CN210436615U - 一种快速加热粉面的三维打印设备 - Google Patents
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Abstract
一种快速加热粉面的三维打印设备，包括第一激光器、第二激光器、振镜系统、多面扫描镜、反射镜和控制系统，当进行激光烧结时，所述第一激光器发出的激光在振镜系统的控制下入射到烧结平面，以实现待打印制件的扫描烧结；当进行粉面预热时，第二激光器发出的激光在反射镜的反射下入射到多面扫描镜，并通过控制系统控制多面扫描镜和反射镜的旋转以使激光对烧结平面的粉面进行扫描，以对烧结平面的粉面进行加热。本实用新型的快速加热粉面的三维打印设备能让粉面迅速达到设定温度且粉面温度均匀；而且，本实用新型的快速加热粉面的三维打印设备通过采用多面扫描镜和反射镜控制激光的方向，不仅实现了高速扫描，而且成本也较低。
Description
技术领域
本申请涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种快速加热粉面的三维打印设备。
背景技术
现有技术中的三维激光打印设备中，其粉面的加热一般是采用灯管、电阻丝等通过辐射或者热传导的方式加热粉面。然而，该加热器件由于是通过中心向四周辐射加热，从而使得离加热器件越远距离的区域其加热温度越低，而离加热器件越近的区域其加热温度较高，从而造成其辐射的整个加热区域的加热温度不一致。而且，随着温度的提高，粉面的加热均匀性更差，且温度整体到达时间变长，对热的散失所做的保护措施也需越来越多，从而不仅增加了加热的成本，也起不到很好地加热效果。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种加热均匀，热应力分布均匀，且加热效率高的快速加热粉面的三维打印设备。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种快速加热粉面的三维打印设备，包括第一激光器、第二激光器、振镜系统、多面扫描镜、反射镜和控制系统，当进行激光烧结时，所述第一激光器发出的激光在振镜系统的控制下入射到烧结平面，以实现待打印制件的扫描烧结；当进行粉面预热时，第二激光器发出的激光在反射镜的反射下入射到多面扫描镜，并通过控制系统控制多面扫描镜和反射镜的旋转以使激光对烧结平面的粉面进行扫描，以对烧结平面的粉面进行加热。
作为本实用新型的进一步方案，所述三维打印设备还包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元用于驱动多面扫描镜旋转，所述第二驱动单元用于驱动反射镜进行旋转。
作为本实用新型的进一步方案，所述控制系统通过控制第一驱动单元控制多面扫描镜顺时针匀速旋转以控制激光在烧结平面上进行线扫描，并当接收到换行指令时，通过第二驱动单元控制反射镜旋转预设角度以实现激光的换行扫描。
作为本实用新型的进一步方案，所述多面扫描镜的轴向与反射镜的轴向相互垂直，且所述多面扫描镜的轴向与反射镜的轴向均平行于烧结平面。
作为本实用新型的进一步方案，所述三维打印设备还包括红外温度传感器，用于采集烧结平面的粉面温度并传送给控制系统，所述控制系统接收并判断该粉面温度是否达到设定值，且当到达设定值后，控制第二激光器降低输出功率，以使得烧结平面的温度保持到设定值。
作为本实用新型的进一步方案，所述第一激光器和振镜系统形成的光路系统与所述第二激光器、多面扫描镜和反射镜形成的光路系统相互不影响。
作为本实用新型的进一步方案，所述第一激光器的功率小于第二激光器的功率。
作为本实用新型的进一步方案，所述多面扫描镜为棱镜或转镜。
本实用新型的快速加热粉面的三维打印设备，通过快速加热粉面的三维打印设备，包括第一激光器、第二激光器、振镜系统、多面扫描镜、反射镜和控制系统，当进行激光烧结时，所述第一激光器发出的激光在振镜系统的控制下入射到烧结平面，以实现待打印制件的扫描烧结；当进行粉面预热时，第二激光器发出的激光在反射镜的反射下入射到多面扫描镜，并通过控制系统控制多面扫描镜和反射镜的旋转以使激光对烧结平面的粉面进行扫描，以对烧结平面的粉面进行加热，使得本发明不仅解决了现有技术的加热器件由于是通过中心向四周辐射加热，从而造成其辐射的整个加热区域的加热温度不一致的问题，即本实用新型设备能让粉面迅速达到设定温度且粉面温度均匀；而且，本实用新型通过采用多面扫描镜和反射镜控制激光的方向，不仅实现了高速扫描，速度达到800线每秒，而且成本也较低。
附图说明
图1为本实用新型快速加热粉面的三维打印设备提供的一实施例在预热过程的结构示意图；
图2为本实用新型快速加热粉面的三维打印设备提供的一实施例在烧结过程的结构示意图。
图中标记如下：
1、振镜系统，2、第一激光器，3、第二激光器，4、棱镜，5、烧结平面，6、红外温度传感器，7、反射镜，8、第二驱动单元。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
如图1和图2所示，快速加热粉面的三维打印设备包括第一激光器2、第二激光器3、振镜系统1、多面扫描镜、反射镜7和控制系统，当进行激光烧结时，所述第一激光器2发出的激光在振镜系统1的控制下入射到烧结平面5，以实现待打印制件的扫描烧结；当进行粉面预热时，第二激光器3发出的激光在反射镜7的反射下入射到多面扫描镜，并通过控制系统控制多面扫描镜和反射镜7的旋转以使激光对烧结平面5的粉面进行扫描，以对烧结平面5的粉面进行加热。
所述三维打印设备还包括第一驱动单元（图中未示出）和第二驱动单元8，所述第一驱动单元用于驱动多面扫描镜旋转，所述第二驱动单元8用于驱动反射镜7进行旋转。所述第一驱动单元可以为马达，当然还可以为驱动机构，所述第二驱动单元8也可以为马达，还可以为驱动机构，具体实施中，所述第一驱动单元和第二驱动单元8可以为相同的器件，也可以为不同的器件，在此不做限制。
所述控制系统通过控制第一驱动单元控制多面扫描镜顺时针匀速旋转以控制激光在烧结平面5上进行线扫描，并当接收到换行指令时，通过第二驱动单元8控制反射镜7旋转预设角度以实现激光的换行扫描，在此需说明的是，换行扫描后，再通过控制第一驱动单元控制多面扫描镜顺时针匀速旋转以控制激光在烧结平面5上进行下一线扫描，并又需要换行时，继续通过第二驱动单元8控制反射镜7旋转预设角度以实现激光的换行扫描，以此重复上述步骤，直至所有烧结平面5扫描完毕。上述的换行指令通过判断多面扫描镜的旋转角度定时发送，当然，具体旋转多少角度才发换行指令可由设计人员根据实验获取，可以理解的是，其还可以通过其他方式确定是否需发送换行指令，在此不做一一例举。
优选地，所述多面扫描镜的轴向与反射镜7的轴向相互垂直，且所述多面扫描镜的轴向与反射镜7的轴向均平行于烧结平面5，这样不仅便于时序控制，也便于器件的设计安装。
所述三维打印设备还包括红外温度传感器6，用于采集烧结平面5的粉面温度并传送给控制系统，所述控制系统接收并判断该粉面温度是否达到设定值，且当到达设定值后，控制第二激光器3降低输出功率，以使得烧结平面5的温度保持到设定值。
进一步优选地，所述第一激光器2和振镜系统1形成的光路系统与所述第二激光器3、多面扫描镜和反射镜7形成的光路系统相互不影响，这样可使得本实用新型的烧结过程和预热过程可同时进行，不需要等预热后再进行烧结，从而节约了成型时间，提高了打印工作效率。具体实施中，可通过合理布置第一激光器2、第二激光器3、多面扫描镜以及反射镜7的安装位置，使得两套光路系统在同时工作的时候不相互影响。由于，对于本领域的技术人员来说，能够知道如何布置第一激光器2、第二激光器3、多面扫描镜以及反射镜7的安装位置以使两套光路系统在同时工作的时候不相互影响，因此，在本实用新型中不做详细描述。
因为棱镜4可以运动非常快，而且其可以承受上万瓦的激光功率，因此第二激光器3可以采用高功率的激光器来迅速实现瞬间加热靶面，而第一激光器2用于扫描工件，因为要保证精度，所以其扫描头1无法扫描很快，且能承受的功率不高，导致所需激光不需要很高，因此，优选地，所述第一激光器2的功率小于第二激光器3的功率。
为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本实用新型的技术方案，下面以实施例的形式对本实用新型的加热工作原理进行详细阐述。
第二激光器3将激光入射到反射镜7上，反射镜7将激光反射到棱镜4上，由于棱镜4匀速顺时针旋转，在烧结平面5上，激光从a1点匀速扫描所在X方向的直线a1a2，扫描到该线的终点a2时且随着棱镜4面的更换而迅速返回到a1点，通过控制第二驱动单元8控制反射镜7转动某个微小角度，从而改变激光光斑在棱镜4上Y方向的位置从而起到换行的作用，即激光从a1跳转到b1点，然后随着棱镜4旋转扫描b1b2，如此往复形成一个面的光栅扫描，由于棱镜4的高速运动，激光设定的功率一致，则照射到靶面的功率密度在整个烧结平面5基本一致，导致扫描幅面被扫描的区域温度迅速上升到设定值，红外温度传感器6采集到粉面温度到达设定值后，由控制系统改变信号使得第二激光器3降低输出功率，以使得烧结平面5的粉末温度保持到设定值，且整个烧结平面5的粉末温度基本无差异，优选地，第二激光器3可以根据烧结材料而选择相匹配的激光器，以使靶面可以均匀且快速提升至很高的温度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种快速加热粉面的三维打印设备，其特征在于，包括第一激光器、第二激光器、振镜系统、多面扫描镜、反射镜和控制系统，当进行激光烧结时，所述第一激光器发出的激光在振镜系统的控制下入射到烧结平面，以实现待打印制件的扫描烧结；当进行粉面预热时，第二激光器发出的激光在反射镜的反射下入射到多面扫描镜，并通过控制系统控制多面扫描镜和反射镜的旋转以使激光对烧结平面的粉面进行扫描，以对烧结平面的粉面进行加热。
2.根据权利要求1所述的快速加热粉面的三维打印设备，其特征在于，所述三维打印设备还包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元用于驱动多面扫描镜旋转，所述第二驱动单元用于驱动反射镜进行旋转。
3.根据权利要求2所述的快速加热粉面的三维打印设备，其特征在于，所述控制系统通过控制第一驱动单元控制多面扫描镜顺时针匀速旋转以控制激光在烧结平面上进行线扫描，并当接收到换行指令时，通过第二驱动单元控制反射镜旋转预设角度以实现激光的换行扫描。
4.根据权利要求1所述的快速加热粉面的三维打印设备，其特征在于，所述多面扫描镜的轴向与反射镜的轴向相互垂直，且所述多面扫描镜的轴向与反射镜的轴向均平行于烧结平面。
5.根据权利要求1所述的快速加热粉面的三维打印设备，其特征在于，所述三维打印设备还包括红外温度传感器，用于采集烧结平面的粉面温度并传送给控制系统，所述控制系统接收并判断该粉面温度是否达到设定值，且当到达设定值后，控制第二激光器降低输出功率，以使得烧结平面的温度保持到设定值。
6.根据权利要求1所述的快速加热粉面的三维打印设备，其特征在于，所述第一激光器和振镜系统形成的光路系统与所述第二激光器、多面扫描镜和反射镜形成的光路系统相互不影响。
7.根据权利要求1至6任一项所述的快速加热粉面的三维打印设备，其特征在于，所述第一激光器的功率小于第二激光器的功率。
8.根据权利要求7所述的快速加热粉面的三维打印设备，其特征在于，所述多面扫描镜为棱镜或转镜。
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| CN201921099305.7U CN210436615U (zh) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | 一种快速加热粉面的三维打印设备 |
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