一种倒置式约束型紫外光三维打印机的制作方法

本发明涉及一种三维打印机，具体地涉及一种倒置式约束型紫外光三维打印机。

背景技术：

3D打印机又称三维打印机(3DP)，是一种增材制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用光敏树脂、粉末状金属或塑料等打印材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。随着3D打印材料的多样化发展以及打印技术的革新，3D打印不仅在传统的制造行业体现出非凡的发展潜力，同时其潜力更延伸至医疗、食品制造、服装奢侈品、影视传媒以及教育等多个与人们生活息息相关的领域。

3D打印技术缓解了难以制造的复杂结构零件的成形问题，缩短了加工周期，减少了加工工序，而且越是复杂结构的零件，其优越性越加显著。

SLA 打印机是最早商用的打印机之一，这类打印机利用紫外光固化光敏树脂形成打印层，打印完一层后支撑平台向下(或者向上)移动一定距离让光敏树脂层重新覆盖在前一层打印面上，然后继续进行固化。SLA 打印机打印精度可以到达 10 微米级别，打印精度较高，但是打印成型的层厚不均匀，而且打印性能不是很高，并且其打印精度对一些特定的领域来说还是不高。因此急需一种打印精度更高的三维打印机。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提出了一种倒置式约束型紫外光三维打印机，结构合理，大大提高了设备的稳定性和精确性，打印性能好，打印成型的层厚均匀，故障率低。

本发明的技术方案是：

一种倒置式约束型紫外光三维打印机，包括机架，所述机架包括上底座和下底座，所述上底座和下底座间设置有多个支撑柱，所述上底座一侧设置有立柱，所述立柱与上底座垂直，固化工作台通过升降机构固定于立柱侧面，所述升降机构连接控制系统，所述固化工作台下方的上底座上设置有树脂槽，所述固化工作台与树脂槽底部平行，所述树脂槽下方的下底座上设置有激光系统。

优选的，所述激光系统包括设有光学元件的光路板，所述光路板包括底部和侧部，在光路板的底部上沿出光线方向上依次固定有激光器、四维镜架和扩束镜，所述扩束镜延伸至光路板的侧部，所述侧部的另一端沿出光线方向上固定有描振镜，所述描振镜上端设置有F-θ场镜。

优选的，所述升降机构包括直线导轨组和设于所述直线导轨组中间的丝杠，所述固化工作台与丝杠连接，所述立柱上端还设有与丝杠配合的同步带和同步轮。

优选的，所述树脂槽安装于安装板上，所述安装板一端铰接在上底座，另一端的下部通过弹簧连接上底座。

优选的，所述立柱为框架式立柱。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明的三维打印机的固化工作台沿立柱上的直线导轨上下运动，保证立柱上的直线导轨与上底座台面垂直，方能保证固化工作台与树脂槽底部平行，故使得打印成型的层厚均匀，打印精度高，激光系统安装在下底座上，保证了光路系统的稳定，从而保证了打印的性能。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明一种倒置式约束型紫外光三维打印机的结构示意图；

图2为本发明激光系统的结构示意图。

其中，1，立柱；2，固化工作台；3，上底座；4，树脂槽；5，F-θ场镜；6，光路板；7，扫描振镜；8，激光器；9，四维镜架；10，扩束镜；11，支撑柱；20，升降机构；21、直线导轨；22、丝杠；31，下底座；41，安装板；61，底部；62，侧部；100，机架。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例：

下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步说明。

如图1、2所示，一种倒置式约束型紫外光三维打印机，包括机架100，机架100包括上底座3和下底座31，上底座3和下底座31间设置有多个支撑柱11，该结构除了有稳定的支撑性，还有足够的强度、刚度及稳定性，从而保证了激光系统的稳定，提高了打印性能。支撑柱11包括六根铝型材支撑柱，不会出现振动失稳。

上底座3一侧设置有立柱1，立柱1与上底座3垂直，立柱1为框架式立柱1，立柱1一侧面固定有升降机构20，升降机构20上固定有固化工作台2，固化工作台2可以沿立柱1上的升降机构20上下运动，其性能直接影响打印成型的尺寸精度和表面粗糙度。

升降机构20包括设置在立柱1侧面两端的滚珠直线导轨21和设置在直线导轨21中部的滚珠丝杠22，滚珠丝杠22与同步带和同步带轮配合连接，同步带轮由提升伺服电机驱动，提升伺服电机连接控制系统。工作时运动控制系统接收控制指令，将指令信号转换成脉冲信号发送给提升伺服电机，提升伺服电机带动同步带、同步带轮、滚珠丝杠转动，带动固化工作台2上下移动，实现打印层厚度的提升。

该立柱1是通过螺栓固定在上底座3上，装配时保证立柱1上的直线导轨21与上底座3台面垂直，方能保证固化工作台2与树脂槽4底部平行，打印成型的层厚均匀，打印精度高。

固化工作台2下方的上底座3上设置有树脂槽4，固化工作台2与树脂槽4底部平行，树脂槽4下方的下底座31上设置有激光系统。

优选的，树脂槽4安装于安装板41上，安装板41一端铰接在上底座3，另一端的下部通过弹簧连接上底座3。

激光系统包括设有光学元件的光路板6，光路板6包括底部61和侧部62，在光路板6的底部61上沿出光线方向上依次固定有激光器8、四维镜架9、扩束镜10，扩束镜10延伸至光路板6的侧部62，侧部62的另一端沿出光线方向上固定有描振镜7，描振镜7上端设置有F-θ场镜5，形成一个整体的光路系统，避免因搬运等原因影响激光的正常工作，有效提高激光系统的稳定性、精确性和工作寿命，能够有效减少故障率的发生。其中，光路板6最好为铝合金光路板，扫描振镜7是数字扫描振镜。

本发明的工作原理是工作开始时，固化工作台2在系统控制下回工作原点，压到行程开关，固化工作台2正好贴在树脂槽4底面，完成固化工作台2回原点工作，做好了打印开始前的准备，然后，激光在系统的控制下沿工件截面轮廓扫描，当激光扫描完整工件截面后，树脂槽4沿一条边开始倾斜一个角度，固化工作台2再提升一个固化层厚，为了使光敏树脂更快、更均匀流入到工件底面，固化工作台2会提升更高的高度，树脂槽4回到原水平位置，工件底部均匀充满光敏树脂，激光开始从新扫描工件另一截面轮廓，开始固化新一层树脂，如此往复完成整个工件的打印工作。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。