一种工业sla激光3D打印机的制作方法

本发明涉及一种3d打印机，特别涉及一种工业sla激光3d打印机。

背景技术：

sla为“立体光固化成型”，工业sla激光3d打印机是通过激光束在液态光敏树脂表面勾画出物体的第一层形状，然后制作平台下降一定的距离，再让固化层浸入液态树脂中，如此反复直到打印成型。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。

3d打印关键是保证打印的零部件与建模原型一致性，定位精度要求非常高，sla3d打印是目前先进的激光光固化技术，但现有设备打印时安装、定位很难保证定位精度，机构复杂，调试需要有经验的专业操作人员；每打印一层后，基座下移需补充树脂，很难保证树脂液面平面度，现有技术是通过刮刀刮平液面，但是加工不同尺寸的产品时，刮片的位移距离都是一定的，但加工尺寸小的产品时，每次也需要等刮片整个移动过程完成后才能继续下一层加工，大大影响了加工效率；另外现有的激光束通过振镜在液态光敏树脂表面勾画出物体，但现有的激光束孔径不可调，不能根据产品的精度要求进行调整。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种自动化程度高、组装方便和加工效率高的工业sla激光3d打印机。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括机架和设置于所述机架内的工作台，所述工作台上内嵌有料斗，所述工作台上设置有z轴机构，所述z轴机构的正面设置有位于所述料斗上方的网板托盘升降机构，所述料斗的两端之间设置有往返刮刀机构，所述机架的上端设置有激光组件，所述激光组件的激光正对着料斗，所述机架上还设置有悬臂操作箱。

进一步的，所述悬臂操作箱包括悬臂、悬臂顶座、显示屏、键盘和mcu控制器，所述悬臂的一端与所述机架相固定，所述悬臂的另一端与所述悬臂顶座相固定，所述显示屏和所述键盘均与所述悬臂顶座相固定，所述mcu控制器均与所述网板托盘升降机构、所述往返刮刀机构、所述激光组件、所述显示屏和所述键盘电性连接。

进一步的，所述料斗内放置有光敏树脂。

进一步的，所述z轴机构包括z轴固定架和与所述z轴固定架垂直连接的z轴板；所述网板托盘升降机构包括z轴导轨、z轴连接板、z轴滑块和驱动装置，所述z轴板上对称安装有所述z轴导轨，所述z轴连接板适配安装于两个所述z轴导轨之间，且z轴连接板与所述z轴导轨之间安装有所述z轴滑块，所述驱动装置安装于所述z轴板上且与所述z轴连接板相连接，所述z轴连接板的两端均垂直设置有z轴垂臂，所述z轴垂臂的下端设置有网板托板，所述网板托板上设置有网板托盘。

进一步的，所述往返刮刀机构包括设置于所述料斗两端的x轴导轨，两个所述x轴导轨之间设置有真空刮刀，所述工作台的两端均设置有于所述真空刮刀相连接的同步转轮带，所述机架内设置有真空器，所述真空器与所述真空刮刀之间通过抽真空管相连接，所述抽真空管上设置有真空发生器。

进一步的，所述激光组件包括激光器、第一光镜、第二光镜、第三移动光镜和振镜，所述第一光镜呈45°夹角设置于所述激光器的前端，所述第二光镜与所述第一光镜对称设置，所述第三移动光镜包括移动电机和与所述移动电机相连接的移动板及设置于所述移动板上的第三光镜，所述第三光镜与所述激光器平行设置，所述振镜设置于所述第三光镜的后端，且所述振镜正对着所述料斗。

进一步的，所述驱动装置包括驱动电机、扭头器和丝杆，所述扭头器的一端与所述驱动电机相连接，所述扭头器的另一端与所述丝杆相连接，所述丝杆与所述z轴连接板相连接。

进一步的，所述料斗上还设置有液位调节机构，所述液压调节机构包括液位传感器、步进电机和平衡块，所述液位传感器设置于所述料斗的上端，所述步进电机设置于所述z轴板的背面，所述平衡块与所述步进电机相连接，且所述平衡块位于所述料斗的上方。

进一步的，所述真空刮刀包括刮刀板和与刮刀板一体成型的刮刀槽，所述刮刀槽的底部前端面和底部后端面为光滑刮刀面，所述工作台的侧端设置有限位槽，所述限位槽的两端设置有限位开关，所述限位开关通过螺栓固定于所述限位槽内，所述刮刀板的一端上设置有于所述限位开关相匹配的限位感应块，所述刮刀槽上设有透明观察窗。

进一步的，所述机架的外围设置有亚克力外壳，所述亚克力外壳上设置有亚克力门板，所述亚克力外壳上设置有启动按钮、急停按钮和停止按钮。

本发明的有益效果是：由于本发明包括机架和设置于所述机架内的工作台，所述工作台上内嵌有料斗，所述工作台上设置有z轴机构，所述z轴机构的正面设置有位于所述料斗上方的网板托盘升降机构，所述料斗的两端之间设置有往返刮刀机构，所述机架的上端设置有激光组件，所述激光组件的激光正对着料斗，所述机架上还设置有悬臂操作箱,所以本发明通过直接将网板托盘升降机构装在所述z轴机构上即可快速确保垂直度，保证定位精度，且相对于现有技术其组装更方便快捷，无需专业人员也能顺利组装；另外激光组件通过调节所述第三光镜的位置，可以调整激光束在振镜内形成的孔径大小，从而可以适配各种不同加工精度的需求；更进一步，本发明可以通过根据实际加工产品的尺寸调节所述限位开关位于所述限位槽的位置，从而调节所述真空刮刀的位移距离，最大程度的提高加工效率。

附图说明

图1是本发明的外部结构示意图；

图2是本发明的内部结构示意图；

图3是料斗与往返刮刀机构的组装结构示意图；

图4是z轴机构与网板托盘升降机构的组装结构示意图；

图5是z轴机构的后视图图；

图6是真空刮刀的结构示意图；

图7是激光组件的激光传播简示图。

具体实施方式

如图1至图7所示，在本实施例中，本发明包括机架1和设置于所述机架1内的工作台2，所述工作台2上内嵌有料斗3，所述工作台2上设置有z轴机构4，所述z轴机构4的正面设置有位于所述料斗3上方的网板托盘升降机构5，所述料斗3的两端之间设置有往返刮刀机构6，所述机架1的上端设置有激光组件7，所述激光组件7的激光正对着料斗3，所述机架1上还设置有悬臂81操作箱8，所述工作台2由四块大理石拼接而成，由于大理石内部的组织均匀，经长期天然时效而成，内应力完全消失，所以大理石的线胀系数极小，不会产生变形，对于刮刀这种运动精度要求高的场合十分适用；同时，大理石还具有刚性好、硬度高、耐磨性强、使用寿命长的优点。

在本实施例中，所述机架1的外围设置有亚克力外壳10，所述亚克力外壳10上设置有亚克力门板101，所述亚克力外壳10上设置有启动按钮102、急停按钮103和停止按钮104。

在本实施例中，所述悬臂81操作箱8包括悬臂81、悬臂顶座、显示屏82、键盘83和mcu控制器，所述悬臂81的一端与所述机架1相固定，所述悬臂81的另一端与所述悬臂顶座相固定，所述显示屏82和所述键盘83均与所述悬臂顶座相固定，所述mcu控制器均与所述网板托盘升降机构5、所述往返刮刀机构6、所述激光组件7、所述显示屏82和所述键盘83电性连接。

在本实施例中，所述料斗3内放置有光敏树脂，所述光敏树脂为液态光敏树脂，具有固化快速、成型精度高、表面效果好、易后处理等特点，适用于汽车、医疗器械、电子产品、建筑模型等手板样件的制作；需要注意的是，光敏树脂具有气味和毒性，需密闭，同时为防止提前发生聚合反应，需要避光保护。

在本实施例中，所述料斗3内设置有水平仪，所述工作台的底部设置有于所述料斗3相连接的摇摆器，由于所述工业sla激光3d打印机在现场组装时，由于工人在组装所述工业sla激光3d打印机底部支撑脚很难精准的保证底部支撑脚处于同一高度，且由于光敏树脂为液态光敏树脂流动性一般，所以在组装调试时，所述料斗3内四个角落的光敏树脂不容易处于同一高度，现有的做法是在所述料斗3内四个角落装上液位传感器，检查所述料斗3内四个角落的光敏树脂所处的高度，然后进一步调试支撑脚，从而使所述料斗3内四个角落的光敏树脂处于同一高度，此过程增加了组装的效率，而本发明通过水平仪可以检查料斗3内的光敏树脂的平面度，如果平面度不达标，只需要调节摇摆器，稍微摆动所述料斗3，从而使料斗3内的光敏树脂的保持一定的平面度，避免传统调试组装需要调整各个支撑脚的繁琐操作，提高组装的效率，也保证了加工的精度。

在本实施例中，所述z轴机构4包括z轴固定架41和与所述z轴固定架41垂直连接的z轴板42，此设计组装方便，提高安装效率，且能够保证z轴机构与工作台2的垂直度，从而不影响到整体的打印精度；所述网板托盘升降机构5包括z轴导轨51、z轴连接板52、z轴滑块53和驱动装置54，所述z轴板42上对称安装有所述z轴导轨51，所述z轴连接板52适配安装于两个所述z轴导轨51之间，且z轴连接板52与所述z轴导轨51之间安装有所述z轴滑块53，所述驱动装置54安装于所述z轴板42上且与所述z轴连接板52相连接，所述z轴连接板52的两端均垂直设置有z轴垂臂55，所述z轴垂臂55的下端设置有网板托板56，所述网板托板56上设置有网板托盘57，网板托盘57上固定有网板，所述网板托板56通过两侧的螺丝固定网板托盘57，保证网板托盘57在长期使用中不会下垂，且通过此设计结构能保证网板托盘57在升降过程中更佳平稳且保证其垂直度不会变；所述z轴机构4和所述网板托盘升降机构5的配合使用，一方面可以现场直接组装，无需专业操作人员对其进行调试，且z轴机构4保证了定位的精度，所述网板托盘升降机构5保证了设备打印时的稳定性，从而使本发明的精度更高，稳定性更好。

在本实施例中，所述往返刮刀机构6包括设置于所述料斗3两端的x轴导轨61，两个所述x轴导轨61之间设置有真空刮刀62，所述工作台2的两端均设置有于所述真空刮刀62相连接的同步转轮带，所述机架1内设置有真空器，所述真空器与所述真空刮刀62之间通过抽真空管相连接，所述抽真空管上设置有真空发生器，所述真空刮刀62包括刮刀板621和与刮刀板621一体成型的刮刀槽622，所述刮刀槽622，的底部前端面和底部后端面为光滑刮刀面，所述工作台2的侧端设置有限位槽623，所述限位槽623的两端设置有限位开关624，所述限位开关624通过螺栓固定于所述限位槽623内，所述刮刀板621的一端上设置有于所述限位开关624相匹配的限位感应块625，所述刮刀槽622上设有透明观察窗626，所述同步转轮带能够带动所述真空刮刀62在所述料斗3的往返运动更佳平稳，提高树脂液面平面的稳定性和加工精度；所述限位开关624可根据加工产品的尺寸来选择固定于所述限位槽623的位置，从而减少所述真空刮刀62的运动时间，提高生产效率；所述真空刮刀62与所述真空发生器之间的抽真空管形成吸气作用，所述抽真空管与所述真空发生器之间的抽真空管形成吹气作用，此设计能使所述刮刀槽622内的压力能保持一定，提高所述刮刀槽622吸附光敏树脂的效果更佳稳定。

在本实施例中，所述激光组件7包括激光器71、第一光镜72、第二光镜73、第三移动光镜74和振镜75，所述第一光镜72呈45°夹角设置于所述激光器71的前端，所述第二光镜73与所述第一光镜72对称设置，所述第三移动光镜74包括移动电机和与所述移动电机相连接的移动板及设置于所述移动板上的第三光镜，所述第一光镜72和所述第二光镜73均为反射镜片，所述第三光镜为扩束镜，所述第三光镜与所述激光器71平行设置，所述振镜75设置于所述第三光镜的后端，且所述振镜75正对着所述料斗3，通过所述激光器71发射出激光通过所述第一光镜72反射进入所述第二光镜73，然后在通过所述第二光镜73反射进入所述第三光镜，接着通过所述第三光镜将激光束传播到所述振镜75内，最后通过振镜75将激光束射在液态光敏树脂表面，此设计可以通过移动电机带动移动板移动，从而调节所述第三光镜的位置，从而使激光束在振镜内75形成不同孔径的激光束，从而可以适配各种不同加工精度的生产需求。

在本实施例中，所述驱动装置54包括驱动电机、扭头器和丝杆，所述扭头器的一端与所述驱动电机相连接，所述扭头器的另一端与所述丝杆相连接，所述丝杆与所述z轴连接板52相连接，此设计能使所述网板托盘57在升降过程中更佳平稳和精准。

在本实施例中，所述料斗3上还设置有液位调节机构，所述液压调节机构包括液位传感器91、步进电机92和平衡块93，所述液位传感器91设置于所述料斗3的上端，且所述料斗的上端设置有位于所述液位传感器91正下方的矩形框，所述矩形框能使所述液位传感器91更好的监测所述料斗3内的光敏树脂的液面高度，所述步进电机92设置于所述z轴板42的背面，所述平衡块93与所述步进电机92相连接，且所述平衡块93位于所述料斗3的上方，所述液位传感器91为激光位移传感器，所述激光位移传感器是用来实时监测所述料斗3内的光敏树脂的液面高度，本发明在工作时，每打印一层，所述网板托盘升降机构5下降一定的距离，从而造成当光敏树脂的液面高度发生变化，当所述料斗3内的光敏树脂的液面高度低于设定值时，通过所述步进电机92带动所述平衡块93伸入所述料斗3内，从而使光敏树脂的液面高度上升，当所述激光位移传感器监测到所述料斗3内的光敏树脂的液面高度到达设定值时，所述步进电机92停止工作。

在本实施例中，所述机架上设置有紫外灯，所述紫外灯能对加工好的产品进行二次固化。

在本实施例中，本发明的工作原理为：根据加工精度的需求，调节好激光束的孔径，然后通过所述振镜75将激光束照射在光敏树脂的表面上，然后设计好生产产品的加工路径，然后只需按下启动按钮，所述激光束即可在光敏树脂表面勾画出物体的第一层形状，然后所述网板托盘升降机构5下降一定的距离，再让固化层浸入液态树脂中，这时固化层的高度要低于液面高度，由于下降的距离很小，所以在液体表面张力的作用下，位于固化层边缘的液面就会形成凸起，因此所述真空刮刀前端面的光滑刮刀面从固化层上刮过时，刀刃会把高出液面的树脂铲除，从而使液面高度保持一致；另一方面，由于网板托盘57下降后固化层低于液面而形成凹坑，当真空刮刀61从固化层上刮过时，刮刀槽622中的液态光敏树脂在重力作用下落入凹坑内，并被后端面的光滑刮刀面抚平，从而使得凹坑内的液面与料槽14液面持平，从而保证了光敏树脂液面的平面度，并为下一轮打印扫描做好准备，然后如此反复加工，直到打印成型，然后通过工人把产品取出并把多余的树脂清理干净及支撑结构清除掉即可。

本发明应用于3d打印机的技术领域。

虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。