一种真空激光直写3D打印设备的制作方法

本发明涉及3d打印领域，具体涉及一种真空激光直写3d打印设备。

背景技术：

目前，3d打印技术，属于快速成形技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用树脂等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术(即“积层造形法”)。目前，采用3d打印技术而成的产品越来越多，意味着“3d打印”这项技术的普及。然而，随着3d打印产品的不断升级换代，对3d打印技术及产品的要求也越来越高。尤其对产品致密性有严格要求的领域，大气环境下的3d打印技术无法保证产品中没有气泡。因此，需要在真空或高超真空环境下的3d打印方法及装备来实现。本发明涉及一种真空激光直写3d打印系统，可以在真空环境下实现激光直写3d打印，保证产品无气泡，特别适合于高粘度的打印液体。

技术实现要素：

本发明为了解决激光直写3d打印时产品中气泡较多，不适合高粘度的打印液的问题。提供了一种真空激光直写3d打印设备，解决该问题的具体技术方案如下：

本发明的一种真空激光直写3d打印设备,它包括真空罐1、激光直写3d打印系统2、电源3和开关控制装置4,

所述的真空罐1呈球形,球形壳体为上、下两个半球形壳体，两个半球形壳体采用法兰盘连接，球形壳体上设有真空表接口5和抽真空口6，下半球形壳体内设有激光直写3d打印系统2和开关控制装置4的安装板7，在安装板7的下方设有电源3的安装板8；

所述的激光直写3d打印系统2，由激光装置、供料装置、运动装置、硬件驱动装置、主机和软件组成，激光直写3d打印系统2设在安装板7上；激光装置由激光器、光纤、聚焦装置，激光器采用紫外激光，激光波长为200nm～420nm，激光功率10mw～1000mw，采用光纤激光，激光可通过聚焦装置聚焦，光斑大小为0.1mm～5.0cm；供料装置由打印料筒、气体过滤器、气体流量控制器和气源组成，打印料筒采用塑料或金属材质；气体流量控制器为plc或单片机控制，与运动控制软件联动，运动系统由滚珠丝杠和电机组成，电机采用步进或伺服电机，主机采用plc或电脑，硬件驱动装置为步进电机/伺服电机的驱动器，软件需要与供料装置软件、开关控制装置联动，识别u盘中的3d打印文件，文件格式包括stl、obj、amf和3mf；

所述的电源采用直流供电电源，提供直流电，直流供电电源由充电的锂离子电池堆组成，电源3设在安装板8上；

所述的开关控制装置4采用电子定时开关,开关控制装置4设在安装板7上,用于按时自动开启和关闭3d打印设备，开关控制装置4是在真空罐内真空压力在-0.090mpa至-0.099mpa范围，启动激光直写3d打印设备工作。

本发明的一种真空激光直写3d打印设备的优点：解决了对产品致密性有严格要求的领域的打印和产品中存在气泡的问题，提高了打印产品的品质，尤其适合于高粘度的打印材料。设备的外观简洁、操作简单，并且还能与常用的3d打印设备相匹配，适用性强，为市场绝大多数的3d打印设备提供真空环境；另外，装置内部设置电源、遥控开关，不但可以降低装置的加工难度，而且可以保证系统的高真空度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，图2是设有逆变器的结构示意图，图3是图1中激光直写3d打印设备的结构示意图，图4是本发明的立体图、图5是供料系统框图。图中13是打印液料筒,14是激光器,15是打印头。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式包括真空罐1、激光直写3d打印系统2、电源3和开关控制装置4,

所述的真空罐1呈球形,球形壳体为上、下两个半球形壳体，两个半球形壳体采用法兰盘连接，球形壳体上设有真空表接口5和抽真空口6，下半球形壳体内设有激光直写3d打印系统2和开关控制装置4的安装板7，在安装板7的下方设有电源3的安装板8；

所述的激光直写3d打印系统2，由激光装置、供料装置、运动装置、硬件驱动装置、主机和软件组成，激光直写3d打印系统2设在安装板7上；激光装置由激光器、光纤、聚焦装置，激光器采用紫外激光，激光波长为200nm～420nm，激光功率10mw～1000mw，采用光纤激光，激光可通过聚焦装置聚焦，光斑大小为0.1mm～5.0cm；供料装置由打印料筒、气体过滤器、气体流量控制器和气源组成，打印料筒采用塑料或金属材质；气体流量控制器为plc或单片机控制，与运动控制软件联动，运动系统由滚珠丝杠和电机组成，电机采用步进或伺服电机，主机采用plc或电脑，硬件驱动装置为步进电机/伺服电机的驱动器，软件需要与供料装置软件、开关控制装置联动，识别u盘中的3d打印文件，文件格式包括stl、obj、amf和3mf；

所述的电源采用直流供电电源，提供直流电，直流供电电源由充电的锂离子电池堆组成，电源3设在安装板8上；

所述的开关控制装置4采用电子定时开关,开关控制装置4设在安装板7上,用于按时自动开启和关闭3d打印设备，开关控制装置4是在真空罐内的真空度在-0.090mpa至-0.099mpa范围，启动激光直写3d打印设备工作。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于还包括有逆变器，逆变器设在电源3和插座10之间的安装板8上，逆变器由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成，将直流电能转变为220v，50hz的交流电能。供常用的3d打印设备提供电能。

具体实施方式三：结合图1、图2和图4说明本实施方式，本实施方式所述的打印材料采用塑料或金属材质，金属材质采用不锈钢、铸铁、铜合金或铝合金。

具体实施方式四：结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式所述的电源3提供的电流大小根据激光直写3d打印设备用电量不同而确定，提供电流的极大值通过增减锂离子电池的数量来实现。

具体实施方式五：结合图5说明本实施方式，本实施方式所述的气体流量控制器采用plc或单片机控制，本设备采用体积较小的plc。

具体实施方式六：本实施方式所述的电机由步进电机或伺服电机，控制主机采用plc或电脑，本设备采用体积较小的plc。

具体实施方式七：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述的真空罐1上设有观察窗口12。监控设备的工作过程。

本发明是一个开放系统，在电源的输出端连接逆变器，为常用的3d打印设备提供电能，如：熔融堆积成型设备、立体光固化成型设备、分层实体制造设备以及选择性激光烧结设备。

技术特征：

技术总结
一种真空激光直写3D打印设备。本发明涉及3D打印领域。它解决了现有产品中气泡较多，不适合高粘度的打印液的问题。适合高粘度的打印液。本发明的真空罐呈球形,球形壳体为上、下两个半球形壳体，两个半球形壳体采用法兰盘连接，球形壳体上设有真空表接口和抽真空口。本发明的优点：设备的外观简洁、操作简单，并且还能与常用的3D打印设备相匹配，适用性强，为市场绝大多数的3D打印设备提供真空环境；另外，装置内部实现供电、遥控开关，不但可以降低装置的加工难度，而且可以保证系统的高真空度。

技术研发人员：姜再兴
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2018.05.09
技术公布日：2018.10.16