CN217862803U - 一种3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种3D打印机，主要通过使用DLP光机作为光源，代替LCD打印机的LCD显示屏和UV灯珠光源，增加打印清晰度，且针对DLP光机设置了新型的控制器，保证DLP光机的有效驱动。本实用新型的主要技术方案为：一种3D打印机，包括：底座箱体(1)、光机组件(2)、控制组件(3)、升降组件(4)、打印平台组件(5)、透光板(6)和反射组件(7),控制组件(3)包括光机驱动器(31)和主控器(32),主控器(32)用于通过光机驱动器(31)驱动光机组件(2)发光，以及，用于控制升降组件(4)带动打印平台组件(5)在垂直于透光板(6)的方向上移动。本实用新型主要用于3D打印。

Description

一种3D打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印机。

背景技术

光固化3D打印机利用液体材料进行3D打印，其原理是：利用流体状态的光敏树脂在光照下发生聚合反应的特点，将光源按照待成形物体的截面形状进行照射，使流体状态的树脂固化成形。在下投光技术中，料槽盛放树脂后放置于打印机本体上表面的光源上，固化反应发生在料槽底部，逐层叠加实现立体打印。

其中，光源对打印成型质量有着直接的影响，现有LCD光固化3D打印机，LCD显示屏显示图像，光源设置于LCD显示屏下方，通过特定波长的光线照射LCD显示屏，光线穿过LCD显示屏上的图像显示区域照射到液态树脂上，使液态树脂固化。其中，光源多采用UV灯珠，多颗UV灯珠能量不均，UV能量的使用效率低，导致打印精度低，一些较小的特征在打印成型后无法体现或成形较为模糊。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种3D打印机，主要通过使用DLP光机作为光源，代替LCD打印机的LCD显示屏和UV灯珠光源，增加打印清晰度，且针对DLP光机设置了新型的控制器，保证DLP光机的有效驱动。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种3D打印机，包括：

底座箱体(1)、光机组件(2)、控制组件(3)、升降组件(4)、打印平台组件(5)、透光板(6)和反射组件(7)；

光机组件(2)、控制组件(3)和反射组件(7)均设置于底座箱体(1)内，底座箱体(1)包括顶板(11)，顶板(11)上铺设有透光板(6)，升降组件(4)连接于顶板(11)，打印平台组件(5)可移动的连接于升降组件(4)；

控制组件(3)包括光机驱动器(31)和主控器(32)，主控器(32)通过光机驱动器(31)连接光机组件(2)，主控器(32)连接升降组件(4)；

光机组件(2)的光轴与反射组件(7)的反射面呈第一固定角度，光机组件(2)的光线经过反射组件(7)反射后投射到透光板(6)；

主控器(32)用于通过光机驱动器(31)驱动光机组件(2)发光，以及，用于控制升降组件(4)带动打印平台组件(5)在垂直于透光板(6)的方向上移动。

可选的，升降组件(4)包括设置于底座箱体(1)上的丝杠电机(41)以及垂直连接于顶板(11)的Z轴导向机构(42)，丝杠电机(41)与主控器(32)连接；

打印平台组件(5)包括滑动连接于Z轴导向机构(42)的滑杆(51)以及连接于滑杆(51)的打印平台(52)，丝杠电机(41)的丝杠与滑杆(51)螺纹连接；

滑杆(51)用于在丝杠电机(41)的作用下延Z轴导向机构(42)移动，带动打印平台(52)垂直于透光板(6)移动。

可选的，控制组件(3)还包括感应开关(33)和电机驱动器(34)；

主控器(32)分别连接感应开关(33)和电机驱动器(34)，感应开关(33)设置于升降组件(4)上，电机驱动器(34)连接于丝杠电机(41)；

电机驱动器(34)用于驱动丝杠电机(41)带动滑杆(51)移动，感应开关(33)用于获取滑杆(51)的触碰信号，并将触碰信号发送给主控器(32)。

可选的，光机组件(2)包括光机(21)和位置调节机构(22)；

光机(21)连接于位置调节机构(22)，位置调节机构(22)设置于底座箱体(1)的底板(12)上，位置调节机构(22)用于使光机(21)靠近或远离反射组件(7)。

可选的，还包括：固定架(23)，位置调节机构(22)和反射组件(7)均设置于固定架(23)上，固定架(23)设置于底板(12)上。

可选的，反射组件(7)包括反射镜(71)和三棱柱支架(72)，三棱柱支架(72)的一侧侧壁固定于固定架(23)上，反射镜(71)固定于三棱柱支架(72)相对光机(21)的另一侧侧壁上。

可选的，光机组件(2)的光线经反射组件(7)反射后垂直射向透光板(6)。

可选的，还包括：遮光筒(8)，遮光筒(8)设置于底座箱体(1)内，遮光筒(8)一端开口边沿与透光板(6)边沿连接，遮光筒(8)另一端开口与反射组件(7)相对应。

可选的，还包括：料槽(9)，料槽(9)可拆卸连接于顶板(11)，料槽(9)包括离型膜(91)，当料槽(9)连接顶板(11)时，离型膜(91)与透光板(6)相贴合。

可选的，还包括：透明罩(10)，透明罩(10)用于覆盖升降组件(4)、打印平台组件(5)和透光板(6)，透明罩(10)可拆卸连接于底座箱体(1)。

本实用新型实施例提出的一种3D打印机装置，主要通过使用DLP光机作为光源，代替LCD打印机的LCD显示屏和UV灯珠光源，增加打印清晰度，且针对DLP光机设置了新型的控制器，保证DLP光机的有效驱动。现有技术中，LCD光固化3D打印机，光源多采用UV灯珠，多颗UV灯珠能量不均，UV能量的使用效率低，导致打印精度低，一些较小的特征在打印成型后无法体现或成形较为模糊。与现有技术相比，本申请文件中，通过使用DLP光机作为光源代替原有的UV灯珠光源，基于DLP光机具有成像精度高和稳定性强的特点，使液态树脂精确成形，增加打印精度，且通过DLP光机控制器，获取需要打印产品的图像数据，并将图像数据解析成打印产品的一层层的多个图案，将图案逐一传送到DLP光机进行投射，实现产品的精确打印。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种3D打印机的组成结构爆炸图；

图2为本实用新型实施例提供的一种3D打印机的控制组件原理图；

图3为本实用新型实施例提供的一种3D打印机的主控器电路原理图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的3D打印机其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1-图3所示，本实用新型实施例提供了一种3D打印机，包括：

底座箱体(1)、光机组件(2)、控制组件(3)、升降组件(4)、打印平台组件(5)、透光板(6)和反射组件(7)；

光机组件(2)、控制组件(3)和反射组件(7)均设置于底座箱体(1)内，底座箱体(1)包括顶板(11)，顶板(11)上铺设有透光板(6)，升降组件(4)连接于顶板(11)，打印平台组件(5)可移动的连接于升降组件(4)；

控制组件(3)包括光机驱动器(31)和主控器(32)，主控器(32)通过光机驱动器(31)连接光机组件(2)，主控器(32)连接升降组件(4)；

光机组件(2)的光轴与反射组件(7)的反射面呈第一固定角度，光机组件(2)的光线经过反射组件(7)反射后投射到透光板(6)；

主控器(32)用于通过光机驱动器(31)驱动光机组件(2)发光，以及，用于控制升降组件(4)带动打印平台组件(5)在垂直于透光板(6)的方向上移动。

其中，底座箱体(1)为方形空腔结构，包括平行设置的顶板(11)和底板(12)，还包括围绕顶板(11)和底板(12)边沿一周的侧壁。透光板(6)铺设于顶板(11)，透光板(6)为透明材质的支撑板，如玻璃板或者亚克力板等。透光板(6)用于支撑料槽(9)，料槽(9)盛放液态树脂后放置于透光板(6)上，光机组件(2)的光线穿过透光板(6)照射到料槽(9)内的液态树脂，使得液态树脂凝固成型。液态树脂凝固成型于打印平台组件(5)的下表面，液态树脂凝固一层，打印平台组件(5)随即通过升降组件(4)的作用相对透光板(6)向上移动，将产品向上拉动脱离料槽(9)底部，进而进行下一层的打印。光机组件(2)采用DLP光机作为光源，DLP光机的光线由一点逐渐扩散传播，形成锥状光束，光束的中轴线为DLP光机的光轴。反射组件(7)包括一反射镜(71)，反射镜(71)的反射面对DLP光机的光线起到反射作用，由于DLP光机的成像原理为放射性成像，DLP光机与透光板(6)之间需要有足够的距离，才能在透光板(6)上形成预设大小的图像，设置反射组件，对DLP光机的光线路径进行弯折，在保证打印精度的同时，减小DLP光机与透光板之间的距离，缩减3D打印机的整体高度，减小了3D打印机所占空间，且降低了生产成本。

如图2-3所示，主控器(32)是打印机的核心部件，用于驱动DLP光机发光以及打印平台组件(5)的移动，主控器(32)具体为GD32F307VET6芯片，主控器(32)集成有如下接口：USB接口，用于接收用户提供的打印产品的3D模型数据；触屏接口，用于连接触控屏(36)，获取用户的操作指令；光机驱动器接口，用于连接光机驱动器(31)，向光机驱动器(31)发送寄存器配置信息与驱动指令；RGB图像数据传输接口，用于连接光机组件(2)，向光机组件(2)发送一张张的RGB图像，RGB图像数据传输接口与GD32F307VET6芯片之间还连接有FPGA芯片，FPGA芯片用于将GD32F307VET6芯片输出的图像数据转为RGB格式；感应开关(33)接口，用于获取感应开关(33)的触发信息，此处将在下文中进行详细说明。主控器(32)还连接有报警器(35)，当触控屏(36)操作以及打印异常时，发出声音提示用户。主控器(32)用于将获取到的3D模型数据拆分为一层一层的图像，将图像逐一的传送给DLP光机，并向光机驱动器(31)发送驱动信号，进而驱动DLP光机将图像照射到光敏树脂上，实现树脂的逐层固化。光机驱动器(31)具体为相连接的单片机和DLPC3478驱动板。

本实用新型实施例提出的一种3D打印机装置，主要通过使用DLP光机作为光源，代替LCD打印机的LCD显示屏和UV灯珠光源，增加打印清晰度，且针对DLP光机设置了新型的控制器，保证DLP光机的有效驱动。现有技术中，LCD光固化3D打印机，光源多采用UV灯珠，多颗UV灯珠能量不均，UV能量的使用效率低，导致打印精度低，一些较小的特征在打印成型后无法体现或成形较为模糊。与现有技术相比，本申请文件中，通过使用DLP光机作为光源代替原有的UV灯珠光源，基于DLP光机具有成像精度高和稳定性强的特点，使液态树脂精确成形，增加打印精度，且通过DLP光机控制器，获取需要打印产品的图像数据，并将图像数据解析成打印产品的一层层的多个图案，将图案逐一传送到DLP光机进行投射，实现产品的精确打印。

升降组件(4)是用于控制打印平台组件(5)移动的部件，包括设置于底座箱体(1)上的丝杠电机(41)以及垂直连接于顶板(11)的Z轴导向机构(42)，丝杠电机(41)与主控器(32)连接，打印平台组件(5)包括滑动连接于Z轴导向机构(42)的滑杆(51)以及连接于滑杆(51)的打印平台(52)，丝杠电机(41)的丝杠与滑杆(51)螺纹连接；滑杆(51)用于在丝杠电机(41)的作用下延Z轴导向机构(42)移动，带动打印平台(52)垂直于透光板(6)移动。

Z轴导向机构(42)包括垂直于顶板(11)的支撑架以及设置于支撑架的滑道，丝杠电机(41)的驱动部分放置于底座(1)内，丝杠电机(41)的丝杆通过顶板(11)的开孔穿出，丝杆与Z轴导向机构(42)平行设置，丝杆为螺纹丝杆，滑杆(51)一端设置有滑槽，Z轴导向机构(42)的滑道嵌入滑槽内，滑杆(51)上还设置有与丝杆的螺纹相适配的螺孔，打印平台(52)设置于滑杆(51)的另一端。在控制打印平台组件(5)移动时，丝杠电机(41)控制丝杆转动，通过螺纹作用，带动滑杆(51)延着Z轴导向机构(42)移动，进而带动打印平台(52)垂直于透光板(6)移动。

进一步的，控制组件(3)还包括感应开关(33)和电机驱动器(34)，主控器(32)分别连接感应开关(33)和电机驱动器(34)，感应开关(33)设置于Z轴导向机构(42)上，电机驱动器(34)连接于丝杠电机(41)，电机驱动器(34)用于驱动丝杠电机(41)带动滑杆(51)移动，感应开关(33)用于获取滑杆(51)的触碰信号，并将触碰信号发送给主控器(32)。

在打印机每次打印开始前，需要将打印平台(52)调整到打印平台(52)用于粘合产品的下表面与料槽(9)的离型膜(91)相接，打印平台(52)的这一位置为打印平台(52)的起始位置，感应开关(33)具体为设置于Z轴导向机构(42)下方位置，当打印平台(52)与料槽(9)的离型膜(91)相接时，滑杆(51)的底端刚好与感应开关(33)接触。每次打印结束后，主控器(32)控制丝杠电机(41)运行，控制滑杆(51)带动打印平台(52)向下移动，当感应开关(33)受到触发时，打印平台(52)达到起始位置，主控器(32)控制丝杠电机(41)停止运行，使打印平台(52)停留在起始位置。具体的，滑杆(51)的滑槽底端设置突出于滑槽底面的触发片，由触发片进行感应开关(33)的触发。

进一步的，光机组件(2)包括光机(21)和位置调节机构(22)，光机(21)连接于位置调节机构(22)，位置调节机构(22)设置于底座箱体(1)的底板(12)上，位置调节机构(22)用于使光机(21)靠近或远离反射组件(7)。光机(21)通过靠近或远离反射组件(7)可实现控制打印面积的大小，光机(21)发出的光束为锥状光束，光机(21)与反射组件(7)的距离可理解为光束中的中心光束的发射点到反射点之间的距离，当光机(21)距离反射组件(7)变近时，光机(21)到透光板(6)的光线路径变短，光束在透光板(6)显示的图像将较小，反之，当光机(21)距离反射组件(7)变远时，光机(21)到透光板(6)的光线路径变长，光束在透光板(6)显示的图像将变大，从而实现打印面积的调节。此外，位置调节机构(22)不局限于置于底座箱体(1)的底板(12)上，也可以设置于光机(21)与底座箱体(1)的侧壁之间或者光机(21)与底座箱体(1)的任一固定件之间，以下对两种具体的位置调节机构(22)进行说明，例如，位置调节机构(22)设置于光机(21)与底座箱体(1)的底板(12)之间，位置调节机构(22)可以为设置于底板(12)的滑轨，光机(21)外壳底部连接有可在导轨上滑动的滑块，通过手动进行光机(21)与反射组件(7)之间的距离的调节；或者，位置调节机构(22)设置于光机(21)与底座箱体(1)的侧壁之间，位置调节机构(22)具体包括：连接件以及驱动螺杆组件，连接件设置于光机(21)壳体外壁，且突出于光机(21)壳体，连接件呈筒形，连接件的中间通孔为螺纹通孔，底座箱体(1)的侧壁固定有驱动螺杆组件，驱动螺杆组件包括固定于底座箱体(1)侧壁的驱动电机和水平设置的螺杆，螺杆螺纹连接于连接件的螺纹通孔，驱动螺杆组件连接主控器(32)，主控器(32)根据成形面积的大小控制驱动电机驱动螺杆转动，进而通过螺纹之间的相互作用使得连接件带动光机(21)延螺杆移动，进而达到调整光机(21)与反射组件(7)之间的距离的目的。位置调节机构(22)并不局限于以上两种，旨在可以改变光机(21)与反射组件(7)之间的距离。

进一步的，还包括：固定架(23)，位置调节机构(22)和反射组件(7)均设置于固定架(23)上，固定架(23)设置于底板(12)上。

位置调节机构(22)和反射组件(7)均设置于一整块固定架(23)上，保证光机(21)与反射组件(7)之间不会有竖直方向的相对移动，保证光机成像的完整性和准确性。进一步的，在底座箱体(1)与固定架(23)之间还可以设置一位置调节装置，通过调节固定架(23)与透光板(6)之间的距离，可以改变反射组件(7)到透光板(6)之间的光线长短，进而改变成像面积。具体的，光机(21)和反射组件(7)同时向靠近透光板(6)或者远离透光板(6)的方向移动，反射组件(7)到透光板(6)的距离可理解为光束中的中心光束的反射点到透光板(6)上的投射点之间的距离，反射组件(7)距离透光板(6)变近时，光机(21)射出的光线经过反射组件(7)再到透光板(6)的光线路径变短，光束在透光板(6)显示的图像将较小，反之，反射组件(7)距离透光板(6)变远时，光机(21)射出的光线经过反射组件(7)再到透光板(6)的光线路径变长，光束在透光板(6)显示的图像将较大。

具体的，反射组件(7)包括反射镜(71)和三棱柱支架(72)，三棱柱支架(72)的一侧侧壁固定于固定架(23)上，反射镜(71)固定于三棱柱支架(72)相对光机(21)的另一侧侧壁上。

三棱柱支架(72)与固定架(23)可以为一体结构，保证三棱柱支架(72)的稳定性，反射镜(71)通过螺栓与三棱柱支架(72)可拆卸连接，方便反射镜(71)的更换。具体的，打印机实际使用时，顶面(11)呈水平，透光板(6)水平放置，反射镜(71)面向光机(21)，反射镜(71)的反射面与透光板(6)呈45°角，光机(21)的光轴呈水平，光机(21)光线水平射出后，与反射镜(71)的反射面呈45°角的照射到反射镜(71)上，反射镜(71)将光线反射后垂直射向透光板(6)，使得成像更加准确，不会出现由于光线倾斜导致的图像边缘被拉扯失真。其中，三棱柱支架(72)的轴向截面为直角三角形，三棱柱支架(72)一直角面固定于固定架(23)上，斜面连接反射镜(71)。

进一步的，打印机还包括遮光筒(8)，遮光筒(8)设置于底座箱体(1)内，遮光筒(8)一端开口边沿与透光板(6)边沿连接，遮光筒(8)另一端开口与反射组件(7)相对应。

经反射镜(71)反射后的光线进入遮光筒(8)中传播，进而投射到透光板(6)上，避免反射镜(71)与透光板(6)之间光线受到外界光线的干扰，使得成像更加清晰。

透光板(6)上用于放置料槽(9)，料槽(9)可拆卸连接于顶板(11)，料槽(9)包括离型膜(91)，当料槽(9)连接顶板(11)时，离型膜(91)与透光板(6)相贴合。

料槽(9)包括料槽框体和覆盖于框体开口的离型膜(91)，框体和离型膜(91)围成一槽体结构，料槽(9)用于盛放液态树脂，离型膜(91)与透光板(6)的紧密贴合，保证透光板(6)和离型膜(91)之间没有外界光线干扰，且离型膜(91)受到足够的支撑，打印精度更高。

进一步的，打印机还包括透明罩(10)，透明罩(10)用于覆盖升降组件(4)、打印平台组件(5)和透光板(6)，透明罩(10)可拆卸连接于底座箱体(1)。

透明罩(10)可选用玻璃罩或者亚克力罩，透明罩(10)可以为茶色或灰色等有色透明材料。透明罩(10)可以使用户实时观察到打印过程，且起到保护打印器件的作用，在打印过程中，起到减少外界光线的打印过程的影响和保护打印产品的作用。

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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种3D打印机，其特征在于，包括：

底座箱体(1)、光机组件(2)、控制组件(3)、升降组件(4)、打印平台组件(5)、透光板(6)和反射组件(7)；

所述光机组件(2)、控制组件(3)和反射组件(7)均设置于所述底座箱体(1)内，所述底座箱体(1)包括顶板(11)，所述顶板(11)上铺设有所述透光板(6)，所述升降组件(4)连接于所述顶板(11)，所述打印平台组件(5)可移动的连接于所述升降组件(4)；

所述控制组件(3)包括光机驱动器(31)和主控器(32)，所述主控器(32)通过所述光机驱动器(31)连接所述光机组件(2)，所述主控器(32)连接所述升降组件(4)；

所述光机组件(2)的光轴与所述反射组件(7)的反射面呈第一固定角度，所述光机组件(2)的光线经过所述反射组件(7)反射后投射到所述透光板(6)；

所述主控器(32)用于通过所述光机驱动器(31)驱动所述光机组件(2)发光，以及，用于控制所述升降组件(4)带动所述打印平台组件(5)在垂直于所述透光板(6)的方向上移动。

2.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，

所述升降组件(4)包括设置于所述底座箱体(1)上的丝杠电机(41)以及垂直连接于所述顶板(11)的Z轴导向机构(42)，所述丝杠电机(41)与所述主控器(32)连接；

所述打印平台组件(5)包括滑动连接于所述Z轴导向机构(42)的滑杆(51)以及连接于所述滑杆(51)的打印平台(52)，所述丝杠电机(41)的丝杠与所述滑杆(51)螺纹连接；

所述滑杆(51)用于在所述丝杠电机(41)的作用下延Z轴导向机构(42)移动，带动所述打印平台(52)垂直于所述透光板(6)移动。

3.根据权利要求2所述的3D打印机，其特征在于，

所述控制组件(3)还包括感应开关(33)和电机驱动器(34)；

所述主控器(32)分别连接所述感应开关(33)和所述电机驱动器(34)，所述感应开关(33)设置于所述Z轴导向机构(42)上，所述电机驱动器(34)连接于所述丝杠电机(41)；

所述电机驱动器(34)用于驱动所述丝杠电机(41)带动所述滑杆(51)移动，所述感应开关(33)用于获取所述滑杆(51)的触碰信号，并将所述触碰信号发送给所述主控器(32)。

4.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，

所述光机组件(2)包括光机(21)和位置调节机构(22)；

所述光机(21)连接于所述位置调节机构(22)，所述位置调节机构(22)设置于所述底座箱体(1)的底板(12)上，所述位置调节机构(22)用于使所述光机(21)靠近或远离所述反射组件(7)。

5.根据权利要求4所述的3D打印机，其特征在于，还包括：

固定架(23)，所述位置调节机构(22)和所述反射组件(7)均设置于所述固定架(23)上，所述固定架(23)设置于所述底板(12)上。

6.根据权利要求5所述的3D打印机，其特征在于，

所述反射组件(7)包括反射镜(71)和三棱柱支架(72)，所述三棱柱支架(72)的一侧侧壁固定于所述固定架(23)上，所述反射镜(71)固定于所述三棱柱支架(72)相对所述光机(21)的另一侧侧壁上。

7.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，

所述光机组件(2)的光线经所述反射组件(7)反射后垂直射向所述透光板(6)。

8.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，还包括：

遮光筒(8)，所述遮光筒(8)设置于所述底座箱体(1)内，所述遮光筒(8)一端开口边沿与所述透光板(6)边沿连接，所述遮光筒(8)另一端开口与所述反射组件(7)相对应。

9.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，还包括：

料槽(9)，所述料槽(9)可拆卸连接于所述顶板(11)，所述料槽(9)包括离型膜(91)，当所述料槽(9)连接所述顶板(11)时，所述离型膜(91)与所述透光板(6)相贴合。

10.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，还包括：

透明罩(10)，所述透明罩(10)用于覆盖所述升降组件(4)、所述打印平台组件(5)和所述透光板(6)，所述透明罩(10)可拆卸连接于所述底座箱体(1)。

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