CN207916049U - 基于lcd光源的3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于LCD光源的3D打印机，包括机架、打印平台、升降装置、光敏树脂槽、LCD液晶显示屏、LED光源组及控制系统，所述升降装置设置于所述机架上，所述升降装置连接所述打印平台，以使所述打印平台步进式地移动，所述光敏树脂槽设置于所述打印平台的下方，所述LCD液晶显示屏设置于所述光敏树脂槽的底部，所述LED光源组设置于所述LCD液晶显示屏的下方；所述LED光源组具有多个LED灯珠,所述LED灯珠呈阵列地设置于基板上,所述LED灯珠上设有光学透镜；所述升降装置、LCD液晶显示屏及LED光源组分别与所述控制系统电连接。本实用新型基于LCD光源的3D打印机能够大尺寸成型、成型速度快且精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种增材制造领域，尤其涉及一种基于LCD光源的3D打印机。
背景技术
目前，国内外3D打印领域主要分为三大工艺。第一，FDM熔融沉积快速成型工艺；第二，激光烧结式金属成型工艺；第三光固化快速成型工艺。而关于光固化成型技术主要分为两种，一种是SLA光固化，一种是DLP光固化。DLP技术全称叫“数字光投影”技术，是通过控制投影仪进而控制固化反应的进行，光源直接照射在平台反应，每反应一层平台上升一个层片的高度，再固化另一个层面，实现3D打印。SLA技术全称叫“立体光固化成型”，基本原理是使用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面，这样层层叠加构成一个三维实体物件。
上述DLP技术最大优点是光源利用率高，固化能够面成型，速度较快。其缺点是光机寿命短，成型面积小，由于投影仪的菲镜作用光源在后菲镜起了放大作用，导致像素分布不均匀，使四周像素低从而平台四周光源会有变形，此变形与成型面积成正比关系，成型面积越大四周变形越大，因而四周的成型精度差。SLA技术最大优点是成型精度高，但是由于成型方式是由激光点成型相对面成型，因而成型速度很慢，成型效率低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能够大尺寸成型、成型速度快且精度高的基于LCD光源的3D打印机。
为了实现上述目的，本实用新型提供的基于LCD光源的3D打印机包括机架、打印平台、升降装置、光敏树脂槽、LCD液晶显示屏、LED光源组及控制系统，所述升降装置设置于所述机架上，所述升降装置连接所述打印平台，以使所述打印平台步进式地移动，所述光敏树脂槽设置于所述打印平台的下方，所述LCD 液晶显示屏设置于所述光敏树脂槽的底部，所述LED光源组设置于所述LCD液晶显示屏的下方；所述LED光源组具有多个LED灯珠，所述LED灯珠呈阵列地设置于基板上，所述LED灯珠上设有光学透镜；所述升降装置、LCD液晶显示屏及LED光源组分别与所述控制系统电连接。
与现有技术相比，由于本实用新型通过在所述光敏树脂槽的底部设置LCD 液晶显示屏，利用LCD液晶显示屏能通过电压来改变液晶材料内部分子的排在列状况，从而以达到遮光和透光的目的，因此，通过在电脑系统内将模型切片后，分成多个不同横截面的固化片，从而可以根据每一个固化片的横截面控制 LCD液晶显示屏形成与固化片的横截面相同的透光面，使得光线可以从该透光面向所述打印平台表面照射光线，进而达到对打印平台表面附近的光敏树脂固化的目的；另外，由于所述LCD液晶显示屏背光为呈阵列分布的LED灯珠，LED灯珠配合光学透镜照射出的紫外光线具有均匀且平行的特性，因此，其透出的光线是平行光线，使得打印平台的表面四周的光线均匀且不变形，从而使整体固化得更均匀，固化精度高，而且能够成型大尺寸的模型，成型速度很快，成型效率高。
较佳地，所述光敏树脂槽的底部设有离型膜。
较佳地，所述打印平台与所述升降装置之间设置有快拆装置。
具体地，所述快拆装置上设有限位传感器。
较佳地，所述升降装置包括步进电机、滚珠丝杠、滑块、第一同步轮、第二同步轮及同步带，所述步进电机的输出端所述第一同步轮连接，所述滚珠丝杠与所述第二同步轮连接，所述滑块螺纹连接于所述滚珠丝杠，所述打印平台固定于所述滑块，所述同步带缠绕于所述第一同步轮及第二同步轮。
具体地，所述升降装置还包括光轴，所述光轴与所述滚珠丝杠平行地设置于所述机架上，所述滑块滑动地套于所述光轴。
较佳地，所述LED光源组上设有能照射出平行光的石英玻璃层。
较佳地，所述基于LCD光源的3D打印机还包括散热系统，所述散热系统的水冷头贴在所述基板上导热，使得冷却水由水箱流到水冷头内循环带走热量。
较佳地，所述基于LCD光源的3D打印机还包括设置于所述机架下部的光敏树脂回收系统。
附图说明
图1是本实用新型基于LCD光源的3D打印机的立体图。
图2是本实用新型基于LCD光源的3D打印机的主视图。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现的效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
如图1、图2所示，本实用新型基于LCD光源的3D打印机100包括机架1、打印平台2、升降装置3、光敏树脂槽4、LCD液晶显示屏5、LED光源组6及控制系统，所述升降装置3设置于所述机架1上，所述升降装置3连接所述打印平台2，以使所述打印平台2步进式地移动，所述光敏树脂槽4设置于所述打印平台2的下方，所述光敏树脂槽4的底部设有FEP离型膜7。所述LCD液晶显示屏5设置于所述光敏树脂槽4的底部，所述LED光源组6设置于所述LCD液晶显示屏5的下方；所述LED 光源组6具有多个LED灯珠61，所述LED灯珠61呈阵列地设置于基板上，所述LED灯珠61上设有光学透镜；所述LED光源组6与所述LCD液晶显示屏5之间设有能照射出平行光的石英玻璃层8。所述升降装置3、LCD液晶显示屏5及LED光源组6分别与所述控制系统电连接。
具体地，所述LED光源组6由11行19列405nm波长的LED灯珠61组成，所有LED 灯珠61安装在铜基板上，每颗LED灯珠61等距分布均匀且每颗LED灯上设置有120 度光学透镜，使得光线照射在所述LCD液晶显示屏5上的光斑均匀。
再如图1及图2所示，所述升降装置3包括步进电机31、滚珠丝杠32、滑块33、第一同步轮(图中未示)、第二同步轮(图中未示)、同步带34及光轴35，所述步进电机31的输出端所述第一同步轮连接，所述滚珠丝杠32与所述第二同步轮连接，所述滑块33螺纹连接于所述滚珠丝杠32，所述打印平台2固定于所述滑块 33，所述同步带34缠绕于所述第一同步轮及第二同步轮。所述光轴35与所述滚珠丝杠32平行地设置于所述机架1上，所述滑块33滑动地套于所述光轴35。所述光轴35可以对所述滑块33起到导向的作用。
所述打印平台2与所述升降装置3之间设置有快拆装置9。所述快拆装置9包括第一铝条91及第二铝条92，所述第一铝条91的两端固定于两所述滑块33上，所述第二铝条92固定于所述第一铝条91，所述打印平台2通过螺丝连接于所述第二铝条92。所述第一铝条91上设有限位传感器93，防止所述打印平台2过度下降。
所述基于LCD光源的3D打印机100还包括散热系统10以及设置于所述机架1 下部的光敏树脂回收系统(图中未示)。所述散热系统10的水冷头贴在所述基板上导热，使得冷却水由水箱流到水冷头内循环带走热量。所述光敏树脂回收系统与所述光敏树脂槽4连通。
综合上述，下面对面实用新型基于LCD光源的3D打印机100的打印过程进行详细描述，如下：
在打印前，电脑系统对打印模型进行切片，然后将每一块切片的横截面面积、厚度等数据传入所述控制系统的单片机及驱动器。所述单片机则通过单向泵控制储存装置内的光敏树脂输送到所述光敏树脂槽4中，所述光敏树脂浸没所述光敏树脂槽4内的液位检测传感器时，所述单片机即控制单向泵停止工作。
打印时，所述打印平台2下降至光敏树脂槽4的打印位置处并浸于光敏树脂内，此时，所述驱动器根据当前的切片的数据，控制所述LCD液晶显示屏5 的透光面，使透光面与切片的横截面外形相同且面积相同，同时，所述单片机开启所述LED光源组6及散热系统10，平行的紫外光线透过所述LCD液晶显示屏5的透光面照射到所述打印平台2表面，以使打印平台2表面的树脂发生光固化，最终固化成与切片的面积相同，厚度相同的第一个固化片，该第一个固化片粘固于所述打印平台22的表面，此时，所述驱动器控制所述LCD液晶显示屏5全部遮光。当该切片固化完成后，所述单片机根据第二个切片的体积数据，控制所述步进电机31转动，以通过所述滚珠丝杠32驱动所述打印平台2 向上移动第二个切片的厚度的高度，使第一个固化片的底面位于光敏树脂槽4 的打印位置处，然后，所述驱动器控制所述LCD液晶显示屏5的透光面，使透光面与第二个切片的横截面外形相同且面积相同，这时，平行的紫外线光线透过所述LCD液晶显示屏5的透光面，使对应的光敏树脂发生光固化形成第二个固化片，第二个固化片粘固于第一个固化片的底面。依此类推，直至将全部的切片固化后，得到多个粘固在一起的固化片，这些固化片即组成了打印模型的形状。
与现有技术相比，由于本实用新型通过在所述光敏树脂槽4的底部设置LCD 液晶显示屏5，利用LCD液晶显示屏5能通过电压来改变液晶材料内部分子的排在列状况，从而以达到遮光和透光的目的，因此，通过在电脑系统内将模型切片后，分成多个不同横截面的固化片，从而可以根据每一个固化片的横截面控制LCD液晶显示屏5形成与固化片的横截面相同的透光面，使得光线可以从该透光面向所述打印平台2表面照射光线，进而达到对打印平台2表面附近的光敏树脂固化的目的；另外，由于所述LCD液晶显示屏5背光为呈阵列分布的LED 灯珠61，LED灯珠61配合光学透镜照射出的紫外光线具有均匀且平行的特性，因此，其透出的光线是平行光线，使得打印平台2的表面四周的光线均匀且不变形，从而使整体固化得更均匀，固化精度高，而且能够成型大尺寸的模型，成型速度很快，成型效率高。
以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。
Claims (9)
1.一种基于LCD光源的3D打印机，其特征在于：包括机架、打印平台、升降装置、光敏树脂槽、LCD液晶显示屏、LED光源组及控制系统，所述升降装置设置于所述机架上，所述升降装置连接所述打印平台，以使所述打印平台步进式地移动，所述光敏树脂槽设置于所述打印平台的下方，所述LCD液晶显示屏设置于所述光敏树脂槽的底部，所述LED光源组设置于所述LCD液晶显示屏的下方；所述LED光源组具有多个LED灯珠，所述LED灯珠呈阵列地设置于基板上，所述LED灯珠上设有光学透镜；所述升降装置、LCD液晶显示屏及LED光源组分别与所述控制系统电连接。
2.如权利要求1所述的基于LCD光源的3D打印机，其特征在于：所述光敏树脂槽的底部设有离型膜。
3.如权利要求1所述的基于LCD光源的3D打印机，其特征在于：所述打印平台与所述升降装置之间设置有快拆装置。
4.如权利要求3所述的基于LCD光源的3D打印机，其特征在于：所述快拆装置上设有限位传感器。
5.如权利要求1所述的基于LCD光源的3D打印机，其特征在于：所述升降装置包括步进电机、滚珠丝杠、滑块、第一同步轮、第二同步轮及同步带，所述步进电机的输出端所述第一同步轮连接，所述滚珠丝杠与所述第二同步轮连接，所述滑块螺纹连接于所述滚珠丝杠，所述打印平台固定于所述滑块，所述同步带缠绕于所述第一同步轮及第二同步轮。
6.如权利要求5所述的基于LCD光源的3D打印机，其特征在于：所述升降装置还包括光轴，所述光轴与所述滚珠丝杠平行地设置于所述机架上，所述滑块滑动地套于所述光轴。
7.如权利要求1所述的基于LCD光源的3D打印机，其特征在于：所述LED光源组上设有能照射出平行光的石英玻璃层。
8.如权利要求1所述的基于LCD光源的3D打印机，其特征在于：所述基于LCD光源3D打印机还包括散热系统，所述散热系统的水冷头贴在所述基板上导热，使得冷却水由水箱流到水冷头内循环带走热量。
9.如权利要求1所述的基于LCD光源的3D打印机，其特征在于：所述基于LCD光源3D打印机还包括设置于所述机架下部的光敏树脂回收系统。
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