CN208376008U - 一种精准高效激光增材打印机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于快速成型技术领域，具体涉及一种精准高效激光增材打印机，该设备包括，计算机硬件处理器、激光源、掩膜板、三维工作台、激光扩束镜以及掩模板旋转装置，其特征在于，所述计算机硬件处理器分别向激光源、三维工作台、掩模板旋转装置输入控制信号；掩膜板为两块以上，通过掩模板旋转装置替换不同的掩膜板制备计算机硬件处理器中预设的工件；其激光源为多个入射激光束，并在入射光束与掩膜板之间设置激光扩束镜，形成面光源，实现二维目标材料的面打印层。此设备可大幅度提高生产效率，并且保证了激光器的质量光程，提高了工件的精确度。
Description
技术领域
本实用新型属于快速成型技术领域，具体涉及一种精准高效激光增材打印机。
背景技术
随着社会工业的快速发展，3D打印技术已与人的生活息息相关，它常用在模具制造、工业设计中用来制作模型，后来逐渐用于一些产品的直接加工，很多地方已经开始使用这种技术打印成型的零部件。而且随着发展，3D打印技术也开始在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、AEC、汽车、牙科、土木、枪支等领域有所应用。
3D打印是一种合成三维构件的制备方法，在3D打印中，在计算机控制下形成连续的材料层，以创建三维物理对象。这些对象几乎可以是任何形状或几何形状的，并且都是从3D模型或其他电子数据源产生的。
现有的技术中，多采用选区激光烧结技术，其原理是使用激光束来扫描已铺好的零件粉末，使其温度升到熔化点烧结成型，然后充分冷却形成实体模型。此种技术主要通过点发射的激光束，烧结金属粉末，速度一般为2-3cm/h。所以此技术由于打印速度慢，很难满足大规模的生产需要。
此技术的优点也十分显著，其属于直接零件成型的制造方法，无需传统的切削加工机床和加工模具，在计算机的控制下，根据工件的三维CAD模型可直接成形三维实体，因而称为自由成形，非常适合新产品的研制，能大大节省新品开发的工时与成本。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种精准高效激光增材打印机，此设备在完成常规3D打印机工作要求的前提下，可大幅度提高生产效率。
为解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术手段实现。
一种精准高效激光增材打印机，该设备包括，计算机硬件处理器（1）、激光源（2）、掩膜板（3）、三维工作台（4）、激光扩束镜（5）以及掩模板旋转装置（6），所述计算机硬件处理器（1）分别向激光源（2）、三维工作台（4）、掩模板旋转装置（6）输入控制信号；掩膜板（3）为两块以上，通过掩模板旋转装置（6）替换不同的掩膜板（3）制备计算机硬件处理器（1）中预设的工件；其激光源（2）为多个入射激光束，并在入射光束与掩膜板（3）之间设置激光扩束镜（5），形成面光源，实现二维目标材料的面打印层。
本实用新型的优选技术方案为，所述激光扩束镜（5）由一个输入负透镜和一个输出正透镜组成。
本实用新型的优选技术方案为，所述计算机硬件处理器（1）包括加工工件的三维图形分层处理运算编辑程序形成多个预定义的空间位置图形，此程序预设完成后，向激光源（2）、掩模板旋转装置（6）发出控制信号；根据不同的空间位置图形，通过掩模板旋转装置（6）选择不同图形的掩膜板（3），经面光源的加热在预定义的空间位置上形成一层目标材料。
本实用新型的优选技术方案为，所述掩膜板（3）为2~7个不同图形的掩模板组合，其分别与掩模板旋转装置（6）错层连接。
本实用新型的优选技术方案为，所述掩膜板（3）通过掩模板旋转装置（6）的控制，在制备工件过程中更换不同图形的掩膜板，实现各层之间的图形变化。
本实用新型的优选技术方案为，所述激光源（2）为多个入射激光束，计算机硬件处理器（1）根据预定义的空间图形，向激光源（2）发出控制信号，控制激光源（2）入射激光束的开启位置、个数及时间。
本实用新型的优选技术方案为，所述三维工作台（4）上包括，X轴滑动装置、Y轴滑动装置、Z轴升降装置以及0~15度的全周倾斜装置。
本实用新型的优选技术方案为，所述掩膜板（3）的变换可以实现每次目标材料二维形状的改变，三维工作台（4）XY轴的平面滑动，以及全周倾斜装置可以制备非轴对称工件。
本实用新型的优选技术方案为，所述三维工作台（4）的上面还设置有目标材料粉仓以及扫粉装置。
本实用新型的优选技术方案为，所述计算机硬件处理器（1）向掩模板旋转装置（6）发出控制信号，2~3个掩膜板（3）同时工作，各掩膜板（3）的中心轴重叠或错开。
本实用新型的优选技术方案为，所述激光源（2）的下面装有位置传感器，用于检测上一层目标材料的位置，并将其传输至计算机硬件处理器（1），与原预定义的空间位置图形进行比对校正。
本实用新型的有益技术效果是，此设备的激光源为多个入射激光束，实现面扫描，完成二维平面的一次性制备，相对于现有技术的点扫描，大大提高了加工效率；并且通过多个掩膜板的替换和组合，以及三维加工台XY轴水平活动、Z轴的升降、工作台全周倾斜装置，可以制备非轴对称、变图案变径的工件，相对于普通掩模加工方法，其应用更为广泛。
附图说明
图1为本实用新型所述的精准高效激光增材打印机的结构示意图；
图中，1为计算机控制系统，2为激光发射装置，3为成型掩膜板，4为工作台，5为扩束镜，6为掩膜板驱动马达。
具体实施方式
一种精准高效激光增材打印机，该设备包括，计算机硬件处理器（1）、激光源（2）、掩膜板（3）、三维工作台（4）、激光扩束镜（5）以及掩模板旋转装置（6），其特征在于，所述计算机硬件处理器（1）分别向激光源（2）、三维工作台（4）、掩模板旋转装置（6）输入控制信号；掩膜板（3）为两块以上，通过掩模板旋转装置（6）替换不同的掩膜板（3）制备计算机硬件处理器（1）中预设的工件；其激光源（2）为多个入射激光束，并在入射光束与掩膜板（3）之间设置激光扩束镜（5），形成面光源，实现二维目标材料的面打印层。所述激光扩束镜（5）由一个输入负透镜和一个输出正透镜组成。
此精准高效激光增材打印机中，计算机硬件处理器（1）包括加工工件的三维图形分层处理运算编辑程序形成多个预定义的空间位置图形，此程序预设完成后，向激光源（2）、掩模板旋转装置（6）发出控制信号；根据不同的空间位置图形，通过掩模板旋转装置（6）选择不同图形的掩膜板（3），经面光源的加热在预定义的空间位置上形成一层目标材料。所述激光源（2）为多个入射激光束，计算机硬件处理器（1）根据预定义的空间图形，向激光源（2）发出控制信号，控制激光源（2）入射激光束的开启位置、个数及时间。此三维工作台（4）上包括，X轴滑动装置、Y轴滑动装置、Z轴升降装置以及0~15度的全周倾斜装置。所述掩膜板（3）的变换可以实现每次目标材料二维形状的改变，三维工作台（4）XY轴的平面滑动，以及全周倾斜装置可以制备非轴对称工件。其计算机硬件处理器（1）向掩模板旋转装置（6）发出控制信号，2~3个掩膜板（3）同时工作，从而形成新的图形，这样，虽然只有2~7个掩膜板（3），但可以制备多于此数的目标材料二维面材料层。每次变换掩膜板（3）时，可以与上一次的中心轴重叠，也可以与其错开，当中心重叠时，制备的工件为中心轴直线；中心错开时，可以制备中心轴为S、C等其他异形工件。在激光源（2）的下面设有位置传感器，用于检测上一层目标材料的位置，并将其传输至计算机硬件处理器（1），与原预定义的空间位置图形进行比对校正，校正后数据，计算机硬件处理器（1）再次向激光源（2）、三维工作台（4）、掩模板旋转装置（6）输入控制信号。
Claims (10)
1.一种精准高效激光增材打印机，该设备包括，计算机硬件处理器（1）、激光
源（2）、掩膜板（3）、三维工作台（4）、激光扩束镜（5）以及掩模板旋转装置（6），其特征在于，所述计算机硬件处理器（1）分别向激光源（2）、三维工作台（4）、掩模板旋转装置（6）输入控制信号；掩膜板（3）为两块以上，通过掩模板旋转装置（6）替换不同的掩膜板（3）制备计算机硬件处理器（1）中预设的工件；其激光源（2）为多个入射激光束，并在入射光束与掩膜板（3）之间设置激光扩束镜（5），形成面光源，实现二维目标材料的面打印层。
2.根据权利要求1 所述精准高效激光增材打印机，其特征在于，所述激光扩束镜（5）由一个输入负透镜和一个输出正透镜组成。
3.据权利要求1 所述精准高效激光增材打印机，其特征在于，所述计算机硬件处理器（1）包括加工工件的三维图形分层处理运算编辑程序形成多个预定义的空间位置图形，此程序预设完成后，向激光源（2）、掩模板旋转装置（6）发出控制信号；根据不同的空间位置图形，通过掩模板旋转装置（6）选择不同图形的掩膜板（3），经面光源的加热在预定义的空间位置上形成一层目标材料。
4.根据权利要求1 所述精准高效激光增材打印机，其特征在于，所述掩膜板（3）为2~7个不同图形的掩模板组合，其分别与掩模板旋转装置（6）错层连接。
5.根据权利要求3 所述精准高效激光增材打印机，其特征在于，所述掩膜板（3）通过掩模板旋转装置（6）的控制，在制备工件过程中更换不同图形的掩膜板，实现各层之间的图形变化。
6.根据权利要求1 所述精准高效激光增材打印机，其特征在于，所述激光源（2）为多个入射激光束，计算机硬件处理器（1）根据预定义的空间图形，向激光源（2）发出控制信号，控制激光源（2）入射激光束的开启位置、个数及时间。
7.根据权利要求1 所述精准高效激光增材打印机，其特征在于，所述三维工作台（4）上包括，X 轴滑动装置、Y 轴滑动装置、Z 轴升降装置以及0~15 度的全周倾斜装置。
8.根据权利要求1 所述精准高效激光增材打印机，其特征在于，所述掩膜板（3）的变换可以实现每次目标材料二维形状的改变，三维工作台（4）XY 轴的平面滑动，以及全周倾斜装置可以制备非轴对称工件。
9.根据权利要求1 所述精准高效激光增材打印机，其特征在于，所述计算机硬件处理器（1）向掩模板旋转装置（6）发出控制信号，2~3 个掩膜板（3）同时工作，各掩膜板（3）的中心轴重叠或错开。
10.根据权利要求1 所述精准高效激光增材打印机，其特征在于，所述激光源（2）的下面装有位置传感器，用于检测上一层目标材料的位置，并将其传输至计算机硬件处理器（1），与原预定义的空间位置图形进行比对校正。
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