本實(shí)用新型涉及一種3D打印設(shè)備，尤其涉及一種基于LDI技術(shù)的激光3D打印機(jī)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)光固化3D打印技術(shù)一般分為兩種：SLA（Stereo lithography Appearance）光固化技術(shù)和DLP（Digital Light Processing）光固化。

SLA光固化是用特定波長(zhǎng)與強(qiáng)度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由點(diǎn)到線，由線到面順序凝固，完成一個(gè)層面的繪圖作業(yè)，然后升降臺(tái)在垂直方向移動(dòng)一個(gè)層片的高度，再固化另一個(gè)層面。這樣層層疊加構(gòu)成一個(gè)三維實(shí)體。SLA是最早實(shí)用化的快速成形技術(shù)，采用液態(tài)光敏樹脂原料，其工藝過程是：首先，通過CAD設(shè)計(jì)出三維實(shí)體模型，利用離散程序?qū)⒛Ｐ瓦M(jìn)行切片處理，設(shè)計(jì)掃描路徑，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將精確控制激光掃描器和升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)；其次，激光光束通過數(shù)控裝置控制的掃描器，按設(shè)計(jì)的掃描路徑照射到液態(tài)光敏樹脂表面，使表面特定區(qū)域內(nèi)的一層樹脂固化后，當(dāng)一層加工完畢后，就生成零件的一個(gè)截面；然后，升降臺(tái)下降一定距離，固化層上覆蓋另一層液態(tài)樹脂，再進(jìn)行第二層掃描，第二固化層牢固地粘結(jié)在前一固化層上，這樣一層層疊加而成三維工件原型，最后，將原型從樹脂中取出后，進(jìn)行最終固化，再經(jīng)打光、電鍍、噴漆或著色處理即得到要求的產(chǎn)品。SLA技術(shù)主要用于制造多種模具、模型等；還可以在原料中通過加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密鑄造中的蠟?zāi)?。SLA技術(shù)成形具有成形精度較高、機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件少的特點(diǎn)。但SLA同時(shí)又存在著不足，如成型面積較小、設(shè)備造價(jià)昂貴、打印速度慢等。

DLP原理基本與SLA相同，只不過每次固化成型一個(gè)面，這使得成型速度大大提升。DLP內(nèi)部的主要部件為UV光源投影儀，因此投影儀的精度決定了產(chǎn)品的精度，投影儀的分辨率決定了設(shè)備的成型面積。DLP光固化3D打印機(jī)與SLA光固化3D打印機(jī)一樣成型空間受到很大局限。

綜上所述，現(xiàn)有光固化技術(shù)存在以下缺陷：由于受成型原理的限制，成型面積一般都較小，一般僅用于珠寶、首飾等產(chǎn)品較小的行業(yè)；另外傳統(tǒng)的光固化3D打印機(jī)成本普遍較高。

現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供了一種打印成本底、固化速度快、打印精度高、打印尺寸大的基于LDI技術(shù)的激光3D打印機(jī)。

本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，一種基于LDI技術(shù)的激光3D打印機(jī)，包括機(jī)體、LDI激光掃描裝置、刮板、升降臺(tái)和Y軸運(yùn)動(dòng)模組；

升降臺(tái)固定在機(jī)體的后立板上；刮板由刮板電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述刮板電機(jī)固定于機(jī)體的平面工作板一側(cè)，Y軸運(yùn)動(dòng)模組固定在機(jī)體的平面工作板的另一側(cè)；LDI激光掃描裝置和刮板均滑動(dòng)固定于平面工作板上。

優(yōu)選地，所述機(jī)體包括外機(jī)體、第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌、第三導(dǎo)軌和樹脂槽；所述樹脂槽設(shè)置在機(jī)體的平面工作板中間開設(shè)的方形槽中，所述平面工作板上的方形槽外邊兩側(cè)分別設(shè)置兩個(gè)對(duì)稱的第一導(dǎo)軌，所述兩個(gè)第一導(dǎo)軌外側(cè)分別設(shè)置兩個(gè)對(duì)稱的第二導(dǎo)軌，所述第三導(dǎo)軌固定于機(jī)體的后立板豎梁上；所述刮板固定于第一導(dǎo)軌上，所述LDI激光掃描裝置固定于第二導(dǎo)軌上，所述升降臺(tái)固定于第三導(dǎo)軌上。

優(yōu)選地，所述LDI激光掃描裝置包括LDI激光掃描器、掃描支架、支撐座和第二滑塊；所述LDI激光掃描器固定于門形掃描支架上邊框內(nèi)側(cè)中部；所述支撐座固定于掃描支架的側(cè)邊框內(nèi)側(cè)，所述支撐座上設(shè)置通孔，用于通過Y軸運(yùn)動(dòng)模組，所述支撐座與Y軸絲杠螺母連接；所述掃描支架上固定兩個(gè)第二滑塊，所述兩個(gè)第二滑塊分別固定于掃描支架的兩端，所述兩個(gè)第二滑塊分別設(shè)置在兩個(gè)第二導(dǎo)軌上，由Y軸運(yùn)動(dòng)模組帶動(dòng)LDI激光掃描裝置在第二導(dǎo)軌上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選地，所述LDI激光掃描裝置外固定防護(hù)罩，通過螺釘固定于LDI激光掃描裝置上。

優(yōu)選地，所述升降臺(tái)包括Z軸電機(jī)、Z軸聯(lián)軸器、Z軸軸承部、Z軸絲杠螺母、Z軸滑塊、打印平臺(tái)支架和Z軸滾珠絲杠；所述Z軸電機(jī)通過Z軸電機(jī)固定座固定在后立板上，所述Z軸電機(jī)輸出軸上固定Z軸聯(lián)軸器，Z軸聯(lián)軸器下方連接Z軸滾珠絲杠，Z軸滾珠絲杠上固定Z軸軸承部，所述Z軸軸承部包括上軸承和下軸承，所述上軸承和下軸承均套于Z軸滾珠絲杠上，并分別固定在Z軸滾珠絲杠的上部和下部，所述上軸承和下軸承均固定在后立板豎梁上，Z軸滾珠絲杠上固定Z軸絲杠螺母，Z軸絲杠螺母固定在打印平臺(tái)支架的上方，打印平臺(tái)支架后方固定Z軸滑塊，所述Z軸滑塊固定于第三導(dǎo)軌上，打印平臺(tái)支架下方固定打印平臺(tái)。

優(yōu)選地，所述打印平臺(tái)容置于方形槽中，所述打印平臺(tái)在Z軸滾珠絲杠的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)打印平臺(tái)在方形槽中的上下運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選地，所述刮板一端設(shè)置第一絲杠螺母，用于通過第一滾珠絲杠，所述刮板下部設(shè)置兩個(gè)第一滑塊，所述兩個(gè)第一滑塊分別固定于刮板的兩端，所述兩個(gè)第一滑塊分別固定在兩個(gè)第一導(dǎo)軌上。

優(yōu)選地，所述第一滾珠絲杠固定于刮板電機(jī)的輸出軸上，所述刮板電機(jī)通過刮板電機(jī)固定座固定于平面工作板上。

優(yōu)選地，所述Y軸運(yùn)動(dòng)模組包括Y軸電機(jī)、Y軸聯(lián)軸器、Y軸軸承和Y軸滾珠絲杠；所述Y軸電機(jī)通過Y軸電機(jī)固定座固定在平面工作板上，Y軸電機(jī)輸出軸連接Y軸聯(lián)軸器，所述Y軸聯(lián)軸器與Y軸滾珠絲杠連接，所述Y軸滾珠絲杠上固定Y軸軸承，所述Y軸軸承包括前軸承和后軸承，所述前軸承和后軸承均套在Y軸滾珠絲杠上，并分別固定在Y軸滾珠絲杠的前端和后端，所述前軸承和后軸承均固定在平面工作板上，Y軸滾珠絲杠中間設(shè)置Y軸絲杠螺母。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果，本實(shí)用新型提供的基于LDI技術(shù)的激光3D打印機(jī)，用激光掃描方法直接將圖像在PCB上成像，能夠快速完成單層固化，且Y軸方向尺寸進(jìn)一步擴(kuò)大；相比于傳統(tǒng)的DLP或者SLA光固化3D打印機(jī)具有成本低、固化速度快、打印精度高、打印尺寸大的優(yōu)點(diǎn)；具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的解釋說明；

圖1為本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)板示意圖；

圖2為本實(shí)用新型數(shù)據(jù)傳輸流程圖；

圖3 為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4 為本實(shí)用新型機(jī)體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5 為本實(shí)用新型LDI激光掃描裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6 為本實(shí)用新型LDI原理簡(jiǎn)圖；

圖7 為本實(shí)用新型刮板電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8 為本實(shí)用新型升降臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9 為本實(shí)用新型刮板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10 為本實(shí)用新型Y軸運(yùn)動(dòng)模組結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更詳細(xì)的說明。附圖中給出了本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例。但是，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本說明書所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本實(shí)用新型的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

除非另有定義，本說明書所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本說明書中在本實(shí)用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是用于限制本實(shí)用新型。

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的解釋說明。

如何圖1到10所示，為本實(shí)用新型整體及部分結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，為本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)板示意圖，主控芯片為Arduino2560控制芯片，分別控制Y軸電機(jī)601、Z軸電機(jī)401、LDI激光掃描器201和刮板電機(jī)301，并設(shè)置有I/O接口控制其他外設(shè)，例如限位開關(guān)、溫度傳感器和加熱管。主板通過USB接收從上機(jī)位傳輸?shù)腉代碼以驅(qū)動(dòng)設(shè)備運(yùn)行。

如圖2所示，為本實(shí)用新型數(shù)據(jù)傳輸流程圖，在計(jì)算機(jī)終端將三維模型轉(zhuǎn)換為AMF格式或STL格式文件后，導(dǎo)入Cura或Slic3等切片軟件中，通過設(shè)置參數(shù)進(jìn)行切片，生成SVG代碼，然后再通過上位機(jī)轉(zhuǎn)換為可被執(zhí)行的G代碼，即可實(shí)現(xiàn)激光快速掃描打印。

如圖3和圖4所示，一種基于LDI技術(shù)的激光3D打印機(jī)，包括機(jī)體1、LDI激光掃描裝置2、刮板501、升降臺(tái)4和Y軸運(yùn)動(dòng)模組6；

升降臺(tái)4固定在機(jī)體1的后立板上；刮板501由刮板電機(jī)301驅(qū)動(dòng)，所述刮板電機(jī)301固定于機(jī)體1的平面工作板一側(cè)，Y軸運(yùn)動(dòng)模組6固定在機(jī)體1的平面工作板的另一側(cè)；LDI激光掃描裝置2和刮板501均滑動(dòng)固定于平面工作板上。

優(yōu)選地，所述機(jī)體1為激光3D打印機(jī)的支撐結(jié)構(gòu)，所述機(jī)體1包括外機(jī)體101、第一導(dǎo)軌102、第二導(dǎo)軌103、第三導(dǎo)軌105和樹脂槽；例如，所述外機(jī)體101上后側(cè)設(shè)置后立板，所述后立板上中間位置設(shè)置有豎梁，所述豎梁高度與后立板高度一致，所述后立板上方設(shè)置蓋板，所述蓋板的大小與外機(jī)體101的平面工作的大小相同，用于遮擋上方飄落的灰塵，所述外機(jī)體101、后立板和頂板由鈑金或鋁合金焊接構(gòu)成。

所述外機(jī)體101上表面的平面工作板上開設(shè)方形槽104，所述方形槽104設(shè)置于豎梁的前端，平面工作板的中間位置，所述方形槽104具有一定的深度，足夠固定于升降臺(tái)4下端的打印平臺(tái)410上下運(yùn)動(dòng)；所述方形槽104內(nèi)壁邊沿上設(shè)置樹脂槽，所述樹脂槽為塑料或玻璃制成，安裝于方形槽104內(nèi)壁邊沿上，可以拆卸更換；所述平面工作板上的方形槽104外邊兩側(cè)分別設(shè)置兩個(gè)對(duì)稱的第一導(dǎo)軌102，所述兩個(gè)第一導(dǎo)軌102縱向設(shè)置在方形槽104外邊兩側(cè)，所述兩個(gè)第一導(dǎo)軌102用于固定刮板501；所述兩個(gè)第一導(dǎo)軌102外側(cè)分別設(shè)置兩個(gè)對(duì)稱的第二導(dǎo)軌103，所述兩個(gè)第二導(dǎo)軌103方向與兩個(gè)第一導(dǎo)軌102方向相同，所述兩個(gè)第二導(dǎo)軌103設(shè)置用于固定LDI激光掃描裝置2；所述第三導(dǎo)軌105固定于機(jī)體1的后立板豎梁上，所述升降臺(tái)4固定于第三導(dǎo)軌105上。

如圖5所示，為本實(shí)用新型LDI激光掃描裝置2結(jié)構(gòu)示意圖，所述LDI激光掃描裝置2包括LDI激光掃描器201、掃描支架202、支撐座203和第二滑塊204；例如，所述掃描支架202設(shè)置為門形，為壓鑄或鈑金制成，為L(zhǎng)DI激光掃描裝置2的支撐部分，所述掃描支架202彎折處設(shè)置圓形倒角，所述LDI激光掃描器201設(shè)置為扇形，固定于門形掃描支架202上邊框內(nèi)側(cè)中部；所述支撐座203通過壓鑄或鈑金制成，所述支撐座203固定于掃描支架202的側(cè)邊框內(nèi)側(cè)，所述支撐座203上設(shè)置通孔，用于通過Y軸運(yùn)動(dòng)模組6，所述支撐座203與Y軸絲杠螺母605連接。

所述掃描支架202上固定兩個(gè)第二滑塊204，所述兩個(gè)第二滑塊204分別固定于掃描支架202的兩端，所述兩個(gè)第二滑塊204分別固定在兩個(gè)第二導(dǎo)軌103上，由Y軸運(yùn)動(dòng)模組6帶動(dòng)支撐座203，進(jìn)而帶動(dòng)LDI激光掃描裝置2在第二導(dǎo)軌103上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述LDI激光掃描裝置2外固定防護(hù)罩7，所述防護(hù)罩7通過螺釘固定于LDI激光掃描裝置2的支架上，用于保護(hù)LDI激光掃描裝置2不受外界破壞，影響LDI激光掃描器201正常工作；所述防護(hù)罩7由壓鑄件或鈑金件制成。

如圖8所示，為本實(shí)用新型升降臺(tái)4結(jié)構(gòu)示意圖，所述升降臺(tái)4包括Z軸電機(jī)401、Z軸聯(lián)軸器403、Z軸軸承部、Z軸絲杠螺母405、Z軸滑塊406、打印平臺(tái)支架407和Z軸滾珠絲杠408；所述Z軸電機(jī)401通過Z軸電機(jī)固定座402固定在后立板上，所述Z軸電機(jī)固定座402上設(shè)置安裝孔，能過螺栓固定于后立板上，所述Z軸電機(jī)401輸出軸上固定Z軸聯(lián)軸器403，Z軸聯(lián)軸器403下方連接Z軸滾珠絲杠408，Z軸滾珠絲杠408上固定Z軸軸承部，所述Z軸軸承部包括上軸承404和下軸承409，所述上軸承404和下軸承409均套于Z軸滾珠絲杠408上，并分別固定在Z軸滾珠絲杠408的上部和下部，所述上軸承404和下軸承409均固定在后立板豎梁上，Z軸滾珠絲杠408上固定Z軸絲杠螺母405，Z軸絲杠螺母405固定在打印平臺(tái)支架407的上方，打印平臺(tái)支架407后方固定Z軸滑塊406，所述Z軸滑塊406固定于第三導(dǎo)軌105上，打印平臺(tái)支架407下方固定打印平臺(tái)410。

所述Z軸電機(jī)401帶動(dòng)Z軸聯(lián)軸器403進(jìn)而帶動(dòng)Z軸滾珠絲杠408，Z軸滾珠絲杠408與Z軸絲杠螺母405配合，實(shí)現(xiàn)與Z軸絲杠螺母405相連的打印平臺(tái)支架407的上下運(yùn)動(dòng)，打印平臺(tái)410隨打印平臺(tái)支架407一起做上下運(yùn)動(dòng)，軸承部與第三導(dǎo)軌105用于保障打印平臺(tái)410實(shí)現(xiàn)精確的上下運(yùn)動(dòng)，不產(chǎn)生左右的晃動(dòng)；所述Z軸電機(jī)401為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)；所述Z軸電機(jī)固定座402、打印平臺(tái)支架407和打印平臺(tái)410為壓鑄件或鈑金件。

所述打印平臺(tái)410容置于方形槽104中，所述打印平臺(tái)410在Z軸滾珠絲杠408的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)打印平臺(tái)410在方形槽104中的上下運(yùn)動(dòng)。

如圖9所示，為本實(shí)用新型刮板501結(jié)構(gòu)示意圖，所述刮板501一端設(shè)置第一絲杠螺母502，用于通過第一滾珠絲杠，所述刮板501下部設(shè)置兩個(gè)第一滑塊503，所述兩個(gè)第一滑塊503分別固定于刮板501的兩端，所述兩個(gè)第一滑塊503分別固定在兩個(gè)第一導(dǎo)軌102上；刮板電機(jī)301通過第一滾珠絲杠帶動(dòng)刮板501，實(shí)現(xiàn)刮板501在第一導(dǎo)軌102上往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述刮板501為壓鑄、鈑金、塑料或者樹脂制成的網(wǎng)孔板。

如圖7所示，為本實(shí)用新型刮板電機(jī)301結(jié)構(gòu)示意圖，所述第一滾珠絲杠固定于刮板電機(jī)301的輸出軸上，所述刮板電機(jī)301通過刮板電機(jī)固定座302固定于平面工作板上，刮板電機(jī)301驅(qū)動(dòng)第一絲杠螺母502在第層打印開始前，帶動(dòng)刮板501沿Y軸來回運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期，為每層刮平樹脂，使每層打印材料分布更加均勻，提高打印精度；所述刮板電機(jī)301為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)；所述刮板電機(jī)固定座302為壓鑄件或鈑金件。

如圖10所示，為本實(shí)用新型Y軸運(yùn)動(dòng)模組6結(jié)構(gòu)示意圖，所述Y軸運(yùn)動(dòng)模組6包括Y軸電機(jī)601、Y軸聯(lián)軸器603、Y軸軸承和Y軸滾珠絲杠606；所述Y軸電機(jī)601通過Y軸電機(jī)固定座602固定在平面工作板上，Y軸電機(jī)601輸出軸連接Y軸聯(lián)軸器603，所述Y軸聯(lián)軸器603與Y軸滾珠絲杠606連接，所述Y軸滾珠絲杠606上固定Y軸軸承，所述Y軸軸承包括前軸承604和后軸承607，所述前軸承604和后軸承607均套在Y軸滾珠絲杠606上，并分別固定在Y軸滾珠絲杠606的前端和后端，所述前軸承604和后軸承607均固定在平面工作板上，Y軸滾珠絲杠606中間設(shè)置Y軸絲杠螺母605；所述Y軸電機(jī)601為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)；所述Y軸電機(jī)固定座602為壓鑄件或鈑金件；所述Y軸絲杠螺母605與滾珠絲杠配合帶動(dòng)LDI激光掃描裝置2沒Y軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成整個(gè)界面的固化成型。

如圖6所示，為L(zhǎng)DI原理簡(jiǎn)圖，六棱鏡703固定在微電機(jī)的輸出軸上，所述微電機(jī)在模擬量信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下以恒定的速度旋轉(zhuǎn)，激光模組701發(fā)射激光，主板輸出信號(hào)在通過TTL調(diào)制之后來快速控制激光的通斷，從而控制需要成型的截面；所述微電機(jī)通過接受模擬信號(hào)可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；所述六棱鏡703每個(gè)面均能反射激光，激光模組701發(fā)射激光經(jīng)過透鏡702折射和六棱鏡703反射后輸出；所述六棱鏡703的每個(gè)面的掃描區(qū)域均為成型界面，多個(gè)面疊加曝光即完成單條界面的固化。

需要說明的是，上述各技術(shù)特征繼續(xù)相互組合，形成未在上面列舉的各種實(shí)施例，均視為本實(shí)用新型說明書記載的范圍；并且，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。