CN204136439U - 光聚合反应式3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及3D打印技术，特别是一种低成本的光聚合反应式3D打印机。它的储液槽通过管道经液体泵连接一填装有光敏树脂的3D打印材料罐，储液槽内部安装有升降式工作台，该升降式工作台由马达驱动升降；储液槽上方设有投影系统及位置传感器，所述的投影系统分两路分别连接数字图形驱动器及光源驱动电路，数字图形驱动器分别连接输出接入/储存电路及中央处理器，所述的中央处理器分别连接光源驱动电路、控制面板、液体泵、马达及位置传感器。本实用新型低成本的光聚合反应式3D打印机，提供了一种简化系统结构、简化作业流程、降低制造成本的光聚合反应式3D打印设备及方法。可以起到大幅降低产品制造成本、优化产品结构设计、减少产品生产工艺流程以及减少产品故障隐患等作用。

Description

光聚合反应式3D打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术，特别是一种低成本的光聚合反应式3D打印机。

背景技术

3D打印技术被誉为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”，它具有节省材料、污染低、能耗小、制造成本低、生产周期短等明显优势，而且还可以满足传统方式无法加工的奇异结构制造需要，该技术在工艺品、工业设计、建筑领域、汽车及航空航天工业、医疗产业、教育产业以及其它领域都有所应用，大大的便利了人们的日常工作与生活。

当今主流的3D打印技术有：光聚合反应式、熔融沉积式、选择性激光烧结式等技术，而光聚合反应式3D打印技术具有分辨率高、精度高、速度快等优势，受到了市场的热烈欢迎，但当前市场上所销售的光聚合反应式3D打印设备（以下简称3D打印机）价格过高，阻碍了它在个人消费市场的推广与普及。

传统的3D打印机是在直接输入三维数字模型后，通过内部强大的电脑系统进行数字图形分层离散处理，再驱动相关装置以及光学设备输出固化光束，将光敏树脂材料进行逐层叠加成型，制造出实体产品。而众所周知的，一台普通的电脑设备需要运行庞大的三维模型处理软件，需要较高的硬件设施配置，而一台定制化程度高、自动化程度高、系统结构复杂、精密度高的3D打印机对硬件设施的配置需要则更高，这是传统3D打印机成本高昂、技术难度大、生产工艺复杂的主要原因。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低成本的光聚合反应式3D打印机。

本实用新型的目的是通过如下途径实现的：一种光聚合反应式3D打印机，储液槽通过管道经液体泵连接一填装有光敏树脂的3D打印材料罐，储液槽内部安装有升降式工作台，该升降式工作台由马达驱动升降；

储液槽上方设有投影系统及位置传感器，所述的投影系统分两路分别连接数字图形驱动器及光源驱动电路，数字图形驱动器分别连接输出接入/储存电路及中央处理器，所述的中央处理器分别连接光源驱动电路、控制面板、液体泵、马达及位置传感器。

作为本方案的进一步优化，所述的投影系统是在壳体内安装有L形的光线屏蔽组件，光线屏蔽组件的头部安装有固化光源，固化光源的前端安装有聚光装置，固化光源后方的光线屏蔽组件内安装有均光装置，光线屏蔽组件的拐角处设有反射式成像装置，反射式成像装置的底部设有伸出壳体外的投影镜头。

作为本方案的进一步优化，所述的固化光源的外端安装有散热装置。

作为本方案的进一步优化，所述的固化光源为半导体发光二极管、半导体激光二极管、金属卤素灯或无极灯。

作为本方案的进一步优化，所述的固化光源与光源驱动电路连接，反射式成像装置与数字图形驱动器连接。

作为本方案的进一步优化，所述的数据接入/储存电路由数据储存装置与数据接入电路所组成。

作为本方案的进一步优化，所述的升降式工作台的台面上设有开孔。

本实用新型低成本的光聚合反应式3D打印机，提供了一种简化系统结构、简化作业流程、降低制造成本的光聚合反应式3D打印设备及方法。可以起到大幅降低产品制造成本、优化产品结构设计、减少产品生产工艺流程以及减少产品故障隐患等作用。

相比于常见的3D打印机产品，本实用新型的有益效果在于，传统3D打印机在直接输入三维数字模型后，需要通过内置的电脑系统去进行数字图形分层离散处理工作，再驱动相关装置制造出实体产品。而在现实生活中，个人电脑是相当普及的，这些电脑设备基本都具有运行三维图形软件的能力，本实用新型所述的3D打印机，就是通过利用人们身边的个人电脑，预先将三维数字模型进行数字图形分层离散处理工作，再将这些处理好的分层数字图片输入到3D打印机中实现实体产品的制造。这种全新的理念有助于优化和精简3D打印机内部系统结构设计，减少3D打印机电脑系统重复的硬件配置所造成的资源浪费，起到大幅降低产品制造成本，提高产品市场竞争力的作用。

相比于常见的3D打印机产品，本实用新型的有益效果还在于，所述的3D打印机可以广泛兼容使用由多种图形设计软件所制作的包括如：BMP、GIF、JPEG、TIFF、PSD、PNG、SVG、DXF等多种类型的数字图像格式以及矢量图形格式文件，因此，设计人员不需掌握新的设计软件，而利用自己熟悉的相关设计软件，即可轻松进行产品设计与三维实体产品的制造。

相比于常见的3D打印机产品，本实用新型的有益效果还在于，丰富了3D打印机数据接入接口的种类，可同时具有无线局域网（WALN）、蓝牙通信（Bluetooth）、通用串行总线（USB）、储存卡读卡器（Reader）、串行通信等数据接入电路，使更多类型的外接设备可与3D打印机进行联机工作。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明： 

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型投影系统结构示意图；

图3为本实用升降式工作台台面结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型光聚合反应式3D打印机，它的储液槽16通过管道经液体泵9连接一填装有光敏树脂7的3D打印材料罐8，储液槽16内部安装有升降式工作台15，该升降式工作台15由马达10驱动升降；储液槽16上方设有投影系统12及位置传感器13，所述的投影系统12分两路分别连接数字图形驱动器1及光源驱动电路2，数字图形驱动器1分别连接输出接入/储存电路3及中央处理器4，所述的中央处理器4分别连接光源驱动电路2、控制面板5、液体泵9、马达10及位置传感器13。

如图2所示，所述的投影系统12是在壳体1207内安装有L形的光线屏蔽组件1205，光线屏蔽组件1205对固化光源1202所产生固化光线1210能高效利用，并对外部干扰光线和污染物进行屏蔽。光线屏蔽组件1205的头部安装有固化光源1202，固化光源1202的前端安装有聚光装置1203，固化光源1202后方的光线屏蔽组件1205内安装有均光装置1204，均光装置1204采用菲涅尔透镜设计，利用其光线干涉及扰射原理，以解决聚光装置1204所投射出的固化光线1210光束其中心部分与边缘部分光强度不均匀，而导致3D打印产品的生产品质问题。光线屏蔽组件1205的拐角处设有反射式成像装置1206，反射式成像装置1206的底部设有伸出壳体1207外的投影镜头1208，投影镜头1208通过其焦距调节功能，将反射式成像装置1206提供的图形光影1209精确的投射到储液槽16内的光敏树脂7表面，实现3D打印产品14的制造。

所述的固化光源1202的外端安装有散热装置1201，以达到降低固化光源1202工作温度的目的。所述的固化光源1202为半导体发光二极管、半导体激光二极管、金属卤素灯或无极灯等能够产生UV(紫外)光或IR(红外)光的光电器件。

所述的光源驱动电路2受中央处理器4控制，在接受中央处理器4发给的指令后，调整其内部的工作状态，以调整其输出功率和启/停时间，以驱动与之相连的固化光源1202工作。

所述的光源驱动电路2，将针对3D打印机所配置不同类型的固化光源，光源驱动电路2将采用不同的设计原理以及电路实现方式。

所述的反射式成像装置1206与所述的数字图形驱动器1连接。 

所述的反射式成像装置1206主要采用LCOS(硅基液晶)技术，以及DMD (数字微镜)技术。

所述的数字图形驱动器1受中央处理器4控制，通过读取与之相连的数据接入/储存电路3所传送的数位图画文件，将数位图画文件转换成为反射式成像装置1206可以工作的数字信号，在接受中央处理器4指令后，控制每帧数位图画文件的连续播放时间，并按顺序不断切换数位图画文件内容，以驱动反射式成像装置1206工作。

所述的数据接入/储存电路3主要由数据储存装置与数据接入电路所组成，而数据接入电路主要采用目前被广泛应用的如：无线局域网WALN、蓝牙通信Bluetooth、通用串行总线USB、储存卡读卡器Reader、串行通信等技术。

所述的控制面板5与所述的中央处理器4相连，通过相互间的数据交换，通过控制面板5的显示屏以及指示灯显示3D打印机的工作状态信息功能，以及通过控制面板5的操作键向中央处理器4下达各种工作指令。

所述的位置传感器13与所述的中央处理器4相连，通过产生感测信号1301，测量储液槽16中光敏树脂7的液面高度位置，是否与投影镜头1208投射出的光固化图形1209为同一个聚焦位置，通过测量液面高度后发出指令给中央处理器4，中央处理器4通过驱动与之相连的液体泵9工作，将3D打印材料罐8中的光敏树脂7输送给储液槽16，以调整储液槽16中光敏树脂7的液面高度位置。

所述的马达10与所述的中央处理器4相连，而马达10又与升降式工作台15相连，驱动升降式工作台15上下移动。

如图3所示，所述的升降式工作台15安装于储液槽16内的底部，而升降式工作台15的台面1502具有防沾黏功能，以便于3D打印产品14在制作完成后能方便的取出，并在所述台面1502上设计有开孔1501，以便于光敏树脂的上下流动。

所述的电源电路系统6为一种具有多路独立输出能力的开关电源装置，它为3D打印机的各个用电期间提供稳定的电能供应，以及各种安全保护功能。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种光聚合反应式3D打印机，其特征在于：储液槽（16）通过管道经液体泵（9）连接一填装有光敏树脂（7）的3D打印材料罐（8），储液槽（16）内部安装有升降式工作台（15），该升降式工作台（15）由马达（10）驱动升降；

储液槽（16）上方设有投影系统（12）及位置传感器（13），所述的投影系统（12）分两路分别连接数字图形驱动器（1）及光源驱动电路（2），数字图形驱动器（1）分别连接输出接入/储存电路（3）及中央处理器（4），所述的中央处理器（4）分别连接光源驱动电路（2）、控制面板（5）、液体泵（9）、马达（10）及位置传感器（13）。

2.如权利要求1所述的光聚合反应式3D打印机，其特征在于：所述的投影系统（12）是在壳体（1207）内安装有L形的光线屏蔽组件（1205），光线屏蔽组件（1205）的头部安装有固化光源（1202），固化光源（1202）的前端安装有聚光装置（1203），固化光源（1202）后方的光线屏蔽组件（1205）内安装有均光装置（1204），光线屏蔽组件（1205）的拐角处设有反射式成像装置（1206），反射式成像装置（1206）的底部设有伸出壳体（1207）外的投影镜头（1208）。

3.如权利要求2所述的光聚合反应式3D打印机，其特征在于：所述的固化光源（1202）的外端安装有散热装置（1201）。

4.如权利要求2或3所述的光聚合反应式3D打印机，其特征在于：所述的固化光源（1202）为半导体发光二极管、半导体激光二极管、金属卤素灯或无极灯。

5.如权利要求2所述的光聚合反应式3D打印机，其特征在于：所述的固化光源（1202）与光源驱动电路（2）连接，反射式成像装置（1206）与数字图形驱动器（1）连接。

6.如权利要求1所述的光聚合反应式3D打印机，其特征在于：所述的数据接入/储存电路（3）由数据储存装置与数据接入电路所组成。

7.如权利要求1所述的光聚合反应式3D打印机，其特征在于：所述的升降式工作台（15）的台面（1502）上设有开孔(1501)。