CN210969937U - 一种激光固化3d打印机的线剥离机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光固化3D打印机的线剥离机构，设于激光固化3D打印机的树脂槽的底部，树脂槽底部设有离型膜，线剥离机构设于离型膜外侧，用于使离型膜以线性扫描的方式与3D打印件进行剥离，离型膜具有弹性，线剥离机构能够使离型膜下发生微量形变，激光固化3D打印机的激光光源的成型线位于离型膜内侧发生形变的区域中，成型线随线剥离机构由离型膜的一端平移至另一端，成型线叠加形成成型面，3D打印件沿成型面成型，每次成型后3D打印件上抬一个层厚的距离。采用以上技术方案的激光固化3D打印机的线剥离机构，使用了线剥离机构，可以将3D打印件的线剥离过程分解成两步，进一步降低了剥离力量，提高了剥离的完整性和打印的成功率。

Description

一种激光固化3D打印机的线剥离机构

技术领域

本实用新型涉及光固化3D打印机，特别涉及一种激光固化3D打印机的线剥离机构。

背景技术

光固化式3D打印机基于光固化成型原理，不同于FDM机器使用线材，光固化3D打印机耗材是光敏树脂，成型精度高，表面效果好，比PLA材质的模型表面更加光滑。根据所采用光源的不同，可以细分为SLA和DLP 两种光固化机器。

SLA它采用的是激光照射光敏树脂的方式，类似于FDM，成型过程都是走轨迹。激光头依照模型切片生成的G代码，从点到面再到线，顺序扫描每一层模型切面。被激光照射到的光敏树脂迅速固化。为了实现高速扫描，激光经激光器产生经过XY两个垂直方向的振镜依次反射，再照射到树脂表面。类似机器有Form1+，成型精度高，大部分的高精度工业级光固化机器都是采用SLA。

DLP式光固化3D打印机速度就要快得多了，因为它的光源是来自投影仪或者LED屏。每次将一个模型的切面通过白光照射到树脂，未成型的部分是黑色，利用这种方式每次成型一个面，速度优势明显，但是精度要略低于SLA。它的打印时间只取决于索要打印模型的高度，而与模型数量以及体积无关。采用这种方式可实现小批量快速生产。

DLP式3D打印机又分为上投式和下投式，下投式即投影仪在下方，树脂槽底部透明，内侧覆盖离型膜或者硅胶，以避免模型固化在槽上，每次成型平台上抬一个层厚的距离。不过为了能够充分离型以及底部补充树脂，一般采用先升再降的方式，即如果以0.1mm层厚打印，先抬高5mm，再下降4.9mm。这种方式在离型动作过程中打印平台运动量大，3D打印速度慢。而且由于采用的是面剥离技术，剥离力量大，导致需要离型时间长容易失败。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种激光固化3D打印机的线剥离机构。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种激光固化3D打印机的线剥离机构，设于激光固化3D打印机的树脂槽的底部，树脂槽底部设有离型膜，线剥离机构设于离型膜外侧，用于使离型膜以线性扫描的方式与3D打印件进行剥离，离型膜具有弹性，线剥离机构能够使离型膜下发生微量形变，激光固化3D打印机的激光光源的成型线位于离型膜内侧发生形变的区域中，成型线随线剥离机构由离型膜的一端平移至另一端，成型线叠加形成成型面，3D打印件沿成型面成型，每次成型后3D打印件上抬一个层厚的距离。

采用以上技术方案的激光固化3D打印机的线剥离机构，使用了线剥离机构，由于在剥离时剥离面积小，所需剥离力量也小，而且不会损坏成型面的平整性，因此需要的离型时间短，能够提高激光扫描速度，而且打印成功率也大大提高。此外，激光光源的成型面沿离型膜的形变区域设置，在离型膜形变恢复时3D打印件与离型膜进行初步的剥离，而在线剥离机构再次经过该区域时，3D打印件再彻底与离型膜分离，由此可以将3D打印件的线剥离过程分解成两步，进一步降低了剥离力量，提高了剥离的完整性和打印的成功率。

具体地，线剥离机构包括至少两根圆柱形的刚性剥离轴，刚性剥离轴相互平行且由外侧紧贴离型膜并将离型膜向内侧顶起，两根刚性剥离轴之间的离型膜形成一个平面凸台，成型线位于平面凸台上，由此形成一个与平面凸台相贴合的成型面。

更具体地，线剥离机构还包括一个具有开口的剥离槽，剥离槽口部朝向离型膜外侧表面，刚性剥离轴设于剥离槽内部，剥离槽由离型膜的一端平移至另一端，从而带动刚性剥离轴沿离型膜外侧横向滚动，刚性剥离轴外侧端面突出于剥离槽的口部。

进一步地，激光光源的射出缝位于剥离槽底部。

进一步地，刚性剥离轴或者剥离槽与一个平移驱动机构相连接，平移驱动机构驱动刚性剥离轴或者剥离槽由离型膜一端至另一端来回平移，在平移过程中刚性剥离轴沿离型膜外侧表面滚动。

在一些实施方式中，在平移过程中，刚性剥离轴与离型膜外侧表面维持顶触状态。

在其他的实施方式中，在由离型膜一端向另一端平移时，刚性剥离轴与离型膜外侧表面处于顶触状态，而在离型膜上返回平移时，刚性剥离轴与离型膜外侧表面暂时脱离。

在另一些实施方式中，刚性剥离轴根据成型图像选择与离型膜外侧表面顶触或者与离型膜外侧表面暂时脱离。由此激光光源可以选择扫描或快速通过，从而进一步提高扫描速度。

具体地，平移驱动机构为丝杆电机组件。

具体地，平移驱动机构直接或者间接驱动刚性剥离轴由离型膜一端至另一端平移一次的时间为1s～2s。

采用以上技术方案的激光固化3D打印机的线剥离机构，剥离力量可以降低为原剥离力度的近1/500。紫外激光线成型线的单线扫描速度为0.5ms～3ms，可以全速扫描运动。由此至少可以实现以下有益效果:

1、不存在树脂回流速度影响，可以实现高粘度树脂以及树脂金属混合浆体打印。

2、速度快，单层成型时间可以为1～2s，

3、可以实现成型和剥离所有动作，实现3600-1800层每小时，0.75mm 的层精度，以及270mm/小时～135mm/小时的打印速度。

附图说明

图1为本实用新型一种实施方式的激光固化3D打印机的线剥离机构的正面结构示意图。

图2为图1所示激光固化3D打印机的线剥离机构的背面结构示意图。

图3为图1所示激光固化3D打印机的线剥离机构的组成结构示意图。

图4为图1所示激光固化3D打印机的线剥离机构的剖面结构示意图。

图5为图4中A所示部分的放大图。

图6为本实用新型另一种实施方式的激光固化3D打印机的线剥离机构的正面结构示意图。

图7为图6所示激光固化3D打印机的线剥离机构的背面结构示意图。

图8为图6所示激光固化3D打印机的线剥离机构的组成结构示意图。

图9为图6所示激光固化3D打印机的线剥离机构的剖面结构示意图。

图10为图9中B所示部分的放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

图1至图5示意性地显示了根据本实用新型的一种实施方式的激光固化3D打印机的线剥离机构。

如图所示，该装置设于激光固化3D打印机的树脂槽1的底部。

树脂槽1底部设有离型膜2。

线剥离机构设于离型膜2外侧，用于使离型膜2以线性扫描的方式与 3D打印件3进行剥离。

离型膜2具有弹性。

离型膜2的厚度实际上非常薄，附图中为了方便表示，将其厚度画得较厚。

线剥离机构能够使离型膜2下发生微量形变，激光固化3D打印机的激光光源6的成型线位于离型膜2内侧发生形变的区域中。

成型线随线剥离机构由离型膜2的一端平移至另一端，成型线叠加形成成型面a。

3D打印件3沿成型面a成型，每次成型后3D打印件3上抬一个层厚的距离。

线剥离机构包括两根圆柱形的刚性剥离轴4。

刚性剥离轴4相互平行且由外侧紧贴离型膜2并将离型膜2向内侧顶起，两根刚性剥离轴4之间的离型膜2形成一个平面凸台b。

成型线位于平面凸台b上，由此形成一个与平面凸台b相贴合的成型面a。

在本实施例中，线剥离机构还包括一个具有开口的剥离槽5。

剥离槽5的口部朝向离型膜2外侧表面，刚性剥离轴4设于剥离槽5 内部。

剥离槽5由离型膜2的一端平移至另一端，从而带动刚性剥离轴4沿离型膜2外侧横向滚动，刚性剥离轴4外侧端面突出于剥离槽5的口部。

激光光源6的射出缝61位于剥离槽5底部。

剥离槽5与一个平移驱动机构7相连接，平移驱动机构7通过剥离槽5 间接驱动刚性剥离轴4由离型膜2一端至另一端来回平移，在平移过程中刚性剥离轴4沿离型膜2外侧表面滚动。

具体地，平移驱动机构7为丝杆电机组件。

平移驱动机构7间接驱动刚性剥离轴4由离型膜2一端至另一端平移一次的时间为1s-2s。

在本实施例中，在平移过程中，刚性剥离轴4与离型膜2外侧表面始终维持顶触状态。

在其他的实施例中，在由离型膜2一端向另一端平移时，刚性剥离轴4 与离型膜2外侧表面处于顶触状态，而在离型膜2上返回平移时，刚性剥离轴4与离型膜2外侧表面暂时脱离。

在另一些实施例中，刚性剥离轴4还可以根据成型图像选择与离型膜2 外侧表面顶触或者与离型膜2外侧表面暂时脱离。由此激光光源7可以选择扫描或快速通过，从而进一步提高扫描速度。

在其他的一些实施例中，线剥离机构还可以包括更多的圆柱形的刚性剥离轴4。

采用以上技术方案的激光固化3D打印机的线剥离机构，使用了线剥离机构，由于在剥离时剥离面积小，所需剥离力量也小，而且不会损坏成型面的平整性，因此需要的离型时间短，能够提高激光扫描速度，而且打印成功率也大大提高。此外，激光光源的成型面沿离型膜的形变区域设置，在离型膜形变恢复时3D打印件与离型膜进行初步的剥离，而在线剥离机构再次经过该区域时，3D打印件再彻底与离型膜分离，由此可以将3D打印件的线剥离过程分解成两步，进一步降低了剥离力量，提高了剥离的完整性和打印的成功率。

采用以上技术方案的激光固化3D打印机的线剥离机构，剥离力量可以降低为原剥离力度的近1/500。紫外激光线成型线的单线扫描速度为 0.5ms-3ms，可以全速扫描运动。由此至少可以实现以下有益效果:

1、不存在树脂回流速度影响，可以实现高粘度树脂以及树脂金属混合浆体打印。

2、速度快，单层成型时间可以为1～2s，

3、可以实现成型和剥离所有动作，实现3600-1800层每小时，0.75mm 的层精度，以及270mm/小时～135mm/小时的打印速度。

实施例2

图6至图10示意性地显示了根据本实用新型的一种实施方式的激光固化3D打印机的线剥离机构。如图所示，与实施例1的不同之处在于，两根刚性剥离轴4直接与平移驱动机构相连接。

其中，激光光源6与刚性剥离轴4一起移动。

激光光源6的射出缝61位于两根刚性剥离轴4之间。

为了使刚性剥离轴4更加容易滚动，在实际的应用中，可以在刚性剥离轴4的一端或者两端安装轴承。

刚性剥离轴4相互平行且由外侧紧贴离型膜2并将离型膜2向内侧顶起，两根刚性剥离轴4之间的离型膜2形成一个平面凸台b。

成型线位于平面凸台b上，由此形成一个与平面凸台b相贴合的成型面a。

本实施例中的平移驱动机构可以采用实施例1中的电机丝杆组件，也可以使用其他能够驱动刚性剥离轴4进行平移的驱动机构。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种激光固化3D打印机的线剥离机构，设于激光固化3D打印机的树脂槽的底部，其特征在于，所述树脂槽底部设有离型膜，所述线剥离机构设于所述离型膜外侧，用于使所述离型膜以线性扫描的方式与所述3D打印件进行剥离，所述离型膜具有弹性，所述线剥离机构能够使所述离型膜下发生微量形变，所述激光固化3D打印机的激光光源的成型线位于所述离型膜内侧发生形变的区域中，所述成型线随所述线剥离机构由所述离型膜的一端平移至另一端，所述成型线叠加形成成型面，3D打印件沿所述成型面成型，每次成型后所述3D打印件上抬一个层厚的距离。

2.根据权利要求1所述的激光固化3D打印机的线剥离机构，其特征在于，所述线剥离机构包括至少两根圆柱形的刚性剥离轴，所述刚性剥离轴相互平行且由外侧紧贴所述离型膜并将所述离型膜向内侧顶起，两根所述刚性剥离轴之间的所述离型膜形成一个平面凸台，所述成型线位于所述平面凸台上，由此形成一个与所述平面凸台相贴合的成型面。

3.根据权利要求2所述的激光固化3D打印机的线剥离机构，其特征在于，所述线剥离机构还包括一个具有开口的剥离槽，所述剥离槽口部朝向所述离型膜外侧表面，所述刚性剥离轴设于所述剥离槽内部，所述剥离槽由所述离型膜的一端平移至另一端，从而带动所述刚性剥离轴沿所述离型膜外侧横向滚动，所述刚性剥离轴外侧端面突出于所述剥离槽的口部。

4.根据权利要求3所述的激光固化3D打印机的线剥离机构，其特征在于，所述激光光源的射出缝位于所述剥离槽底部。

5.根据权利要求3或4所述的激光固化3D打印机的线剥离机构，其特征在于，所述刚性剥离轴或者所述剥离槽与一个平移驱动机构相连接，所述平移驱动机构驱动所述刚性剥离轴或者所述剥离槽由所述离型膜一端至另一端来回平移，在平移过程中所述刚性剥离轴沿所述离型膜外侧表面滚动。

6.根据权利要求5所述的激光固化3D打印机的线剥离机构，其特征在于，在平移过程中，所述刚性剥离轴与所述离型膜外侧表面维持顶触状态。

7.根据权利要求5所述的激光固化3D打印机的线剥离机构，其特征在于，在由所述离型膜一端向另一端平移时，所述刚性剥离轴与所述离型膜外侧表面处于顶触状态，而在所述离型膜上返回平移时，所述刚性剥离轴与所述离型膜外侧表面暂时脱离。

8.根据权利要求5所述的激光固化3D打印机的线剥离机构，其特征在于，所述刚性剥离轴根据成型图像选择与所述离型膜外侧表面顶触或者与所述离型膜外侧表面暂时脱离。

9.根据权利要求5所述的激光固化3D打印机的线剥离机构，其特征在于，所述平移驱动机构为丝杆电机组件。

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