CN218227871U - 一种小型光固化打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及3D打印技术领域，尤其是指一种小型光固化打印机。它解决了不能控制树脂涂覆的厚度并且外形尺寸比较大的问题。它包括机架、料箱、承载板、浮块、刮刀、第一升降件、第二升降件、激光器、反射镜、振镜、控制器，刮刀通过同步带组件连接在机架上，刮刀在成型液的液面往复移动，同步带组件与控制器电性连接。本实用新型能控制树脂涂覆的厚度，防止进行每层涂覆和密封操作复杂，能实现快速成型，采用了分层布局的方式，在满足工作需求外，使机器简单化、模块化、操作性强、结构设计简单实用，使打印机的整体更加紧凑，机器小巧玲珑。

Description

一种小型光固化打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，尤其是指一种小型光固化打印机。

背景技术

目前市场上所使用的3D打印机为熔融堆积、烧熔纤维、熔丝制造和光固化四种类型。3D打印机可以将金属、陶瓷、塑料和树脂等打印原材料通过层层叠加的方式，最终使智能电子设备(如计算机或者服务器等)中的设计图变成实物。利用3D打印机打印出的3D物体可以为模具、玩偶、食物以及精度要求较高的机器零件等等。基于前三种原理的打印机是目前使用较为广泛、技术技术较为成熟的一种3D打印机，然而这类打印机是靠分层堆积成型的，决定了这种成型技术很难实现高精度要求的零件打印。光固化成型的3D打印机的出现正好满足了人们对于精度的要求，但是市场的现有设计也存在一些问题。

光固化工艺以树脂作为材料，在计算机的控制下紫外激光或投影仪将对液态的光敏树脂进行扫描从而让其逐层凝固成型，凝固在附着板上的固件随着升降台上下移动。中国专利(CN104890242A)公布的一种涂覆式SLA3D打印机，其中包括光源装置、计算机控制装置、树脂涂覆槽、树脂盒、成型平台，其中光源装置设置在树脂涂覆槽下方对树脂涂覆槽进行照射，树脂盒和成型平台设置在树脂涂覆槽上方，计算机控制装置控制树脂涂覆槽水平运动以及控制成型平台升降。

但是，由于不能控制树脂涂覆的厚度，进行每层涂覆和密封操作复杂，不能实现快速成型，并且，市场上光固化打印机尺寸普遍外形尺寸比较大，内部结构设计的不合理导致外形尺寸比较大，只适合与工业使用，并不适用与家庭和办公室使用。

发明内容

本实用新型是提供一种小型光固化打印机，能控制树脂涂覆的厚度，防止进行每层涂覆和密封操作复杂，能实现快速成型，采用了分层布局的方式，在满足工作需求外，使机器简单化、模块化、操作性强、结构设计简单实用，使打印机的整体更加紧凑，机器小巧玲珑，“五脏俱全”，不会像工业级的打印机那么笨重，符合办公室、家庭和工业使用。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种小型光固化打印机，包括机架、料箱、承载板、浮块和刮刀，所述料箱设于机架上，所述料箱的顶端开口，所述浮块位于料箱内，所述机架上设有用于驱动浮块在料箱内纵向移动的第一升降件，所述承载板位于料箱内，所述机架上设有用于驱动承载板在料箱内纵向移动的第二升降件，所述机架上还设有激光器、反射镜以及振镜，所述激光器的输出端正对反射镜的入射端，所述反射镜的反射端正对振镜，所述振镜的照射端正对承载板，所述机架上还设有控制器，所述第一升降件、第二升降件、激光器以及振镜均与控制器电性连接，所述料箱用于盛装成型液，所述承载板位于成型液内，所述成型液开始固化后承载板逐渐下移并且浮块对应逐渐向料箱伸入，所述刮刀通过同步带组件连接在机架上，所述刮刀在成型液的液面往复移动，所述同步带组件与控制器电性连接。

进一步地，所述刮刀的底端开口，所述刮刀上设有气管接头。

进一步地，所述刮刀外侧设有亚克力板。

进一步地，所述第一升降件上设有第一限位部件，通过所述第一限位部件确定浮块的纵向移动极限位置。

进一步地，所述第二升降件上设有第二限位部件，通过所述第二限位部件确定承载板的纵向移动极限位置。

进一步地，所述机架上设有液位感应器，所述液位感应器与控制器电性连接。

进一步地，所述第一升降件为第一丝杆模组，所述第二升降件为第二丝杆模组，所述第一丝杆模组设于机架上并与控制器电性连接，所述第一丝杆模组的输出端与浮块固定连接，所述第二丝杆模组设于机架上并与控制器电性连接，所述第二丝杆模组的输出端与承载板固定连接。

进一步地，所述第一限位部件包括第一位移感应媒介和第一位移感应器，所述第一位移感应媒介设于浮块上，所述第一位移感应器的数量为两个并分别对应设于第一丝杆模组的行程两端处，所述第一位移感应媒介与第一位移感应器正对设置，所述第二限位部件包括第二位移感应媒介和第二位移感应器，所述第二位移感应媒介设于承载板上，所述第二位移感应器的数量为两个并分别对应设于第二丝杆模组的行程两端处，所述第二位移感应媒介与第二位移感应器正对设置。

进一步地，所述料箱的底部开设有出水口，所述出水口处设有截止阀。

本实用新型的有益效果：

能控制树脂涂覆的厚度，防止进行每层涂覆和密封操作复杂，能实现快速成型，采用了分层布局的方式，在满足工作需求外，使机器简单化、模块化、操作性强、结构设计简单实用，使打印机的整体更加紧凑，机器小巧玲珑，“五脏俱全”，不会像工业级的打印机那么笨重，符合办公室、家庭和工业使用。

附图说明

图1为本小型光固化打印机整体的结构示意图一；

图2为本小型光固化打印机整体的结构示意图二；

图3为图2中的A处放大图；

图4为第一升降件的结构示意图；

图5为第二升降件的结构示意图；

图6为同步带组件与刮刀装配结构示意图；

图7为料箱的结构示意图；

图8为刮刀的结构示意图；

附图标记说明：

1、机架；2、料箱；3、承载板；4、浮块；5、刮刀；6、第一升降件；7、第二升降件；8、激光器；9、反射镜；10、振镜；11、控制器；12、同步带组件；13、气管接头；14、亚克力板；15、第一限位部件；151、第一位移感应媒介；152、第一位移感应器；16、第二限位部件；161、第二位移感应媒介；162、第二位移感应器；17、液位感应器；18、出水口；19、截止阀。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

如图1-8所示，一种小型光固化打印机，包括机架1、料箱2、承载板3、浮块4和刮刀5，料箱2设于机架1上，料箱2的顶端开口，浮块4位于料箱2内，机架1上设有用于驱动浮块4在料箱2内纵向移动的第一升降件6，承载板3位于料箱2内，机架1上设有用于驱动承载板3在料箱2内纵向移动的第二升降件7，机架1上还设有激光器8、反射镜9以及振镜10，激光器8的输出端正对反射镜9的入射端，反射镜9的反射端正对振镜10，振镜10的照射端正对承载板3，机架1上还设有控制器11，第一升降件6、第二升降件7、激光器8以及振镜10均与控制器11电性连接，料箱2用于盛装成型液，承载板3位于成型液内，成型液开始固化后承载板3逐渐下移并且浮块4对应逐渐向料箱2伸入，刮刀5通过同步带组件12连接在机架1上，刮刀5在成型液的液面往复移动，同步带组件12与控制器11电性连接。

本实施例中，刮刀5的底端开口，刮刀5上设有气管接头13。

本实施例中，刮刀5外侧设有亚克力板14。

本实施例中，第一升降件6上设有第一限位部件15，通过第一限位部件15确定浮块4的纵向移动极限位置。

本实施例中，第二升降件7上设有第二限位部件16，通过第二限位部件16确定承载板3的纵向移动极限位置。

本实施例中，机架1上设有液位感应器17，液位感应器17与控制器11电性连接。

如图1、2、3所示，通过设置的激光器8、反射镜9和激光器8振镜10，使用时需要激光器8、反射镜9和激光器8振镜10处于同一水平面，激光器8发射激光通过反射镜9射入振镜10中，振镜10通过底部的镜头，自动调节激光的折射反向，成型液为光敏树脂，通过折射后进入成型液的树脂槽外表面，根据我们需要的3维图像，通过点成线，线成面的方式，逐层打印成型。

如图3、6、7、8所示，进行3D打印前，从料箱2上方倒入成型液，直至接近灌满。打印3维图像开始前，承载板3向下移动并位于成型液中，承载板3的首次进入，具体来讲，承载板3上具有网孔，网孔可供成型液流动，便于通过承载板3的移动使得成型液搅动，便于混合搅拌成型液，防止成型液浓度不一致，利于保障成型液均匀，有效预处理成型液，防止成型液底部因长时间而层积。由于承载板3搅拌成型液时会产生气泡，打印前需要刮刀5进行往复运动一次(具体来讲，往复运动的前提是刮刀5运动，刮刀5和承载板3在运动过程中不产生碰撞，刮刀5和承载板3之间的纵向距离由第二升降件7和第二限位部件16控制，有效保证刮刀5可正常消除气泡，用刮刀5本体下方的尖锐部位，消除成型液表面的气泡，然后承载板3上移当承载板3上表面与成型液的表面靠近，例如，打印支撑前10层时，承载板3略高于成型液表面0.05MM，利于打印3D模型中的底部支撑座，然后通过该支撑座可以有效的固定在承载板上，避免后续打印打印件脱离承载板3，具体高度差根据打印的逐层层厚决定，通过第一升降件6和第二升降件7分别控制浮块4和承载板3的纵向移动，液位感应器17和浮块4可以调整成型液液面高度。刮刀5处有气管接头13，工作时产生真空会吸附一定的成型液在槽口中，刮刀5通过同步带组件12带动运行，刮刀5对承载板3进行铺料并刺破成型液液体表面产生的液泡；通过反射镜9和振镜10，折射激光到成型液表面，使成型液固化，粘在承载平台上，然后承载平台下沉0.01MM左右(根据打印的逐层层厚决定)，从此处继续重复上面的操作。通过一层层的堆积形成我们需要的3维图像；能控制树脂涂覆的厚度，防止进行每层涂覆和密封操作复杂，能实现快速成型，采用了分层布局的方式，在满足工作需求外，使机器简单化、模块化、操作性强、结构设计简单实用，使打印机的整体更加紧凑，机器小巧玲珑，“五脏俱全”，不会像工业级的打印机那么笨重，符合办公室、家庭和工业使用。

如图1、2所示，通过液位感应器17获取成型液的实时液面数据，具体来讲，实际的3D打印过程中，成型液被激光器8固化后会液面降低，通过升降浮块4可以实时调整成型液液面高度，使成型液液面高度保持在一个恒定值。为了加打印速度，节省打印时间，打印3D模型支撑时，承载板3移动前40层时，承载板3的运动轨迹为，单层成型液固化后-下沉到成型液内进行铺料-再次固化-继续下沉到成型液铺料，一直持续该固化与下降循环工作状态，直至承载板3移动至40-80层时，刮刀5每10层在成型液的表面进行一次往复移动，承载板3移动至80及以上层时，开始打印3维实物，刮刀5每1层在成型液的表面进行一次往复移动，每层的高度为8-15丝；如图3、6、7所示，当承载板3每次下移10丝并且承载板3完全位于成型液内时，因为成型液会有张力，成型液表面流不平，需要刮刀5去进行铺料和消除气泡，刮刀5对成型液液面进行横扫，有效使得成型液的液面水面，便于对成型液进行平稳清扫，如图8所示，刮刀5的底部两侧具有尖刺部，刮刀5移动时通过尖刺部在成型液液面上横扫,利于处理成型液的表面气泡，并通过浮块4下移保障成型液的液面保持稳定，有效精准控制成型液的液面高度处于振镜10的同一固化面，有效保证对成型液的固化稳定性，利于提升固化精准度；承载板3由上至下不断移动，在该过程中通过激光器8、反射镜9和振镜10不断实现3D模型打印，每层的模型厚度对应为8-15丝，有效提升模型精度。

如图3、4、5所示，本实施例中，第一升降件6为第一丝杆模组，第二升降件7为第二丝杆模组，第一丝杆模组设于机架1上并与控制器11电性连接，第一丝杆模组的输出端与浮块4固定连接，第二丝杆模组设于机架1上并与控制器11电性连接，第二丝杆模组的输出端与承载板3固定连接。

本实施例中，第一限位部件15包括第一位移感应媒介151和第一位移感应器152，第一位移感应媒介151设于浮块4上，第一位移感应器152的数量为两个并分别对应设于第一丝杆模组的行程两端处，第一位移感应媒介151与第一位移感应器152正对设置，第二限位部件16包括第二位移感应媒介161和第二位移感应器162，第二位移感应媒介161设于承载板3上，第二位移感应器162的数量为两个并分别对应设于第二丝杆模组的行程两端处，第二位移感应媒介161与第二位移感应器162正对设置。

通过第一丝杆模组带动浮块4纵向移动，并带动第一位移感应媒介151与浮块4同步移动，当第一位移感应媒介151与第一位移感应器152正对时，通过控制器11控制第一丝杆模组停止，便于确定浮块4的移动极限位置；通过第二丝杆模组带动承载板3纵向移动，并带动承载板3与第二位移感应媒介161同步移动，当第二位移感应媒介161与第二位移感应器162正对时，通过控制器11控制第二丝杆模组停止，便于确定承载板3的移动极限位置。

如图1、2、7所示，本实施例中，料箱2的底部开设有出水口18，出水口18处设有截止阀19。通过启闭截止阀19，便于控制料箱2内成型液向出水口18处的通断。

本实施例中的所有技术特征均可根据实际需要而进行自由组合。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

上述实施例为本实用新型较佳的实现方案，除此之外，还包括其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种小型光固化打印机，包括机架、料箱、承载板、浮块和刮刀，其特征在于，所述料箱设于机架上，所述料箱的顶端开口，所述浮块位于料箱内，所述机架上设有用于驱动浮块在料箱内纵向移动的第一升降件，所述承载板位于料箱内，所述机架上设有用于驱动承载板在料箱内纵向移动的第二升降件，所述机架上还设有激光器、反射镜以及振镜，所述激光器的输出端正对反射镜的入射端，所述反射镜的反射端正对振镜，所述振镜的照射端正对承载板，所述机架上还设有控制器，所述第一升降件、第二升降件、激光器以及振镜均与控制器电性连接，所述料箱用于盛装成型液，所述承载板位于成型液内，所述成型液开始固化后承载板逐渐下移并且浮块对应逐渐向料箱伸入，所述刮刀通过同步带组件连接在机架上，所述刮刀在成型液的液面往复移动，所述同步带组件与控制器电性连接。

2.如权利要求1所述的小型光固化打印机，其特征在于，所述刮刀的底端开口，所述刮刀上设有气管接头。

3.如权利要求2所述的小型光固化打印机，其特征在于，所述刮刀外侧设有亚克力板。

4.如权利要求1所述的小型光固化打印机，其特征在于，所述第一升降件上设有第一限位部件，通过所述第一限位部件确定浮块的纵向移动极限位置。

5.如权利要求4所述的小型光固化打印机，其特征在于，所述第二升降件上设有第二限位部件，通过所述第二限位部件确定承载板的纵向移动极限位置。

6.如权利要求1所述的小型光固化打印机，其特征在于，所述机架上设有液位感应器，所述液位感应器与控制器电性连接。

7.如权利要求5所述的小型光固化打印机，其特征在于，所述第一升降件为第一丝杆模组，所述第二升降件为第二丝杆模组，所述第一丝杆模组设于机架上并与控制器电性连接，所述第一丝杆模组的输出端与浮块固定连接，所述第二丝杆模组设于机架上并与控制器电性连接，所述第二丝杆模组的输出端与承载板固定连接。

8.如权利要求7所述的小型光固化打印机，其特征在于，所述第一限位部件包括第一位移感应媒介和第一位移感应器，所述第一位移感应媒介设于浮块上，所述第一位移感应器的数量为两个并分别对应设于第一丝杆模组的行程两端处，所述第一位移感应媒介与第一位移感应器正对设置，所述第二限位部件包括第二位移感应媒介和第二位移感应器，所述第二位移感应媒介设于承载板上，所述第二位移感应器的数量为两个并分别对应设于第二丝杆模组的行程两端处，所述第二位移感应媒介与第二位移感应器正对设置。

9.如权利要求1所述的小型光固化打印机，其特征在于，所述料箱的底部开设有出水口，所述出水口处设有截止阀。

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