光固化3D打印机及其成型装置的制作方法

本实用新型涉及3d打印技术领域，尤其涉及一种光固化3d打印机及其成型装置。

背景技术：

在使用dlp(数字光投影)成型打印机设备时，在拆装料盒以及打印机使用的过程中，都会存在洒落光固化液体材料的风险，洒落的液体如果不能及时处理，将会对电器元件以及一些特定材料器材造成不可逆的损坏。而现有技术中未针对洒落的材料设置任何防护，需要人为检查以及时清理洒落材料。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种光固化3d打印机的成型装置，在其上设置排液防漏结构，能够自动收集使用过程中洒落的液体，保护设备在使用过程中的性能稳定，保证设备正常使用寿命。

本实用新型的目的还在于提供一种光固化3d打印机，该打印机具有上述成型装置。

本实用新型的实施例公开了一种光固化3d打印机的成型装置，包括具有料盒21、托架22、基座23和剥离机构24，料盒通过托架安装到基座上；托架22一端与基座23铰接，且该铰接点为托架22的转动支点，剥离机构24驱动托架22连同料盒21绕转动支点在小范围内进行上下动作；基座23底面相对于基座边沿向下凹陷形成槽形结构，槽形结构中设有第一透光窗口231和排液口233，第一透光窗口231由透明面板密封，排液口233连通到废液收集装置；托架22安装在在基座的槽形结构内，托架22与基座23之间留有组装缝隙。

作为优选，槽形结构中对应托架与基座的组装缝隙设有一圈导流槽232，导流槽232具有一定坡度，排液口233设置在导流槽232内。

作为优选，托架22外边沿设置为倾斜向基座23底面的倒角。

作为优选，托架22上表面设置延伸至托架外周的集流槽222，所述集流槽222设置在托架22与剥离机构24连接的一侧。

作为优选，托架22另一端通过位于托架22和基座23间的弹簧25提供支撑，剥离机构24包括剥离电机和剥离电机支架，剥离电机通过剥离电机支架安装在基座23底部，剥离电机的电机转轴与托架传动连接。

作为优选，托架22底部设有向下延伸的导向轴，弹簧25套设在导向轴的外周，基座23底部设有供导向轴下端向下卡入的孔234。

本实用新型的实施例还公开了一种光固化3d打印机，包括如上任一项所述的光固化3d打印机的成型装置。

上述光固化3d打印机的成型装置，通过基座隔离打印机内部的光机等核心元件，防止漏液进入打印机内部损坏核心元件，并且在托板和基座上设置相配合的排液防漏结构，能够自动收集使用过程中洒落的液体，保护设备在使用过程中的性能稳定，保证设备正常使用寿命。

具有上述成型装置的打印机同样具有上述优点。

附图说明

图1为本实用新型3d打印机的结构示意图。

图2为本实用新型中框模块的结构示意图。

图3为图2的a-a向剖视图。

图4为成型模组中基座、托架和剥离机构三者间连接关系的剖视图。

图5为基座的结构示意图。

图6为托架的结构示意图。

图7为外框架模块的结构示意图。

图8为图7的b-b向剖视图。

图9为z轴模块的结构示意图。

图10为图9的c-c向剖视图。

其中；1、外框模块，11、基板，2、中框模块，21、料盒，22、托架，221、第二透光窗口，222、集流槽，23、基座，231、第一透光窗口，232、导流槽，233、排液口，234、供导向轴下端向下卡入的孔，24、剥离机构，25、弹簧，26、光机，261、光机出光口，271、第一连接支架，2711、连接孔，272、第二连接支架，28、防护罩，3、z轴模块，31、z轴固定支架，32、打印平台，33、打印平台支架，34、z轴驱动组件，4、控制装置，51、限位块，52、压力传感器，53、挡水块。

具体实施方式

下面结合附图对本专利的优选实施方案作进一步详细的说明。其中图3中e为投影面，f为光机出光口的光投影路径。

如图2-7所示，本实用新型的实施例公开了一种光固化3d打印机的中框模块，该中框模块包括成型模组和成像模组，成型模组包括具有透明底面的料盒21，该料盒21盛放光固化材料；成像模组位于料盒21下方，成像模组的出光口面向料盒底面投射光辐射，将光辐射以面投射方式照射至预设的投影面。所述光固化材料一般选用树脂液体。

成型模组还包括基座23、用于固定料盒21的托架22和剥离机构24，中框模块整体通过成型模组的基座23可拆卸连接到3d打印机的外框模块1上。基座23底面具有第一透光窗口231；托架22一端与基座23铰接，托架22与基座之间形成的铰接点为托架22的转动支点，托架22的另一端为可绕转动支点自由转动的自由端，托架22的自由端通过位于托架22和基座23间的弹簧25提供支撑。在无外力施加到托架22自由端时，托架22的自重作用在弹簧25使弹簧25被压缩，弹簧25的反作用力对托架22提供支撑，于实施例中选择合适的弹性系数的弹簧25可以使托架22在自然状态下处于水平状态。料盒21安装在托架22上，托架22上设有用于向下露出料盒透明底面的第二透光窗口221，第二透光窗口221与第一透光窗口231对准，第二透光窗口221和第一透光窗口231均位于成像模组的出光口的直线投射路径上。剥离机构24包括剥离电机和剥离电机支架，剥离电机通过剥离电机支架安装在基座23底部，剥离电机的电机转轴与托架传动连接，剥离电机工作带动托架22连同料盒21绕转动支点在小范围内进行上下动作。光固化3d打印机打印的模型在打印机平台的打印台面上成型，剥离机构用于在每一层打印完成后进行一次剥离动作，即将打印平台与料盒底部分离开来，使得打印机能继续打印。剥离机构包括剥离电机，可以控制剥离电机的剥离速度和剥离力度等参数，保证每一层顺利剥离，全过程不需要人工介入，能保证每一次打印的一致性。

于实施例中，托架22底部设有向下延伸的导向轴29，弹簧25套设在导向轴的外周，基座23底部设有供导向轴29下端向下卡入的孔234，通过设置导向轴对托架22在小范围内的上下运动进行导向，防止托架22的晃动幅度较大，在剥离过程中损坏3d模型。

作为优选，基座23底面中部相对于基座边沿向下凹陷形成槽形结构，托架22安装在在基座的槽形结构内，托架22与基座23之间留有组装缝隙。基座底面的第一透光窗口231由透明面板密封，第一透光窗口231为通孔，为了防止打印过程中从外部洒落的光固化材料及灰尘从第一透光窗口231进入打印机内部，造成光机等核心部件损坏，需要对第一透光窗口231进行密封。使用透明面板封闭第一透光窗口231，能够使从光机出光口射出的光线顺利照射到料盒21底部。于具体实施例中，透明面板可以采用透明玻璃或透明塑料等常用材质，从透光效果考虑，优选使用透明玻璃。透明面板与第一透光窗口231之间可以通过密封圈或密封胶等进行连接处的密封。槽形结构中对应托架与基座的组装缝隙设有一圈导流槽232，导流槽232具有一定坡度，导流槽232内设有若干排液口233，排液口233连通到废液收集装置。于实际应用中，废液收集装置可设置在3d打印机外部，废液收集装置通过导流管与排液口233连通。托架22和基座23按上述结构设置，能够隔离打印机内部的成像模组。在拆装料盒21以及3d打印机使用过程中洒落光固化材料在托架22上时，由于剥离机构24的作用，托架22往复的上下运动，漏液会从托架22与基座23的组装缝隙流入基座的槽形结构中，由基座槽形结构的内周壁引流至导流槽232，然后从排液口233流出。本装置能够自动收集洒落在托板上的液体材料到废液收集装置中，完成排液防漏的目的，保证设备在使用过程中的稳定性。并且，便于对设备的清理。

作为进一步优选，将托架22外边沿设置为倾斜向基座23底面的倒角，有助于托架22上的漏液快速流入基座23的槽形结构内。进一步，可以在托架22上表面设置延伸至托架外周的集流槽222，所述集流槽222设置在托架22与剥离机构24连接的一侧。设置集流槽222能将托架22上的少许漏液集中，过多后流入基座的槽形结构的导流槽232中。

成像模组包括光机，光机26通过光机固定支架固定在成型模组中基座底部，光机的出光口261正对基座底面的第一透光窗口231设置。具体是，光机固定支架包括第一连接架271和第二连接架272，所述第一连接架271固定在成像模组中的基座23上；光机26固定在第二连接架272上，光机出光口261投射的光辐射直接投射向基座底面的第一透光窗口231；第二连接架272固定在第一连接架271上，第二连接架272可相对于第一连接架271上下调节以调整光机出光口261与基座23底面之间的距离；第二连接架272与第一连接架271之间至少设有两个连接点，各连接点的固定位置可在一定范围内上下调节使光机的出光口261正对基座底面的第一透光窗口231。光机26按上述结构安装，从光机出光口261射出的光辐射直接投射到基座23底面，相比于现有技术中的dlp打印机，不需要对从光机出光口261射出的光辐射方向进行大角度调整，使用方便。

于实施例中，第一连接架271上设有多组设置在不同高度的连接孔2711，将第二连接架272连接在不同高度的连接孔2711中即可实现光机的上下调节。所述连接孔2711为纵向设置的腰型孔，通过调节各连接点中用于连接第一支架271和第二支架272的连接件在腰型孔中的锁定位置，可以实现对光机出光方向的调整。于实际应用中，所述连接件可以是螺钉。

作为优选，成型模组底部设有罩设在成像模组外周的防护罩28，该防护罩28固定在成像模组中的基座23上。于实际应用中，防护罩28设为钣金结构，设置防护罩28能保护光机26等核心部件不会受到外力的损坏。

上述3d打印机的中框模块，将成型模组和成像模组设置在同一模块中，能独立完成这一模块的组装，简易调节后能够让光机的投影面与实际的打印面集成在一起，使在特定的工装上，就可以独立的矫正光机的光强以及畸变，完成后能够达到整机标定的效果。

本申请的实施例还公开了一种3d打印机，该3d打印机的结构如图1所示，包括上述实施例公开的中框模块，还包括外框架模块1和z轴模块3。如图7-8所示，外框架模块1为3d打印机的整机支架，为z轴模块3、中框模块2以及控制装置4提供安装基准面。z轴模块和中框模块安装在同一基板11上，能简化外框架模块1的结构。

如图9-10，z轴模块3包括z轴固定支架31和滑动安装在z轴固定支架31上的打印平台32，所述打印平台32在z轴驱动组件34的作用下沿z轴固定支架31上下竖直升降。z轴固定架31上设有滑槽311，打印平台32通过打印平台支架33连接到z轴固定架31上的滑槽311中，所述z轴驱动组件34包括用于提供动力的z轴电机和联轴器，z轴电机的电机转子通过联轴器与打印平台支架33连接，联轴器将z轴电机输出的圆周运动转换与直线运动以驱动打印平台32升降。于其他实施例中，z轴电机还可通过滚珠丝杠与打印平台连接，通过滚珠丝杠将z轴电机输出的圆周运动转换为直线运动。

上述成型模组中，通过弹簧25支撑托架22，可以使托架22在自然状态下保持在水平状态，并且弹簧25在托架22自重的作用下处于被压缩状态，这样能很好的保证托架22的上表面为成像模组出光口的理论投影面。打印平台32在z轴驱动组件34的驱动下进入料盒21中准备打印，在打印开始之前，需要调整成像模组出光口的理论投影面和实际打印面重合，即调整打印平台32完全贴合自然状态下的托架22上表面。但是在设备的使用过程中，由于支撑托架的弹簧25可被压缩，导致托架22没有下限位，在打印平台贴合料盒21底面(料盒21底面与托架22上表面平行)时容易出现角度及高度之差，这样会导致成像模组出光口的理论成型面与实际成型面之间存在空间误差。为了快速调平打印机平台31和料盒21底面，如图4，在成型模组的基座23上设有用于限位托架在自然状态下向上偏移的限位块51，在限位块51与托架22之间设有两路及以上的压力传感器52，托架22倾斜会导致各压力传感器52检测到的压力值发生变化，因此，通过控制器监控各压力传感器52的检测值可实现自动调平控制。本实施例中的压力传感器采用薄膜压力传感器，并且在压力传感器52外侧设有挡水块53，设置挡水块53隔离托板上的漏液和压力传感器52，有利于延长传感器的使用寿命。