CN206011737U - 一种基于ldi技术的激光3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于LDI技术的激光3D打印机，包括机体、LDI激光扫描装置、刮板、升降台和Y轴运动模组；升降台固定在机体的后立板上；刮板由刮板电机驱动，所述刮板电机固定于机体的平面工作板一侧，Y轴运动模组固定在机体的平面工作板的另一侧；LDI激光扫描装置和刮板均滑动固定于平面工作板上；本实用新型公开的基于LDI技术的激光3D打印机，相比于传统的DLP或者SLA光固化3D打印机具有成本低、固化速度快、打印精度高、打印尺寸大的优点；具有良好的市场应用价值。

Description

一种基于LDI技术的激光3D打印机

技术领域

本实用新型涉及一种3D打印设备，尤其涉及一种基于LDI技术的激光3D打印机。

背景技术

传统光固化3D打印技术一般分为两种：SLA（Stereo lithography Appearance）光固化技术和DLP（Digital Light Processing）光固化。

SLA光固化是用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。SLA是最早实用化的快速成形技术，采用液态光敏树脂原料，其工艺过程是：首先，通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动；其次，激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；然后，升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型，最后，将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。SLA技术主要用于制造多种模具、模型等；还可以在原料中通过加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形具有成形精度较高、机械运动部件少的特点。但SLA同时又存在着不足，如成型面积较小、设备造价昂贵、打印速度慢等。

DLP原理基本与SLA相同，只不过每次固化成型一个面，这使得成型速度大大提升。DLP内部的主要部件为UV光源投影仪，因此投影仪的精度决定了产品的精度，投影仪的分辨率决定了设备的成型面积。DLP光固化3D打印机与SLA光固化3D打印机一样成型空间受到很大局限。

综上所述，现有光固化技术存在以下缺陷：由于受成型原理的限制，成型面积一般都较小，一般仅用于珠宝、首饰等产品较小的行业；另外传统的光固化3D打印机成本普遍较高。

现有技术存在缺陷，需要改进。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种打印成本底、固化速度快、打印精度高、打印尺寸大的基于LDI技术的激光3D打印机。

本实用新型提供的技术方案，一种基于LDI技术的激光3D打印机，包括机体、LDI激光扫描装置、刮板、升降台和Y轴运动模组；

升降台固定在机体的后立板上；刮板由刮板电机驱动，所述刮板电机固定于机体的平面工作板一侧，Y轴运动模组固定在机体的平面工作板的另一侧；LDI激光扫描装置和刮板均滑动固定于平面工作板上。

优选地，所述机体包括外机体、第一导轨、第二导轨、第三导轨和树脂槽；所述树脂槽设置在机体的平面工作板中间开设的方形槽中，所述平面工作板上的方形槽外边两侧分别设置两个对称的第一导轨，所述两个第一导轨外侧分别设置两个对称的第二导轨，所述第三导轨固定于机体的后立板竖梁上；所述刮板固定于第一导轨上，所述LDI激光扫描装置固定于第二导轨上，所述升降台固定于第三导轨上。

优选地，所述LDI激光扫描装置包括LDI激光扫描器、扫描支架、支撑座和第二滑块；所述LDI激光扫描器固定于门形扫描支架上边框内侧中部；所述支撑座固定于扫描支架的侧边框内侧，所述支撑座上设置通孔，用于通过Y轴运动模组，所述支撑座与Y轴丝杠螺母连接；所述扫描支架上固定两个第二滑块，所述两个第二滑块分别固定于扫描支架的两端，所述两个第二滑块分别设置在两个第二导轨上，由Y轴运动模组带动LDI激光扫描装置在第二导轨上做往复运动。

优选地，所述LDI激光扫描装置外固定防护罩，通过螺钉固定于LDI激光扫描装置上。

优选地，所述升降台包括Z轴电机、Z轴联轴器、Z轴轴承部、Z轴丝杠螺母、Z轴滑块、打印平台支架和Z轴滚珠丝杠；所述Z轴电机通过Z轴电机固定座固定在后立板上，所述Z轴电机输出轴上固定Z轴联轴器，Z轴联轴器下方连接Z轴滚珠丝杠，Z轴滚珠丝杠上固定Z轴轴承部，所述Z轴轴承部包括上轴承和下轴承，所述上轴承和下轴承均套于Z轴滚珠丝杠上，并分别固定在Z轴滚珠丝杠的上部和下部，所述上轴承和下轴承均固定在后立板竖梁上，Z轴滚珠丝杠上固定Z轴丝杠螺母，Z轴丝杠螺母固定在打印平台支架的上方，打印平台支架后方固定Z轴滑块，所述Z轴滑块固定于第三导轨上，打印平台支架下方固定打印平台。

优选地，所述打印平台容置于方形槽中，所述打印平台在Z轴滚珠丝杠的带动下实现打印平台在方形槽中的上下运动。

优选地，所述刮板一端设置第一丝杠螺母，用于通过第一滚珠丝杠，所述刮板下部设置两个第一滑块，所述两个第一滑块分别固定于刮板的两端，所述两个第一滑块分别固定在两个第一导轨上。

优选地，所述第一滚珠丝杠固定于刮板电机的输出轴上，所述刮板电机通过刮板电机固定座固定于平面工作板上。

优选地，所述Y轴运动模组包括Y轴电机、Y轴联轴器、Y轴轴承和Y轴滚珠丝杠；所述Y轴电机通过Y轴电机固定座固定在平面工作板上，Y轴电机输出轴连接Y轴联轴器，所述Y轴联轴器与Y轴滚珠丝杠连接，所述Y轴滚珠丝杠上固定Y轴轴承，所述Y轴轴承包括前轴承和后轴承，所述前轴承和后轴承均套在Y轴滚珠丝杠上，并分别固定在Y轴滚珠丝杠的前端和后端，所述前轴承和后轴承均固定在平面工作板上，Y轴滚珠丝杠中间设置Y轴丝杠螺母。

相对于现有技术的有益效果，本实用新型提供的基于LDI技术的激光3D打印机，用激光扫描方法直接将图像在PCB上成像，能够快速完成单层固化，且Y轴方向尺寸进一步扩大；相比于传统的DLP或者SLA光固化3D打印机具有成本低、固化速度快、打印精度高、打印尺寸大的优点；具有良好的市场应用价值。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步的解释说明；

图1为本实用新型驱动板示意图；

图2为本实用新型数据传输流程图；

图3 为本实用新型整体结构示意图；

图4 为本实用新型机体结构示意图；

图5 为本实用新型LDI激光扫描装置结构示意图；

图6 为本实用新型LDI原理简图；

图7 为本实用新型刮板电机结构示意图；

图8 为本实用新型升降台结构示意图；

图9 为本实用新型刮板结构示意图；

图10 为本实用新型Y轴运动模组结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。

下面结合附图对本实用新型做进一步的解释说明。

如何图1到10所示，为本实用新型整体及部分结构示意图。

如图1所示，为本实用新型驱动板示意图，主控芯片为Arduino2560控制芯片，分别控制Y轴电机601、Z轴电机401、LDI激光扫描器201和刮板电机301，并设置有I/O接口控制其他外设，例如限位开关、温度传感器和加热管。主板通过USB接收从上机位传输的G代码以驱动设备运行。

如图2所示，为本实用新型数据传输流程图，在计算机终端将三维模型转换为AMF格式或STL格式文件后，导入Cura或Slic3等切片软件中，通过设置参数进行切片，生成SVG代码，然后再通过上位机转换为可被执行的G代码，即可实现激光快速扫描打印。

如图3和图4所示，一种基于LDI技术的激光3D打印机，包括机体1、LDI激光扫描装置2、刮板501、升降台4和Y轴运动模组6；

升降台4固定在机体1的后立板上；刮板501由刮板电机301驱动，所述刮板电机301固定于机体1的平面工作板一侧，Y轴运动模组6固定在机体1的平面工作板的另一侧；LDI激光扫描装置2和刮板501均滑动固定于平面工作板上。

优选地，所述机体1为激光3D打印机的支撑结构，所述机体1包括外机体101、第一导轨102、第二导轨103、第三导轨105和树脂槽；例如，所述外机体101上后侧设置后立板，所述后立板上中间位置设置有竖梁，所述竖梁高度与后立板高度一致，所述后立板上方设置盖板，所述盖板的大小与外机体101的平面工作的大小相同，用于遮挡上方飘落的灰尘，所述外机体101、后立板和顶板由钣金或铝合金焊接构成。

所述外机体101上表面的平面工作板上开设方形槽104，所述方形槽104设置于竖梁的前端，平面工作板的中间位置，所述方形槽104具有一定的深度，足够固定于升降台4下端的打印平台410上下运动；所述方形槽104内壁边沿上设置树脂槽，所述树脂槽为塑料或玻璃制成，安装于方形槽104内壁边沿上，可以拆卸更换；所述平面工作板上的方形槽104外边两侧分别设置两个对称的第一导轨102，所述两个第一导轨102纵向设置在方形槽104外边两侧，所述两个第一导轨102用于固定刮板501；所述两个第一导轨102外侧分别设置两个对称的第二导轨103，所述两个第二导轨103方向与两个第一导轨102方向相同，所述两个第二导轨103设置用于固定LDI激光扫描装置2；所述第三导轨105固定于机体1的后立板竖梁上，所述升降台4固定于第三导轨105上。

如图5所示，为本实用新型LDI激光扫描装置2结构示意图，所述LDI激光扫描装置2包括LDI激光扫描器201、扫描支架202、支撑座203和第二滑块204；例如，所述扫描支架202设置为门形，为压铸或钣金制成，为LDI激光扫描装置2的支撑部分，所述扫描支架202弯折处设置圆形倒角，所述LDI激光扫描器201设置为扇形，固定于门形扫描支架202上边框内侧中部；所述支撑座203通过压铸或钣金制成，所述支撑座203固定于扫描支架202的侧边框内侧，所述支撑座203上设置通孔，用于通过Y轴运动模组6，所述支撑座203与Y轴丝杠螺母605连接。

所述扫描支架202上固定两个第二滑块204，所述两个第二滑块204分别固定于扫描支架202的两端，所述两个第二滑块204分别固定在两个第二导轨103上，由Y轴运动模组6带动支撑座203，进而带动LDI激光扫描装置2在第二导轨103上做往复运动；所述LDI激光扫描装置2外固定防护罩7，所述防护罩7通过螺钉固定于LDI激光扫描装置2的支架上，用于保护LDI激光扫描装置2不受外界破坏，影响LDI激光扫描器201正常工作；所述防护罩7由压铸件或钣金件制成。

如图8所示，为本实用新型升降台4结构示意图，所述升降台4包括Z轴电机401、Z轴联轴器403、Z轴轴承部、Z轴丝杠螺母405、Z轴滑块406、打印平台支架407和Z轴滚珠丝杠408；所述Z轴电机401通过Z轴电机固定座402固定在后立板上，所述Z轴电机固定座402上设置安装孔，能过螺栓固定于后立板上，所述Z轴电机401输出轴上固定Z轴联轴器403，Z轴联轴器403下方连接Z轴滚珠丝杠408，Z轴滚珠丝杠408上固定Z轴轴承部，所述Z轴轴承部包括上轴承404和下轴承409，所述上轴承404和下轴承409均套于Z轴滚珠丝杠408上，并分别固定在Z轴滚珠丝杠408的上部和下部，所述上轴承404和下轴承409均固定在后立板竖梁上，Z轴滚珠丝杠408上固定Z轴丝杠螺母405，Z轴丝杠螺母405固定在打印平台支架407的上方，打印平台支架407后方固定Z轴滑块406，所述Z轴滑块406固定于第三导轨105上，打印平台支架407下方固定打印平台410。

所述Z轴电机401带动Z轴联轴器403进而带动Z轴滚珠丝杠408，Z轴滚珠丝杠408与Z轴丝杠螺母405配合，实现与Z轴丝杠螺母405相连的打印平台支架407的上下运动，打印平台410随打印平台支架407一起做上下运动，轴承部与第三导轨105用于保障打印平台410实现精确的上下运动，不产生左右的晃动；所述Z轴电机401为步进电机或伺服电机；所述Z轴电机固定座402、打印平台支架407和打印平台410为压铸件或钣金件。

所述打印平台410容置于方形槽104中，所述打印平台410在Z轴滚珠丝杠408的带动下实现打印平台410在方形槽104中的上下运动。

如图9所示，为本实用新型刮板501结构示意图，所述刮板501一端设置第一丝杠螺母502，用于通过第一滚珠丝杠，所述刮板501下部设置两个第一滑块503，所述两个第一滑块503分别固定于刮板501的两端，所述两个第一滑块503分别固定在两个第一导轨102上；刮板电机301通过第一滚珠丝杠带动刮板501，实现刮板501在第一导轨102上往复运动；所述刮板501为压铸、钣金、塑料或者树脂制成的网孔板。

如图7所示，为本实用新型刮板电机301结构示意图，所述第一滚珠丝杠固定于刮板电机301的输出轴上，所述刮板电机301通过刮板电机固定座302固定于平面工作板上，刮板电机301驱动第一丝杠螺母502在第层打印开始前，带动刮板501沿Y轴来回运动一个周期，为每层刮平树脂，使每层打印材料分布更加均匀，提高打印精度；所述刮板电机301为步进电机或伺服电机；所述刮板电机固定座302为压铸件或钣金件。

如图10所示，为本实用新型Y轴运动模组6结构示意图，所述Y轴运动模组6包括Y轴电机601、Y轴联轴器603、Y轴轴承和Y轴滚珠丝杠606；所述Y轴电机601通过Y轴电机固定座602固定在平面工作板上，Y轴电机601输出轴连接Y轴联轴器603，所述Y轴联轴器603与Y轴滚珠丝杠606连接，所述Y轴滚珠丝杠606上固定Y轴轴承，所述Y轴轴承包括前轴承604和后轴承607，所述前轴承604和后轴承607均套在Y轴滚珠丝杠606上，并分别固定在Y轴滚珠丝杠606的前端和后端，所述前轴承604和后轴承607均固定在平面工作板上，Y轴滚珠丝杠606中间设置Y轴丝杠螺母605；所述Y轴电机601为步进电机或伺服电机；所述Y轴电机固定座602为压铸件或钣金件；所述Y轴丝杠螺母605与滚珠丝杠配合带动LDI激光扫描装置2没Y轴往复运动，完成整个界面的固化成型。

如图6所示，为LDI原理简图，六棱镜703固定在微电机的输出轴上，所述微电机在模拟量信号的驱动下以恒定的速度旋转，激光模组701发射激光，主板输出信号在通过TTL调制之后来快速控制激光的通断，从而控制需要成型的截面；所述微电机通过接受模拟信号可调节转速；所述六棱镜703每个面均能反射激光，激光模组701发射激光经过透镜702折射和六棱镜703反射后输出；所述六棱镜703的每个面的扫描区域均为成型界面，多个面叠加曝光即完成单条界面的固化。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于LDI技术的激光3D打印机，其特征在于，包括机体、LDI激光扫描装置、刮板、升降台和Y轴运动模组；

升降台固定在机体的后立板上；刮板由刮板电机驱动，所述刮板电机固定于机体的平面工作板一侧，Y轴运动模组固定在机体的平面工作板的另一侧；LDI激光扫描装置和刮板均滑动固定于平面工作板上。

2.根据权利要求1所述一种基于LDI技术的激光3D打印机，其特征在于，所述机体包括外机体、第一导轨、第二导轨、第三导轨和树脂槽；所述树脂槽设置在机体的平面工作板中间开设的方形槽中，所述平面工作板上的方形槽外边两侧分别设置两个对称的第一导轨，所述两个第一导轨外侧分别设置两个对称的第二导轨，所述第三导轨固定于机体的后立板竖梁上；所述刮板固定于第一导轨上，所述LDI激光扫描装置固定于第二导轨上，所述升降台固定于第三导轨上。

3.根据权利要求2所述一种基于LDI技术的激光3D打印机，其特征在于，所述LDI激光扫描装置包括LDI激光扫描器、扫描支架、支撑座和第二滑块；所述LDI激光扫描器固定于门形扫描支架上边框内侧中部；所述支撑座固定于扫描支架的侧边框内侧，所述支撑座上设置通孔，用于通过Y轴运动模组，所述支撑座与Y轴丝杠螺母连接；所述扫描支架上固定两个第二滑块，所述两个第二滑块分别固定于扫描支架的两端，所述两个第二滑块分别设置在两个第二导轨上，由Y轴运动模组带动LDI激光扫描装置在第二导轨上做往复运动。

4.根据权利要求1所述一种基于LDI技术的激光3D打印机，其特征在于，所述LDI激光扫描装置外固定防护罩，通过螺钉固定于LDI激光扫描装置上。

5.根据权利要求2所述一种基于LDI技术的激光3D打印机，其特征在于，所述升降台包括Z轴电机、Z轴联轴器、Z轴轴承部、Z轴丝杠螺母、Z轴滑块、打印平台支架和Z轴滚珠丝杠；所述Z轴电机通过Z轴电机固定座固定在后立板上，所述Z轴电机输出轴上固定Z轴联轴器，Z轴联轴器下方连接Z轴滚珠丝杠，Z轴滚珠丝杠上固定Z轴轴承部，所述Z轴轴承部包括上轴承和下轴承，所述上轴承和下轴承均套在Z轴滚珠丝杠上，并分别固定在Z轴滚珠丝杠的上部和下部，所述上轴承和下轴承均固定在后立板竖梁上，Z轴滚珠丝杠上固定Z轴丝杠螺母，Z轴丝杠螺母固定在打印平台支架的上方，打印平台支架后方固定Z轴滑块，所述Z轴滑块固定于第三导轨上，打印平台支架下方固定打印平台。

6.根据权利要求5所述一种基于LDI技术的激光3D打印机，其特征在于，所述打印平台容置于方形槽中，所述打印平台在Z轴滚珠丝杠的带动下实现打印平台在方形槽中的上下运动。

7.根据权利要求2所述一种基于LDI技术的激光3D打印机，其特征在于，所述刮板一端设置第一丝杠螺母，用于通过第一滚珠丝杠，所述刮板下部设置两个第一滑块，所述两个第一滑块分别固定于刮板的两端，所述两个第一滑块分别固定在两个第一导轨上。

8.根据权利要求7所述一种基于LDI技术的激光3D打印机，其特征在于，所述第一滚珠丝杠固定于刮板电机的输出轴上，所述刮板电机通过刮板电机固定座固定于平面工作板上。

9.根据权利要求1所述一种基于LDI技术的激光3D打印机，其特征在于，所述Y轴运动模组包括Y轴电机、Y轴联轴器、Y轴轴承和Y轴滚珠丝杠；所述Y轴电机通过Y轴电机固定座固定在平面工作板上，Y轴电机输出轴连接Y轴联轴器，所述Y轴联轴器与Y轴滚珠丝杠连接，所述Y轴滚珠丝杠上固定Y轴轴承，所述Y轴轴承包括前轴承和后轴承，所述前轴承和后轴承均套在Y轴滚珠丝杠上，并分别固定在Y轴滚珠丝杠的前端和后端，所述前轴承和后轴承均固定在平面工作板上，Y轴滚珠丝杠中间设置Y轴丝杠螺母。