一種光固化3d打印機的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種3D打印機，特別是涉及一種光固化3D打印機。
【背景技術】
[0002]光固化3D打印精度高，并且成型后表面效果好，可以滿足很多領域的應用，如航空航天、建筑、醫療、模具制造等等，因此越來越受到人們的重視。根據打印時成型板運動方向的不同，光固化3D打印機可以分為兩種:一種是上升式打印，即打印時光線從樹脂槽底部穿過將樹脂固化，固化好一層后成型板會向上升高一定高度再固化下一層，直到打印完成。另一種是下沉式打印，即打印時光線從上面照射樹脂液面，使上表面的一層樹脂固化，然后成型板會下沉一定高度再固化下一層直到打印完成。采用上升式打印的光固化3D打印機結構一般都很緊湊，體積也很小巧，但是每固化一層都要把固化好的樹脂從樹脂槽底部剝離下來，所以在樹脂槽底部都會設有離型膜。由于氣壓和分子引力的作用，打印的面積較大時，剝離起來還是會比較困難，而且離型膜經過反復剝離后會失效，隨時可能造成打印失敗，使打印機的可靠性下降。由于離型膜容易損壞失效，所以需要經常更換樹脂槽，造成打印成本大大增高。采用下沉式打印的光固化3D打印機需要有龐大的樹脂槽，需要有對樹脂液面進行整平的機構，有的還要配置真空栗、液栗等輔助系統，導致設備結構復雜、笨重、功耗大及造價尚等缺點。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為解決現有技術的不足，提供一種可靠性好，無需離型膜，同時結構緊湊，可小型化，制造成本低，適合大范圍推廣使用的高精度光固化3D打印機。
[0004]為了達到上述目的，本發明的光固化3D打印機，包括光源、成型平臺、樹脂整平機構、樹脂液位平衡機構、樹脂升降平臺、樹脂槽、樹脂溫控器、打印控制系統、機架、保護罩，其特征是:光源設置在機架頂部，樹脂升降平臺設置在機架底部，樹脂槽放置在樹脂升降平臺上，成型平臺或樹脂整平機構設置在光源與樹脂升降平臺之間，打印控制系統連接光源、成型平臺、樹脂整平機構、樹脂升降平臺或樹脂溫控器。
[0005]所述的光固化3D打印機，其特征是:
[0006]所述的光源是DLP投影機或者是設有掃描振鏡的激光器;DLP投影機或者激光器發出的光可以固化光敏樹脂；
[0007]所述的成型平臺設有電機A、豎直導軌、升降支架、成型板，電機A和豎直導軌分別安裝在機架上，電機A輸出端連接升降支架，升降支架安裝在豎直導軌上，成型板連接升降支架，成型板設有網孔;成型平臺的升降支架和成型板可沿豎直導軌運動并受控于打印控制系統；
[0008]所述的樹脂整平機構設有調平支架、電機B、水平導軌、滑車、整平橫梁、調平板、整平頭，整平頭安裝在調平板上，調平板安裝在整平橫梁上，整平橫梁安裝在滑車上，滑車安裝在水平導軌上，水平導軌安裝在調平支架上，調平支架安裝在機架上，電機B輸出端連接滑車;樹脂整平機構的滑車、整平橫梁、調平板和整平頭可以沿水平導軌運動并受控于打印控制系統；
[0009]所述的樹脂液位平衡機構設有浸液桿，浸液桿的一端連接繩子一頭，繩子另一頭通過變向機構連接到升降支架，浸液桿豎直懸掛在樹脂槽內部或上方;繩子可以由鏈條、鋼索或皮帶代替;變向機構是指可以改變繩子方向的機構，簡單一點的可以是一個固定的鉤子，高級一點可以是定滑輪，打印時升降支架下沉同時通過繩子帶動浸液桿上升；
[0010]所述的樹脂升降平臺設有升降控制器、升降板、支撐軸、螺紋軸套，支撐軸設有螺紋;升降控制器連接支撐軸，支撐軸連接螺紋軸套，螺紋軸套固定在升降板下方;或者，升降控制器連接螺紋軸套，螺紋軸套連接支撐軸，支撐軸固定在升降板下方;樹脂升降平臺需要精確調整樹脂槽的高度，其作用是在打印開始前調整好升降高度使樹脂槽內的樹脂液面與成型板上表面在同一高度；
[0011 ]所述的樹脂槽是上面開口的容器；
[0012]所述的樹脂溫控器是設有自限溫PTC電熱元件的電加熱器;或者是設有測溫元件并連接打印控制器的電加熱器;或者是設有控溫器的電加熱器;控制樹脂溫度在10_120°C范圍內，使樹脂在冬季也適合光固化打印；
[0013]所述的打印控制系統設有電源、操控界面、打印控制器、限位開關，或者還設有照明燈、測溫器;電源的輸出端為3-36V的直流電，輸入端連接交流電，輸出端連接操控界面或打印控制器;限位開關的數量至少是2個，分別設在成型平臺和樹脂整平機構；照明燈或測溫器可以設在本發明的機臺上，或者是借用外界具有相關功能的設備，如手電筒或手持式紅外測溫器；
[0014]所述的機架底部設有水平調節腳;用來調整機臺使成型板與樹脂液面水平；
[0015]所述的保護罩設有門或窗;保護罩的作用主要是防止外界光線對樹脂造成影響，另外還有控溫、防塵作用。
[0016]所述的光固化3D打印機，其特征是:
[0017]所述的成型平臺，電機A是輸出端設有絲桿的步進電機，電機A輸出端通過消間隙螺母連接升降支架，升降支架通過直線軸承安裝在豎直導軌上，升降支架設有定位孔，定位孔下方設有磁鐵，成型板下方設有與升降支架上的定位孔相匹配的鐵磁性凸臺，成型板經定位孔下方磁鐵吸引鐵磁性凸臺連接升降支架;通過磁鐵吸引連接的成型板可以很方便地從升降支架上取下來或安裝上；
[0018]所述的樹脂整平機構，整平頭是單層塑料片或者是多層塑料片疊加在一起，或者整平頭是橫截面為V型的橡膠片或硅膠片，調平板通過螺絲和彈簧安裝在整平橫梁上，調平支架通過螺絲和彈簧安裝在機架上；電機B是輸出端設有減速齒輪箱B的步進電機，通過連桿連接滑車;或者，電機B是輸出端設有同步輪的步進電機，通過同步帶連接滑車;可以通過轉動螺絲來調節整平頭與成型板之間的距離，并確保整平頭下沿與成型板平行；電機B設有減速齒輪箱B可以提供更大的輸出扭力；
[0019]所述的樹脂液位平衡機構，變向機構是設置在機架或豎直導軌頂端的定滑輪;浸液桿的長度范圍是樹脂槽容納樹脂時樹脂液位值的0.5-1.5倍，其橫截面積范圍是樹脂液面處升降支架橫截面積的0.5-1.5倍;樹脂液面處浸液桿的截面積與升降支架截面積相等時，升降支架下沉到樹脂里的體積與浸液桿上升到樹脂外的體積相同，樹脂液面高度便會保持恒定，此時豎直方向的打印誤差最小；
[0020]所述的樹脂升降平臺，升降控制器設有減速齒輪箱C和電機C，或者設有旋鈕手柄；支撐軸或螺紋軸套設有同步輪、鏈輪或齒輪，升降控制器與支撐軸或螺紋軸套通過同步帶、鏈條或齒輪連接在一起；
[0021 ]所述的樹脂溫控器，電加熱器設在樹脂槽側壁或者樹脂槽底部；
[0022]所述的打印控制系統，操控界面設有樹脂升降平臺開關、樹脂溫控器開關，或者還設有照明燈開關、電源;打印控制器設有主控板、擴展板、步進電機驅動板，打印控制器的接口包括電源接口、USB接口、步進電機接口、限位開關接口、測溫元件接口、電加熱器接口 ；
[0023]所述的保護罩，其材質是不透光的金屬、塑料或復合材料，或者是半透光的塑料或玻璃。
[0024]所述的光固化3D打印機，其特征是:
[0025]所述的成型平臺，成型板所設的網孔為直徑大于Imm且小于7mm的圓孔；
[0026]所述的樹脂整平機構，整平頭是厚度范圍為0.1-1mm的單層塑料片;或者，整平頭是3層塑料片疊加在一起，中間層塑料片厚度小于0.6mm，兩側的塑料片厚度范圍為0.1-lmm，中間層塑料片比兩側的塑料片下沿凸出塑料片的材質包括ABS、PET、PBT、PVA、PP、PC、PE、PA、PP0、P0M或PU;整平頭的剛性和柔韌性要適中，因此對材料的選擇及厚度要求較高；
[0027]所述的樹脂升降平臺，支撐軸和螺紋軸套共設有4組；
[0028]所述的打印控制系統，照明燈為無紫外線LED燈或設有紫外截止濾光片的LED燈，測溫儀為紅外測溫儀;如果照明燈發出的光含有紫外光，直接照射會引起光敏樹脂固化；
[0029]所述的保護罩，金屬包括:鐵、鋼、鋁合金或銅合金;塑料包括ABS、PP、POM、PMMA或PC;復合材料包括電木或玻璃鋼。
[0030]所述的光固化3D打印機，其特征是:所述的打印控制系統還設有計算機，計算機通過USB接口連接打印控制器，通過HDMI接口、VGA接口或USB接口連接光源，計算機安裝有打印控制軟件。
[0031]本發明采用下沉式打印原理，具備下沉式打印的可靠性好、無需離型膜的優點，與傳統下沉式打印原理的3D打印機相比，具有結構緊湊，可小型化，制造成本低的優勢，適合大范圍推廣使用。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發明實施例的外形示意圖。
[0033]圖2是本發明實施例的整體結構示意圖。
[0034]圖3是本發明實施例的內部整體結構示意圖。
[0035]圖4是本發明實施例的成型平臺和樹脂液位平衡機構示意圖。
[0036]圖5是本發明實施例的成型平臺升降支架與成型板相分離示意圖。
[0037]圖6是本發明實施例的樹脂整平機構示意圖。
[0038]圖7是本發明實施例的樹脂升降平臺示意圖。
【具體實施方式】
[0039]附圖標記說明:光源1、成型平臺2、樹脂整平機構3、樹脂液位平衡機構4、樹脂升降平臺5、樹脂槽6、樹脂溫控器7、打印控制系統8、機架9、保護罩1、DLP投影機11，電機A 21、豎直導軌22、升降支架23、成型板24、絲桿25、消間隙螺母26、直線軸承27、磁鐵28、鐵磁性凸臺29、調平支架301、電機B 302、水平導軌303、滑車304、整平橫梁305、調平板306、整平頭307、螺絲308、彈簧309、螺絲310、彈簧311、減速齒輪箱B312、連桿313、浸液桿41、繩子42、定滑輪43、升降控制器51、升降板52、支撐軸53、螺紋軸套54、減速齒輪箱C 55、電機C 56、同步輪57、同步帶58、電源81、操控界面82、打印控制器83、水平調節腳91。
[0040]本發明光固化3D打印機的實施例包括光源1、成型平臺2、樹脂整平機構3、樹脂液位平衡機構4、樹脂升降平臺5、樹脂槽6、樹脂溫控器7、打印控制系統8、機架9、保護罩10，光源I設置在機架9頂部，樹脂升降平臺