一種3d列印裝置製造方法
2023-05-10 14:22:16 1
一種3d列印裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種3D列印裝置，包括底座，設置在底座內的曝光機構、控制機構，以及設置在底座上的印表機構，其中，所述印表機構包括模組、滑動安裝在模組上的列印平臺，以及位於模組底端的斜拔組件；所述斜拔組件包括固定安裝在底座上端的安裝支架，以及通過連接件與安裝支架活動連接的支撐框，支撐框上安裝有樹脂框，支撐框與連接件相對的側邊底部進一步設有一拉杆，拉杆與驅動電機相連，所述曝光機構包括投影儀，投影儀的投影鏡頭位於樹脂框的下方，上述3D列印裝置採用從下而上曝光，使固化層中間不會因為表面張力而凸起，保證其平整性；採用斜拔組件，可以大幅度提高樹脂框透明底板上薄膜的使用壽命。
【專利說明】一種3D列印裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種3D列印裝置，屬於列印設備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]3D列印裝置又稱三維印表機，是一種採用累積製造技術(即快速成形技術)的機器，它的原理是把數據和原料放進3D印表機中，機器按照程序把產品一層層造出來。目前，3D列印裝置較為常見的是採用SLA立體印刷(又稱立體光刻、光造型)，具體工作方式主要分為以下兩種:
[0003]1、液槽中盛滿液態光固化樹脂，在一定劑量的光波照射下會在設定區域內固化，成型開始時，工作平臺在液面下，聚焦後的雷射在液面上按計算機的指令照射。當一層照射完成後被照射的地方就同時固化(面成型技術是整個截面同時固化)，未被照射的地方仍然是液態樹脂。然後升降架帶動平臺再下降一層高度，上面又布滿一層樹脂，以便進行第二層照射，新固化的一層牢固地粘在前一層上，如此重複直到3D物品製作完成。這種結構的3D列印裝置固化時，因為固化層上表面沒有任何阻擋，很容易因為固化層表面張力出現中間凸起的現象，進而影響3D物品的列印質量；
[0004]2、液槽中盛滿液態光固化樹脂，在一定劑量的光波照射下會在設定區域內固化，成型開始時，工作平臺在液面上，其下表面與液槽底部透明底板上表面的間距為單層列印的厚度，聚焦後的雷射在液面下按計算機的指令照射，當一層照射完成後被照射的地方就同時固化(面成型技術是整個截面同時固化)，未被照射的地方仍然是液態樹脂。然後平移工作平臺(從照射平臺移到換位平臺，其中，換位平臺低於照射平臺)，使緊貼於液槽底部的固化層完全脫離，然後升降架帶動工作平臺再上升一層高度，上面又布滿一層樹脂，以便進行第二層照射，新固化的一層牢固地粘在前一層上，如此重複直到3D物品製作完成。這種結構的3D列印裝置固化時，因為固化層與液槽底部透明底板的張力很大，列印平臺無法垂直拉起，進而需要兩個具有一定高度落差的平面進行平移，導致液槽平面面積較大，既佔用空間又浪費液態光固化樹脂，而且重複平移，使照射平臺的透明底板上表面的膜因為摩擦力很容易損壞，壽命較短，一般只能列印8000-10000個層次就必須更換，既增加了更換工序又大幅度增加了列印成本。
[0005]有鑑於此，本發明人對此進行研究，專門開發出一種3D列印裝置，本案由此產生。實用新型內容
[0006]本實用新型的目的是提供一種3D列印裝置，具有列印質量好、使用壽命長、體積小且操作簡單等特點。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型的解決方案是:
[0008]一種3D列印裝置，包括底座，設置在底座內的曝光機構、控制機構，以及設置在底座上的印表機構，其中，所述印表機構包括模組、滑動安裝在模組上的列印平臺，以及位於模組底端的斜拔組件；所述斜拔組件包括固定安裝在底座上端的安裝支架，以及通過連接件與安裝支架活動連接的中空支撐框，所述支撐框上安裝有用於盛放列印溶液的樹脂框，所述樹脂框的底部為透明底板，所述支撐框與連接件相對的側邊底部進一步設有一拉杆，拉杆與驅動電機相連，通過拉杆的上升或下降可以使支撐框沿著連接件轉動；所述曝光機構包括投影儀，投影儀的投影鏡頭位於樹脂框的下方，且正對樹脂框的透明底板。
[0009]作為優選，所述模組上設有一縱向絲扛，列印平臺與絲扛相連，絲扛底部與絲扛電機相連，通過絲扛電機驅動絲扛轉動，進而使列印平臺在模組上上下滑動。
[0010]作為優選，所述斜拔組件的連接件為轉軸或者合頁。
[0011 ] 作為優選，所述支撐框的兩側設有導向槽，樹脂框的底部設有對應的導向筋，通過導向槽和導向筋的配合，使樹脂框可以沿導向槽滑入或滑出支撐框。
[0012]作為優選，所述拉杆的底端設有一限位傳感器，拉杆的中間部位設有一限位擋板，拉杆頂端與支撐框固定連接，下端穿過安裝支架的限位孔，限位擋板位於限位孔的下方，當拉杆底部到達限位傳感器時，驅動電機停止工作，阻止支撐框的進一步下轉，當限位擋板上表面接觸到限位孔下表面邊緣時，驅動電機也停止工作，阻止支撐框的進一步上轉。
[0013]作為優選，所述投影儀採用DLP投影儀。
[0014]作為優選，上述控制機構包括用於控制整個3D列印裝置各個機構動作的中央控制單元，和安裝在底座外殼上的數個控制按鈕。
[0015]作為優選，所述3D列印裝置進一步包括一可升降的外罩機構，所述外罩機構包括外罩，支撐外罩的支撐杆和驅動外罩升降的伸縮杆，支撐杆和伸縮杆分別安裝在模組的兩側，其中，支撐杆通過滑塊與模組上對應的滑動導軌相連，使支撐杆可以沿著模塊導軌自由移動，伸縮杆的底部設有伸縮杆驅動電機，控制機構通過伸縮杆驅動電機控制伸縮杆的上升或下降。
[0016]作為優選，所述外罩米用橘黃色亞克力玻璃外罩。
[0017]與現有技術相比，採用上述結構的3D列印裝置具有如下幾個優點:
[0018]1、採用從下而上曝光，列印平臺固化時下表面與樹脂框底緊密貼合，使固化層中間不會因為表面張力而凸起，保證其平整性，進而保證列印質量；
[0019]2、採用斜拔組件，通過一側緩慢下拉，使固化層與樹脂框底部完全脫離，不需要平移增加樹脂框的平面面積，而且也不會因為平移產生摩擦力，可以大幅度提高樹脂框透明底板上薄膜的使用壽命，一般一個樹脂框可以列印40-50萬次。
[0020]以下結合附圖及具體實施例對本實用新型做進一步詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本實施例的3D列印裝置立體結構圖；
[0022]圖2為本實施例的3D列印裝置立體結構圖(去除外罩)；
[0023]圖3為圖2的3D列印裝置內部結構示意圖(右視)；
[0024]圖4為圖2的3D列印裝置內部結構示意圖(正視)；
[0025]圖5為斜拔組件結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]如圖1-4所示，一種3D列印裝置，包括底座I，設置在底座I內的曝光機構、控制機構，以及設置在底座上的印表機構3，其中，所述印表機構3包括模組31、滑動安裝在模組31上的列印平臺32，以及位於模組31底端的斜拔組件33 ;所述模組31上設有一縱向絲扛34，列印平臺32與絲扛34相連，絲扛34底部與絲扛電機相連，通過絲扛電機驅動絲扛34轉動，進而使列印平臺32在模組31上上下滑動。所述曝光機構包括投影儀2，所述投影儀2採用DLP投影儀。
[0027]上述控制機構包括用於控制整個3D列印裝置各個機構動作的中央控制單元，和安裝在底座外殼上的數個控制按鈕4。
[0028]在本實施例中，所述3D列印裝置進一步包括一可升降的外罩機構5，所述外罩機構5包括外罩51,支撐外罩的支撐杆52和驅動外罩升降的伸縮杆53,支撐杆52和伸縮杆53分別安裝在模組31的兩側，其中，支撐杆52通過滑塊54與模組31上對應的滑動導軌35相連，使支撐杆52可以沿著模塊導軌35自由移動，伸縮杆53的底部設有伸縮杆驅動電機，控制機構通過伸縮杆驅動電機控制伸縮杆的上升或下降。所述外罩51採用橘黃色亞克力玻璃外罩，外罩形狀正方形，簡單大氣，而且，塑料件外殼裝配使用拼接結構，可以簡易安裝。
[0029]如圖5所示，所述斜拔組件33包括固定安裝在底座上端的安裝支架331，以及通過連接件與安裝支架331活動連接的支撐框332，所述支撐框332上安裝有用於盛放列印溶液的樹脂框333，其中，支撐框332為中空結構，所述樹脂框333的底部為透明底板，透明底板可以採用上表面塗覆有薄膜的玻璃或者有一定硬度的塑料膜，投影儀2的投影鏡頭位於樹脂框333的下方，且正對樹脂框333的透明底板。支撐框332中間的通孔以及樹脂框333的透明底板可以為圓形或方形，其最小直徑或距離必須大於被列印的3D物品的最大橫截面尺寸，這樣才能保證投影儀2的光穿過斜拔組件33投射到列印平臺32上，而不會被支撐框332和透明底板遮擋。上述連接件為轉軸或者合頁，在本實施例中，所述連接件為轉軸334，所述支撐框332與轉軸334相對的側邊底部進一步設有一拉杆335，拉杆335與驅動電機相連，通過拉杆335的上升或下降可以使支撐框沿著轉軸334轉動。所述拉杆335的底端設有一限位傳感器，拉杆335的中間部位設有一限位擋板336，拉杆335頂端與支撐框332固定連接，下端穿過安裝支架331的限位孔337，限位擋板336位於限位孔337的下方，當拉杆335底部到達限位傳感器時，驅動電機停止工作，阻止支撐框332的進一步下轉，當限位擋板336上表面接觸到限位孔337邊緣時，驅動電機也停止工作，阻止支撐框332的進一步上轉。限位擋板336主要為輔助作用，驅動電機本身會根據設定的要求在支撐框332恢復到水平位置時停止轉動，通過限位擋板336的設置可以進一步保證支撐框332上升到超出高度。通過限位傳感器和限位擋板336的設定，可以精確保證斜拔組件33的傾斜角度，限位傳感器和限位擋板336也可以設置在斜拔組件33的其他位置，只要能保證通過斜拔組件33在規定行程內轉動即行。
[0030]為方便樹脂框333內列印液體的添加和倒出，本實用新型所述的樹脂框333採用抽拉式安裝，所述支撐框332的兩側設有導向槽338，樹脂框333的底部設有對應的導向筋339，通過導向槽338和導向筋339的配合，使樹脂框333可以沿導向槽338滑入或滑出支撐框332。
[0031]上述3D列印裝置的列印方法，包括如下步驟:
[0032]步驟1:首先，通過底座I外殼上的控制按鈕4，驅動伸縮杆53，使外罩51沿伸縮杆53上升，在樹脂框333內倒入列印溶液，同時開啟曝光機構進入預熱狀態；
[0033]步驟2:通過控制按鈕4，使外罩51下降，外罩51底部與底座I相接觸，進而使整個列印過程在外罩51內完成，防止光、風、灰塵等影響列印質量；
[0034]步驟3、通過控制按鈕4使曝光機構和印表機構3開始工作，列印平臺32下降至樹脂框333底部，此時，列印平臺32下表面與樹脂框333底部透明底板上表面的間距為單層列印的厚度，投影儀2通過透明底板向列印平臺32投射投影圖像，使投影範圍內的列印溶液固化並粘貼在列印平臺32上；
[0035]步驟4:投影結束後，斜拔機構33的拉杆335開始動作，將支撐框332向下拉的同時，樹脂框333也隨之下降，固化層在下拉一側開始脫離透明底板，空氣緩慢進入，當拉杆335底部到達限位傳感器時，驅動電機停止工作，此時列印平臺32的整個固化層與透明底板完全脫離，列印平臺32緩慢上升，拉杆335在驅動電機的作用下也緩慢上升，當支撐框332和樹脂框333恢復到水平位置時，，驅動電機停止工作，此時，限位擋板336上表面與限位孔337下表面相接觸；
[0036]步驟5:列印平臺32再次下降，此時，列印平臺32已固化的列印溶液(即固化層)下表面與樹脂框333底部透明底板上表面的間距為單層列印的厚度，重複步驟3和4，直至3D物品列印完成；
[0037]步驟6:3D物品列印結束後，通過控制按鈕4使外罩51上升，取出3D物品，整個列印過程結束。
[0038]上述實施例和圖式並非限定本實用新型的產品形態和式樣，任何所屬【技術領域】的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本實用新型的專利範疇。
【權利要求】
1.一種3D列印裝置，其特徵在於:包括底座，設置在底座內的曝光機構、控制機構，以及設置在底座上的印表機構，其中，所述印表機構包括模組、滑動安裝在模組上的列印平臺，以及位於模組底端的斜拔組件；所述斜拔組件包括固定安裝在底座上端的安裝支架，以及通過連接件與安裝支架活動連接的中空支撐框，所述支撐框上安裝有用於盛放列印溶液的樹脂框，所述樹脂框的底部為透明底板，所述支撐框與連接件相對的側邊底部進一步設有一拉杆，拉杆與驅動電機相連，通過拉杆的上升或下降可以使支撐框沿著連接件轉動；所述曝光機構包括投影儀，投影儀的投影鏡頭位於樹脂框的下方，且正對樹脂框的透明底板。
2.如權利要求1所述的一種3D列印裝置，其特徵在於:所述模組上設有一縱向絲扛，列印平臺與絲扛相連，絲扛底部與絲扛電機相連，通過絲扛電機驅動絲扛轉動，進而使列印平臺在模組上上下滑動。
3.如權利要求1所述的一種3D列印裝置，其特徵在於:所述斜拔組件的連接件為轉軸或者合頁。
4.如權利要求1所述的一種3D列印裝置，其特徵在於:所述支撐框的兩側設有導向槽，樹脂框的底部設有對應的導向筋，通過導向槽和導向筋的配合，使樹脂框可以沿導向槽滑入或滑出支撐框。
5.如權利要求1所述的一種3D列印裝置，其特徵在於:所述拉杆的底端設有一限位傳感器，拉杆的中間部位設有一限位擋板，拉杆頂端與支撐框固定連接，下端穿過安裝支架的限位孔，限位擋板位於限位孔的下方，當拉杆底部到達限位傳感器時，驅動電機停止工作，阻止支撐框的進一步下轉，當限位擋板上表面接觸到限位孔下表面邊緣時，驅動電機也停止工作，阻止支撐框的進一步上轉。
6.如權利要求1所述的一種3D列印裝置，其特徵在於:所述投影儀採用DLP投影儀。
7.如權利要求1所述的一種3D列印裝置，其特徵在於:所述控制機構包括用於控制整個3D列印裝置各個機構動作的中央控制單元，和安裝在底座外殼上的數個控制按鈕。
8.如權利要求1所述的一種3D列印裝置，其特徵在於:所述3D列印裝置進一步包括一可升降的外罩機構，所述外罩機構包括外罩，支撐外罩的支撐杆和驅動外罩升降的伸縮杆，支撐杆和伸縮杆分別安裝在模組的兩側，其中，支撐杆通過滑塊與模組上對應的滑動導軌相連，使支撐杆可以沿著模塊導軌自由移動，伸縮杆的底部設有伸縮杆驅動電機，控制機構通過伸縮杆驅動電機控制伸縮杆的上升或下降。
9.如權利要求8所述的一種3D列印裝置，其特徵在於:所述外罩採用橘黃色亞克力玻璃外罩。
【文檔編號】B29C67/00GK204183910SQ201420627342
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月27日 優先權日:2014年10月27日
【發明者】張靖, 金良, 曾祥偉, 陳明, 金傑, 傅志強, 金偉剛 申請人:東莞智維立體成型股份有限公司