光聚合反應(yīng)式3d打印的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及3D打印技術(shù)，特別是一種低成本的光聚合反應(yīng)式3D打印機(jī)。它的儲液槽通過管道經(jīng)液體泵連接一填裝有光敏樹脂的3D打印材料罐，儲液槽內(nèi)部安裝有升降式工作臺，該升降式工作臺由馬達(dá)驅(qū)動升降；儲液槽上方設(shè)有投影系統(tǒng)及位置傳感器，所述的投影系統(tǒng)分兩路分別連接數(shù)字圖形驅(qū)動器及光源驅(qū)動電路，數(shù)字圖形驅(qū)動器分別連接輸出接入/儲存電路及中央處理器，所述的中央處理器分別連接光源驅(qū)動電路、控制面板、液體泵、馬達(dá)及位置傳感器。本實(shí)用新型低成本的光聚合反應(yīng)式3D打印機(jī)，提供了一種簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、簡化作業(yè)流程、降低制造成本的光聚合反應(yīng)式3D打印設(shè)備及方法。可以起到大幅降低產(chǎn)品制造成本、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、減少產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程以及減少產(chǎn)品故障隱患等作用。
【專利說明】光聚合反應(yīng)式3D打印機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及3D打印技術(shù)，特別是一種低成本的光聚合反應(yīng)式3D打印機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命最具標(biāo)志性的生產(chǎn)工具”，它具有節(jié)省材料、污染低、能耗小、制造成本低、生產(chǎn)周期短等明顯優(yōu)勢，而且還可以滿足傳統(tǒng)方式無法加工的奇異結(jié)構(gòu)制造需要，該技術(shù)在工藝品、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑領(lǐng)域、汽車及航空航天工業(yè)、醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育產(chǎn)業(yè)以及其它領(lǐng)域都有所應(yīng)用，大大的便利了人們的日常工作與生活。
[0003]當(dāng)今主流的3D打印技術(shù)有:光聚合反應(yīng)式、熔融沉積式、選擇性激光燒結(jié)式等技術(shù)，而光聚合反應(yīng)式3D打印技術(shù)具有分辨率高、精度高、速度快等優(yōu)勢，受到了市場的熱烈歡迎，但當(dāng)前市場上所銷售的光聚合反應(yīng)式3D打印設(shè)備(以下簡稱3D打印機(jī))價(jià)格過高，阻礙了它在個(gè)人消費(fèi)市場的推廣與普及。
[0004]傳統(tǒng)的3D打印機(jī)是在直接輸入三維數(shù)字模型后，通過內(nèi)部強(qiáng)大的電腦系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字圖形分層離散處理，再驅(qū)動相關(guān)裝置以及光學(xué)設(shè)備輸出固化光束，將光敏樹脂材料進(jìn)行逐層疊加成型，制造出實(shí)體產(chǎn)品。而眾所周知的，一臺普通的電腦設(shè)備需要運(yùn)行龐大的三維模型處理軟件，需要較高的硬件設(shè)施配置，而一臺定制化程度高、自動化程度高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密度高的3D打印機(jī)對硬件設(shè)施的配置需要則更高，這是傳統(tǒng)3D打印機(jī)成本高昂、技術(shù)難度大、生產(chǎn)工藝復(fù)雜的主要原因。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種低成本的光聚合反應(yīng)式3D打印機(jī)。
[0006]本實(shí)用新型的目的是通過如下途徑實(shí)現(xiàn)的:一種光聚合反應(yīng)式3D打印機(jī)，儲液槽通過管道經(jīng)液體泵連接一填裝有光敏樹脂的3D打印材料罐，儲液槽內(nèi)部安裝有升降式工作臺，該升降式工作臺由馬達(dá)驅(qū)動升降；
[0007]儲液槽上方設(shè)有投影系統(tǒng)及位置傳感器，所述的投影系統(tǒng)分兩路分別連接數(shù)字圖形驅(qū)動器及光源驅(qū)動電路，數(shù)字圖形驅(qū)動器分別連接輸出接入/儲存電路及中央處理器，所述的中央處理器分別連接光源驅(qū)動電路、控制面板、液體泵、馬達(dá)及位置傳感器。
[0008]作為本方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的投影系統(tǒng)是在殼體內(nèi)安裝有L形的光線屏蔽組件，光線屏蔽組件的頭部安裝有固化光源，固化光源的前端安裝有聚光裝置，固化光源后方的光線屏蔽組件內(nèi)安裝有均光裝置，光線屏蔽組件的拐角處設(shè)有反射式成像裝置，反射式成像裝置的底部設(shè)有伸出殼體外的投影鏡頭。
[0009]作為本方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的固化光源的外端安裝有散熱裝置。
[0010]作為本方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的固化光源為半導(dǎo)體發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光二極管、金屬鹵素?zé)艋驘o極燈。
[0011]作為本方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的固化光源與光源驅(qū)動電路連接，反射式成像裝置與數(shù)字圖形驅(qū)動器連接。
[0012]作為本方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的數(shù)據(jù)接入/儲存電路由數(shù)據(jù)儲存裝置與數(shù)據(jù)接入電路所組成。
[0013]作為本方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的升降式工作臺的臺面上設(shè)有開孔。
[0014]本實(shí)用新型低成本的光聚合反應(yīng)式3D打印機(jī)，提供了一種簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、簡化作業(yè)流程、降低制造成本的光聚合反應(yīng)式3D打印設(shè)備及方法?？梢云鸬酱蠓档彤a(chǎn)品制造成本、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、減少產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程以及減少產(chǎn)品故障隱患等作用。
[0015]相比于常見的3D打印機(jī)產(chǎn)品，本實(shí)用新型的有益效果在于，傳統(tǒng)3D打印機(jī)在直接輸入三維數(shù)字模型后，需要通過內(nèi)置的電腦系統(tǒng)去進(jìn)行數(shù)字圖形分層離散處理工作，再驅(qū)動相關(guān)裝置制造出實(shí)體產(chǎn)品。而在現(xiàn)實(shí)生活中，個(gè)人電腦是相當(dāng)普及的，這些電腦設(shè)備基本都具有運(yùn)行三維圖形軟件的能力，本實(shí)用新型所述的3D打印機(jī)，就是通過利用人們身邊的個(gè)人電腦，預(yù)先將三維數(shù)字模型進(jìn)行數(shù)字圖形分層離散處理工作，再將這些處理好的分層數(shù)字圖片輸入到3D打印機(jī)中實(shí)現(xiàn)實(shí)體產(chǎn)品的制造。這種全新的理念有助于優(yōu)化和精簡3D打印機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少3D打印機(jī)電腦系統(tǒng)重復(fù)的硬件配置所造成的資源浪費(fèi)，起到大幅降低產(chǎn)品制造成本，提高產(chǎn)品市場競爭力的作用。
[0016]相比于常見的3D打印機(jī)產(chǎn)品，本實(shí)用新型的有益效果還在于，所述的3D打印機(jī)可以廣泛兼容使用由多種圖形設(shè)計(jì)軟件所制作的包括如:BMP、GIF、JPEG、TIFF、PSD、PNG、SVG、DXF等多種類型的數(shù)字圖像格式以及矢量圖形格式文件，因此，設(shè)計(jì)人員不需掌握新的設(shè)計(jì)軟件，而利用自己熟悉的相關(guān)設(shè)計(jì)軟件，即可輕松進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)與三維實(shí)體產(chǎn)品的制造。
[0017]相比于常見的3D打印機(jī)產(chǎn)品，本實(shí)用新型的有益效果還在于，豐富了 3D打印機(jī)數(shù)據(jù)接入接口的種類，可同時(shí)具有無線局域網(wǎng)(WALN)、藍(lán)牙通信(Bluetooth)、通用串行總線(USB)、儲存卡讀卡器(Reader)、串行通信等數(shù)據(jù)接入電路，使更多類型的外接設(shè)備可與3D打印機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0019]圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型投影系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本實(shí)用升降式工作臺臺面結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型光聚合反應(yīng)式3D打印機(jī)，它的儲液槽16通過管道經(jīng)液體泵9連接一填裝有光敏樹脂7的3D打印材料罐8，儲液槽16內(nèi)部安裝有升降式工作臺15，該升降式工作臺15由馬達(dá)10驅(qū)動升降；儲液槽16上方設(shè)有投影系統(tǒng)12及位置傳感器13，所述的投影系統(tǒng)12分兩路分別連接數(shù)字圖形驅(qū)動器I及光源驅(qū)動電路2，數(shù)字圖形驅(qū)動器I分別連接輸出接入/儲存電路3及中央處理器4，所述的中央處理器4分別連接光源驅(qū)動電路2、控制面板5、液體泵9、馬達(dá)10及位置傳感器13。
[0023]如圖2所示，所述的投影系統(tǒng)12是在殼體1207內(nèi)安裝有L形的光線屏蔽組件1205，光線屏蔽組件1205對固化光源1202所產(chǎn)生固化光線1210能高效利用，并對外部干擾光線和污染物進(jìn)行屏蔽。光線屏蔽組件1205的頭部安裝有固化光源1202，固化光源1202的前端安裝有聚光裝置1203，固化光源1202后方的光線屏蔽組件1205內(nèi)安裝有均光裝置1204，均光裝置1204采用菲涅爾透鏡設(shè)計(jì)，利用其光線干涉及擾射原理，以解決聚光裝置1204所投射出的固化光線1210光束其中心部分與邊緣部分光強(qiáng)度不均勻，而導(dǎo)致3D打印產(chǎn)品的生產(chǎn)品質(zhì)問題。光線屏蔽組件1205的拐角處設(shè)有反射式成像裝置1206，反射式成像裝置1206的底部設(shè)有伸出殼體1207外的投影鏡頭1208，投影鏡頭1208通過其焦距調(diào)節(jié)功能，將反射式成像裝置1206提供的圖形光影1209精確的投射到儲液槽16內(nèi)的光敏樹脂7表面，實(shí)現(xiàn)3D打印產(chǎn)品14的制造。
[0024]所述的固化光源1202的外端安裝有散熱裝置1201，以達(dá)到降低固化光源1202工作溫度的目的。所述的固化光源1202為半導(dǎo)體發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光二極管、金屬鹵素?zé)艋驘o極燈等能夠產(chǎn)生UV (紫外)光或IR(紅外)光的光電器件。
[0025]所述的光源驅(qū)動電路2受中央處理器4控制，在接受中央處理器4發(fā)給的指令后，調(diào)整其內(nèi)部的工作狀態(tài)，以調(diào)整其輸出功率和啟/停時(shí)間，以驅(qū)動與之相連的固化光源1202工作。
[0026]所述的光源驅(qū)動電路2，將針對3D打印機(jī)所配置不同類型的固化光源，光源驅(qū)動電路2將采用不同的設(shè)計(jì)原理以及電路實(shí)現(xiàn)方式。
[0027]所述的反射式成像裝置1206與所述的數(shù)字圖形驅(qū)動器I連接。
[0028]所述的反射式成像裝置1206主要采用LCOS (硅基液晶)技術(shù)，以及DMD (數(shù)字微鏡)技術(shù)。
[0029]所述的數(shù)字圖形驅(qū)動器I受中央處理器4控制，通過讀取與之相連的數(shù)據(jù)接入/儲存電路3所傳送的數(shù)位圖畫文件，將數(shù)位圖畫文件轉(zhuǎn)換成為反射式成像裝置1206可以工作的數(shù)字信號，在接受中央處理器4指令后，控制每幀數(shù)位圖畫文件的連續(xù)播放時(shí)間，并按順序不斷切換數(shù)位圖畫文件內(nèi)容，以驅(qū)動反射式成像裝置1206工作。
[0030]所述的數(shù)據(jù)接入/儲存電路3主要由數(shù)據(jù)儲存裝置與數(shù)據(jù)接入電路所組成，而數(shù)據(jù)接入電路主要采用目前被廣泛應(yīng)用的如:無線局域網(wǎng)WALN、藍(lán)牙通信Bluetooth、通用串行總線USB、儲存卡讀卡器Reader、串行通信等技術(shù)。
[0031]所述的控制面板5與所述的中央處理器4相連，通過相互間的數(shù)據(jù)交換，通過控制面板5的顯示屏以及指示燈顯示3D打印機(jī)的工作狀態(tài)信息功能，以及通過控制面板5的操作鍵向中央處理器4下達(dá)各種工作指令。
[0032]所述的位置傳感器13與所述的中央處理器4相連，通過產(chǎn)生感測信號1301，測量儲液槽16中光敏樹脂7的液面高度位置，是否與投影鏡頭1208投射出的光固化圖形1209為同一個(gè)聚焦位置，通過測量液面高度后發(fā)出指令給中央處理器4，中央處理器4通過驅(qū)動與之相連的液體泵9工作，將3D打印材料罐8中的光敏樹脂7輸送給儲液槽16，以調(diào)整儲液槽16中光敏樹脂7的液面高度位置。
[0033]所述的馬達(dá)10與所述的中央處理器4相連，而馬達(dá)10又與升降式工作臺15相連，驅(qū)動升降式工作臺15上下移動。
[0034]如圖3所示，所述的升降式工作臺15安裝于儲液槽16內(nèi)的底部，而升降式工作臺15的臺面1502具有防沾黏功能，以便于3D打印產(chǎn)品14在制作完成后能方便的取出，并在所述臺面1502上設(shè)計(jì)有開孔1501，以便于光敏樹脂的上下流動。
[0035]所述的電源電路系統(tǒng)6為一種具有多路獨(dú)立輸出能力的開關(guān)電源裝置，它為3D打印機(jī)的各個(gè)用電期間提供穩(wěn)定的電能供應(yīng)，以及各種安全保護(hù)功能。
[0036]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種光聚合反應(yīng)式3D打印機(jī)，其特征在于:儲液槽(16)通過管道經(jīng)液體泵(9)連接一填裝有光敏樹脂(7)的3D打印材料罐(8)，儲液槽(16)內(nèi)部安裝有升降式工作臺(15)，該升降式工作臺(15)由馬達(dá)(10)驅(qū)動升降； 儲液槽(16)上方設(shè)有投影系統(tǒng)(12)及位置傳感器(13)，所述的投影系統(tǒng)(12)分兩路分別連接數(shù)字圖形驅(qū)動器(I)及光源驅(qū)動電路(2)，數(shù)字圖形驅(qū)動器(I)分別連接輸出接入/儲存電路(3 )及中央處理器(4 )，所述的中央處理器(4 )分別連接光源驅(qū)動電路(2 )、控制面板(5)、液體泵(9)、馬達(dá)(10)及位置傳感器(13)。
2.如權(quán)利要求1所述的光聚合反應(yīng)式3D打印機(jī)，其特征在于:所述的投影系統(tǒng)(12)是在殼體(1207)內(nèi)安裝有L形的光線屏蔽組件(1205)，光線屏蔽組件(1205)的頭部安裝有固化光源(1202)，固化光源(1202)的前端安裝有聚光裝置(1203)，固化光源(1202)后方的光線屏蔽組件(1205)內(nèi)安裝有均光裝置(1204)，光線屏蔽組件(1205)的拐角處設(shè)有反射式成像裝置(1206 )，反射式成像裝置(1206 )的底部設(shè)有伸出殼體(1207 )外的投影鏡頭(1208)。
3.如權(quán)利要求2所述的光聚合反應(yīng)式3D打印機(jī)，其特征在于:所述的固化光源(1202)的外端安裝有散熱裝置(1201 )。
4.如權(quán)利要求2或3所述的光聚合反應(yīng)式3D打印機(jī)，其特征在于:所述的固化光源(1202)為半導(dǎo)體發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光二極管、金屬鹵素?zé)艋驘o極燈。
5.如權(quán)利要求2所述的光聚合反應(yīng)式3D打印機(jī)，其特征在于:所述的固化光源(1202)與光源驅(qū)動電路(2 )連接，反射式成像裝置(1206 )與數(shù)字圖形驅(qū)動器(I)連接。
6.如權(quán)利要求1所述的光聚合反應(yīng)式3D打印機(jī)，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)接入/儲存電路(3)由數(shù)據(jù)儲存裝置與數(shù)據(jù)接入電路所組成。
7.如權(quán)利要求1所述的光聚合反應(yīng)式3D打印機(jī)，其特征在于:所述的升降式工作臺(15)的臺面(1502)上設(shè)有開孔(1501)。
【文檔編號】B29C67/00GK204136439SQ201420647717
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】吉慶貴 申請人:吉慶貴