提高成型产品的质量。
可选的，所述安装壳上设置有与LED灯板平行的玻璃板，所述玻璃板用于设置在成型平台与透镜之间，且所述玻璃板上设置有偏光膜。
通过采用上述技术方案，设置的玻璃板和偏光膜，光线在玻璃板和偏光膜组成的偏光镜的作用下，分布更加均匀柔和，并沿同一方向射向成型平台，透光效果好，进一步提高成型产品的质量。
可选的，所述透镜背离LED灯板一侧设置有LED扩散板。
通过采用上述技术方案，设置的LED扩散板，能够使得光线均匀散落在LED扩散板上，并沿LED扩散板射出，进一步使得照射光线更加均匀和柔和。
可选的，所述LED灯板周侧紧抵在所述安装壳内壁设置，且所述LED灯板靠近透镜一侧的表面设置为反光材料。
通过采用上述技术方案，减少LED灯板与安装壳之间的缝隙，使得光线聚集在LED灯板靠近透镜一侧，同时通过LED灯板的反射，进一步保证LED灯板的光源充足，减少光线的散失。
可选的，所述LED灯板背离所述透镜一侧设置有散热板，所述散热板包括安装板、风扇和若干散热片，所述安装板设置在所述LED灯板上，若干所述散热片互相平行，并垂直于安装板设置在所述安装板背离LED灯板一侧，所述风扇设置在散热片背离安转板一侧，并用于安装在底座上。
通过采用上述技术方案，设置的安装板、风扇和散热片，在LED灯板开启时会产生大量的热量，通过风扇产生气流，通过散热片进行散热，多个散热片之间的缝隙能够加速气流的运动，并通过气流运动进行散热，提高LED灯板的有效使用时长，提高打印机的安全性能。
可选的，还包括升降组件，所述升降组件包括电机、螺纹杆和导向件，所述螺纹杆转动连接在所述安装壳上，且所述螺纹杆沿垂直于所述透镜的方向穿过所述透镜并与所述透镜螺纹连接，所述电机设置在安装壳上，且能够带动螺纹杆沿轴向转动；所述导向件能够使得所述透镜沿周向保持相对静止。
通过采用上述技术方案，设置的电机、螺纹杆和导向件，对不同产品进行打印成型时，启动电机，电机带动螺纹杆转动，在导向件的作用下带动与螺纹杆螺纹连接的透镜滑动，调节透镜与LED灯板之间的距离，进而调整透镜与光源之间的距离，改变透镜的焦距，以适用于不同的成型产品，适用性更强，便于控制。
可选的，所述导向件包括至少两块滑动块，所述滑动块设置在若干所述透镜周侧，所述安装壳内壁开设有供所述滑动块沿所述螺纹杆轴向滑动的滑槽，且所述滑动块卡设在所述滑槽内，任一所述滑动块与螺纹杆螺纹连接。
通过采用上述技术方案，设置的滑动块，与滑槽配合滑动，并为螺纹杆提供嵌设位置，避免螺纹杆阻挡光线造成光线不均匀的状况，同时加强与安装壳之间的连接关系，减少散失的光线，并使得透镜的升降更加稳定，提高底座的安全性和可靠性。
可选的，若干所述透镜周侧壁和LED灯板周侧壁之间设置有风琴罩，所述风琴罩沿周向围绕所述透镜和LED灯板设置，且所述风琴罩采用反光材料制作。
通过采用上述技术方案，设置的风琴罩，适应透镜与LED板之间的不同距离，并对两者之间的空间进行包围和保护，使用反光材料，能够反射光线，使得光线聚集在透镜与LED板之间，减少光线散失，提高光线的利用率进而提高光照质量和产品成型质量。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
设置的透镜，能够通过凸出的弧形，实现对光线的折射，同时使得射出的光线更加柔和均匀，进而使得穿过成型平台透光区的光线更加均匀和柔和，便于光线照射在光敏材料上并使得光敏材料固化，减少光线过于集中或过于强烈的状况，进而提高光照的效果，提高成型产品的质量；
设置的电机、螺纹杆和导向件，对不同产品进行打印成型时，启动电机，电机带动螺纹杆转动，在导向件的作用下带动与螺纹杆螺纹连接的透镜滑动，调节透镜与LED灯板之间的距离，进而调整透镜与光源之间的距离，改变透镜的焦距，以适用于不同的成型产品，适用性更强，便于控制；
设置的风琴罩，适应透镜与LED板之间的不同距离，并对两者之间的空间进行包围和保护，使用反光材料，能够反射光线，使得光线聚集在透镜4与LED板之间，减少光线散失，提高光线的利用率进而提高光照质量和产品成型质量。
附图说明
图1是本申请实施例光固化3D打印机底座灯光扩散结构的整体结构示意图。
图2是安装壳1的内部示意图。
图3是图1沿A-A的剖视图。
图4是图3中B部分的放大图。
附图标记说明：1、安装壳；2、偏光镜；21、玻璃板；22、偏光膜；3、LED扩散板；4、透镜；5、LED灯板；6、散热板；61、安装板；62、风扇；63、散热片；7、升降组件；71、电机；72、螺纹杆；73、风琴罩；74、滑动块；75、滑槽；76、连杆。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种光固化3D打印机底座灯光扩散结构。
参照图1和图2，光固化3D打印机底座灯光扩散结构包括安装壳1、升降组件7和自上而下且互相平行设置在安装壳1内腔的偏光镜2、LED扩散板3、透镜4、LED灯板5以及散热板6，安装壳1设置为顶壁和底壁贯通的壳体，安装壳1用于安装在成型平台下方，升降组件7用于改变透镜4和LED灯板5之间的距离。
参照图2，LED灯板5与成型平台平行，并通过螺栓固定在安装壳1内腔，且LED灯板5周侧通过密封垫紧抵在安装壳1内壁；LED灯板5上均匀安装有若干阵列设置的LED灯，且LED灯板5靠近透镜4一侧的表面采用反光材料，也可以涂抹反光材料。
参照图3，若干透镜4对应LED灯阵列设置，并且多个平齐设置；透镜4采用玻璃透镜4且一体成型；透镜4设置为球形弧面，且透镜4的弧心朝向LED灯板5设置，且透镜4对应扣设在LED灯上方；透镜4通过升降组件7在LED灯板5与成型平台之间移动。
参照图3和图4，升降组件7包括电机71、螺纹杆72、风琴罩73和导向件，导向件包括若干滚珠和至少两块滑动块74，本申请实施例滑动块74设置有四块，滑动块74与透镜4同材质一体成型，四块滑动块74分别设置在多个透镜4的四个周侧壁上；滑动块74设置为“T”型，安装壳1内壁开设有供滑动块74沿垂直于LED灯板5方向滑动的滑槽75，滑槽75对应滑动块74设置为“T”型槽；滚珠均匀滚动安装在滑动块74靠近滑槽75内壁的侧壁上。
参照图3和图4，螺纹杆72沿滑槽75方向穿过任一滑动块74并与滑动块74螺纹连接，螺纹杆72两端均通过轴承转动连接在滑槽75内壁上；电机71通过螺栓固定在安装壳1底壁，且电机71的输出轴与螺纹杆72同轴键连接。
针对不同的产品进行打印时，启动电机71，电机71带动螺纹杆72转动，滑动块74带动透镜4沿滑槽75滑动，实现透镜4与LED灯板5之间距离的调节，进而改变透镜4的焦距，以适用于不同的成型产品。
参照图2，风琴罩73同时套设在若干透镜4和LED灯板5上，且风琴罩73一端粘连在若干透镜4周侧壁上，另一端粘连在LED灯板5周侧壁上，风琴罩73沿周向围绕透镜4和LED灯板5设置，并对若干透镜4和LED灯板5之间的区域进行围护，风琴罩73采用反光材料制作或喷涂有反光材料。通过风琴罩73减少光线散失，使用反光材料，能够反射光线，使得光线聚集在透镜4与LED板之间，提高光线的利用率。
参照图3，LED扩散板3设置在透镜4背离LED灯板5一侧，四块滑动块74上一体且垂直设置有连杆76，连杆76远离滑动块74一端粘连在LED扩散板3底侧。LED扩散板3可采用多个类型，本申请实施例采用PMMA扩散板。
参照图2，偏光镜2包括玻璃板21和偏光膜22，玻璃板21靠近安装壳1顶壁螺栓固定在安装壳1内壁，玻璃板21顶壁与安装壳1顶壁平齐，玻璃板21与LED灯板5平行；偏光膜22无缝贴合在玻璃板21底壁。
参照图2和图3，散热板6设置在LED灯板5背离透镜4一侧，散热板6包括安装板61、风扇62和若干散热片63，安装板61螺栓固定在LED灯板5底壁和安装壳1内壁，若干散热片63互相平行，并垂直于安装板61螺栓固定在安装板61背离LED灯板5一侧，相邻两散热片63之间留存有排气缝，风扇62一侧通过螺栓安装在周侧散热片63上，并设置在散热片63背离安转板一侧，另一侧同时螺栓安装在底座上，并用于将热气流排出安装壳1和底座。
通过风扇62产生气流，通过散热片63进行散热，多个散热片63之间的缝隙能够加速气流的运动，并通过气流运动实现散热。
本申请实施例一种光固化3D打印机底座灯光扩散结构的实施原理为：在进行3D打印时，光敏材料放置在成型平台上，开启LED灯板，LED灯亮，发出的光线经过LED灯板和风琴罩的反射集中，并照射在透镜上，经过透镜的折射和LED扩散板的扩散，使得光线更加柔和，之后光线穿过偏光镜并照射在成型平台上，成型平台上透光区的光敏材料在光线作用下固化成型，之后逐层改变透光区和不透光区，使得光敏材料一层层叠加固化而成三维模型，完成3D打印。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种光固化3D打印机底座灯光扩散结构，其特征在于：包括安装壳（1）、LED灯板（5）和若干透镜（4），所述安装壳（1）设置为顶壁和底壁贯通的壳体，所述安装壳（1）用于安装在成型平台下方，所述LED灯板（5）与成型平台平行并安装在所述安装壳（1）内腔中，所述LED灯板（5）上均匀设置有若干LED灯；若干所述透镜（4）平齐且一体成型，所述透镜（4）与LED灯板（5）平行并设置在所述LED灯板（5）与成型平台之间；所述透镜（4）设置为球形弧面，且所述透镜（4）的弧心朝向所述LED灯板（5）设置，且所述透镜（4）对应扣设在LED灯上方。
2.根据权利要求1所述的光固化3D打印机底座灯光扩散结构，其特征在于：所述安装壳（1）上设置有与LED灯板（5）平行的玻璃板（21），所述玻璃板（21）用于设置在成型平台与透镜（4）之间，且所述玻璃板（21）上设置有偏光膜（22）。
3.根据权利要求1所述的光固化3D打印机底座灯光扩散结构，其特征在于：所述透镜（4）背离LED灯板（5）一侧设置有LED扩散板（3）。
4.根据权利要求1所述的光固化3D打印机底座灯光扩散结构，其特征在于：所述LED灯板（5）周侧紧抵在所述安装壳（1）内壁设置，且所述LED灯板（5）靠近透镜（4）一侧的表面设置为反光材料。
5.根据权利要求1所述的光固化3D打印机底座灯光扩散结构，其特征在于：所述LED灯板（5）背离所述透镜（4）一侧设置有散热板（6），所述散热板（6）包括安装板（61）、风扇（62）和若干散热片（63），所述安装板（61）设置在所述LED灯板（5）上，若干所述散热片（63）互相平行，并垂直于安装板（61）设置在所述安装板（61）背离LED灯板（5）一侧，所述风扇（62）设置在散热片（63）背离安转板一侧，并用于安装在底座上。
6.根据权利要求1所述的光固化3D打印机底座灯光扩散结构，其特征在于：还包括升降组件（7），所述升降组件（7）包括电机（71）、螺纹杆（72）和导向件，所述螺纹杆（72）转动连接在所述安装壳（1）上，且所述螺纹杆（72）沿垂直于所述透镜（4）的方向穿过所述透镜（4）并与所述透镜（4）螺纹连接，所述电机（71）设置在安装壳（1）上，且能够带动螺纹杆（72）沿轴向转动；所述导向件能够使得所述透镜（4）沿周向保持相对静止。
7.根据权利要求6所述的光固化3D打印机底座灯光扩散结构，其特征在于：所述导向件包括至少两块滑动块（74），所述滑动块（74）设置在若干所述透镜（4）周侧，所述安装壳（1）内壁开设有供所述滑动块（74）沿所述螺纹杆（72）轴向滑动的滑槽（75），且所述滑动块（74）卡设在所述滑槽（75）内，任一所述滑动块（74）与螺纹杆（72）螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的光固化3D打印机底座灯光扩散结构，其特征在于：若干所述透镜（4）周侧壁和LED灯板（5）周侧壁之间设置有风琴罩（73），所述风琴罩（73）沿周向围绕所述透镜（4）和LED灯板（5）设置，且所述风琴罩（73）采用反光材料制作。
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