一种基于飞行光路的桌面式激光选区烧结3d打印机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于桌面式3D打印技术领域，具体涉及一种基于飞行光路的桌面式激光选区烧结3D打印机。
【背景技术】
[0002]目前小型的3D打印机，即桌面式的3D打印机多为采用熔融沉积原理(FDM)的3D打印机。该类型3D打印机的成型精度较好的为0.1mm左右，加工速度较缓慢，效率较低，而精度较高的该类型工业级3D打印机成本又相对较高，不适合家庭使用，不符合日常消费品制造的趋势。
[0003]激光选区烧结法(SLS)是目前发展最快，商业化最为成功的一种快速成型方法。SLS是采用激光有选择地分层烧结固体粉末，并使烧结成型的固化层叠加生成所需形状的零件。SLS方法的整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成，工作时粉末缸活塞(送粉活塞)上升，由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺上新粉，控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。SLS方法控制激光扫描方式的方法主要采用振镜扫描方式。采用振镜控制光路，虽然速度快，精度高，但是成本过于昂贵，一般应用于工业级3D打印制造，对于桌面式的小型3D打印设备，并不完全适用。
[0004]飞行光路控制方法，是一种以反射镜运动来进行光路控制的光学系统，广泛应用于激光切割、激光雕刻等传统行业。通过采用飞行光路进行光路控制，用反射镜的运动来实现光路的控制，替代昂贵的振镜系统，虽然速度和精度不如振镜控制的方法，但是采用飞行光路将大大降低传统SLS装备的成本，而精度及效率也较传统FDM工艺有了大幅度提高，将为桌面式3D打印设备提供了一个新的解决方案。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于飞行光路的桌面式激光选区烧结3D打印机，在较低成本的条件下，实现较高的效率和较高的精度。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案为:
[0007]—种基于飞行光路的桌面式激光选区烧结3D打印机，包括机体8，机体8下部连接有供料成型装置，机体8上部和激光发生器I固定连接，在激光发生器I的光路上安装第一反射镜2 ；
[0008]导轨6固定在机体8上部，导轨6和横梁7连接，使横梁7能在导轨6上滑动，第二反射镜3连接在横梁7上，第二反射镜3和第一反射镜2配合；
[0009]横梁7的中部和装有第三反射镜4、聚焦镜5的激光头连接，第三反射镜4和第二反射镜3配合；
[0010]由激光发生器I中产生的激光依次在第一反射镜2、第二反射镜3、第三反射镜4和聚焦镜5的作用下，到达加工表面，完成加工，实现光路控制。
[0011]所述的供料成型装置包括铝型材架9，铝型材架9固定在机体8下部，铝型材架9中部配置有固定板10，第一升降台13和第二升降台14固定在固定板10上，第一升降台13和成型缸11连接，第二升降台14和供粉缸12连接，
[0012]第一电机15固定在铝型材架9上，第一电机15输出通过第一同步带轮16、第二同步带轮17、同步带和直线滑块18连接，直线滑块18和辊子19的一端通过滚动轴承连接，辊子19和成型缸11、供粉缸12配合，将供粉缸12的粉末运送到成型缸11，辊子19同直线滑块18连接的一端和第二电机20输出连接，第二电机20固定在铝型材架9上，位于成型缸11上部的灯管固定板21连接在铝型材架9上。
[0013]所述的激光发生器I采用二氧化碳红外激光器，功率为O至40W可调。
[0014]本实用新型与其它同类型设备相比，具有以下优点:
[0015]I)通过反射镜光路，使设备尺寸小，为桌面式设备，为3D打印家用化提供基础。
[0016]2)采用激光选区烧结，与熔融沉积方法的3D打印设备相比，精度高、效率高。
[0017]3)采用飞行光路的原理控制激光，与振镜控制相比，大大节省了成本。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型机体8上部结构示意图。
[0019]图2为本实用新型机体8下部供料成型装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图，对本实用新型做进一步详细说明。
[0021]—种基于飞行光路的桌面式激光选区烧结3D打印机，包括机体8，机体8下部连接有供料成型装置，参照图1，机体8上部和激光发生器I连接，在激光发生器I的光路上安装第一反射镜2 ；
[0022]导轨6通过螺丝固定在机体8上部，导轨6和横梁7连接，使横梁7能在导轨6上滑动，第二反射镜3焊接在横梁7上，第二反射镜3和第一反射镜2配合；
[0023]横梁7的中部和装有第三反射镜4、聚焦镜5的激光头连接，第三反射镜4和第二反射镜3配合；
[0024]由激光发生器I中产生的激光依次在第一反射镜2、第二反射镜3、第三反射镜4和聚焦镜5的作用下，到达加工表面，完成加工，实现光路控制。
[0025]参照图2，所述的供料成型装置包括铝型材架9，铝型材架9固定在机体8下部，铝型材架9中部配置有固定板10，第一升降台13和第二升降台14通过螺栓固定在固定板10上，第一升降台13和成型缸11通过螺栓连接，第二升降台14和供粉缸12通过螺栓连接，
[0026]第一电机15固定在铝型材架9上，第一电机15输出通过第一同步带轮16、第二同步带轮17、同步带和直线滑块18连接，直线滑块18和辊子19的一端通过滚动轴承连接，辊子19和成型缸11、供粉缸12配合，将供粉缸12的粉末运送到成型缸11，辊子19同直线滑块18连接的一端和第二电机20输出连接，第二电机20固定在铝型材架9上，位于成型缸11上部的灯管固定板21连接在铝型材架9上。
[0027]所述的激光发生器I采用二氧化碳红外激光器，功率为O至40W可调。
[0028]本实用新型的工作原理为:
[0029]供粉缸12在第二升降台14的带动下上升一定距离，成型缸11在第一升降台13的带动下下降一定距离；辊子19在第一电机15的带动下刮粉，同时第二电机20带动辊子19自转，第一电机15和第二电机20分别独立工作，压实粉面；通过控制横梁17和第三反射镜14、聚焦镜15的运动，完成激光扫描；循环制作完成工件的加工。
【主权项】
1.一种基于飞行光路的桌面式激光选区烧结3D打印机，包括机体(8)，其特征在于:机体(8)下部连接有供料成型装置，机体(8)上部和激光发生器(I)固定连接，在激光发生器(I)的光路上安装第一反射镜(2); 导轨(6)固定在机体⑶上部，导轨(6)和横梁(7)连接，使横梁(7)能在导轨(6)上滑动，第二反射镜(3)连接在横梁(7)上，第二反射镜(3)和第一反射镜(2)配合； 横梁(7)的中部和装有第三反射镜(4)、聚焦镜(5)的激光头连接，第三反射镜(4)和第二反射镜(3)配合； 由激光发生器(I)中产生的激光依次在第一反射镜(2)、第二反射镜(3)、第三反射镜(4)和聚焦镜(5)的作用下，到达加工表面，完成加工，实现光路控制。2.根据权利要求1所述的一种基于飞行光路的桌面式激光选区烧结3D打印机，其特征在于:所述的供料成型装置包括铝型材架(9)，铝型材架(9)固定在机体(8)下部，铝型材架(9)中部配置有固定板(10)，第一升降台(13)和第二升降台(14)固定在固定板(10)上，第一升降台(13)和成型缸(11)连接，第二升降台(14)和供粉缸(12)连接， 第一电机(15)固定在铝型材架(9)上，第一电机(15)输出通过第一同步带轮(16)、第二同步带轮(17)、同步带和直线滑块(18)连接，直线滑块(18)和辊子(19)的一端通过滚动轴承连接，辊子(19)和成型缸(11)、供粉缸(12)配合，将供粉缸(12)的粉末运送到成型缸(11)，辊子(19)同直线滑块(18)连接的一端和第二电机(20)输出连接，第二电机(20)固定在铝型材架(9)上，位于成型缸(11)上部的灯管固定板(21)连接在铝型材架(9)上。3.根据权利要求1所述的一种基于飞行光路的桌面式激光选区烧结3D打印机，其特征在于:所述的激光发生器(I)采用二氧化碳红外激光器，功率为O至40W可调。
【专利摘要】一种基于飞行光路的桌面式激光选区烧结3D打印机，包括机体，机体下部连接有供料成型装置，机体上部和激光发生器连接，在激光发生器的光路上安装第一反射镜；导轨固定在机体上部，导轨和横梁连接，第二反射镜连接在横梁上，第二反射镜和第一反射镜配合；横梁的中部和第三反射镜、聚焦镜连接，第三反射镜和第二反射镜配合；由激光发生器中产生的激光依次在第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和聚焦镜的作用下，到达加工表面，完成加工，实现光路控制，本实用新型通过反射镜光路，使设备尺寸小，为桌面式设备，为3D打印家用化提供基础，与熔融沉积方法的3D打印设备相比，精度高、效率高；与阵镜控制相比，大大节省了成本。
【IPC分类】B29C67/00, B28D1/00, B22F3/105, B33Y30/00
【公开号】CN204842975
【申请号】CN201520450945
【发明人】田小永, 徐海华
【申请人】西安交通大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年6月26日