一种3D打印装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种3D打印装置，应用于3D打印领域，该装置包括：用于产生激光束的激光器；设置于激光器的激光束出射方向的准直透镜，聚焦透镜，设置于准直透镜的准直后光束出射方向；激光传输光纤，激光传输光纤的一端设置于聚焦透镜的汇聚后光束出射方向，激光传输光纤的另一端连接有光纤头，光纤头的端面上设置有用于产生表面等离激元的金属微结构；打印材料容器的容器开口对着光纤头，形成的聚焦光斑指向打印材料容器中，打印材料容器中容置有载物台；用于控制光纤头和载物台进行三维移动的三维移动台与光纤头和载物台均连接。本发明专利技术解决了现有小型的3D打印装置打印精度不高的技术问题。

A 3D printing device

The invention discloses a 3D printing device used in the field of 3D printing, the device includes a laser for generating a laser beam; a laser beam collimating lens, a focusing lens is arranged in the direction of laser collimation, collimating lens is arranged on the beam emitting direction; the laser transmission optical fiber, one end of the laser transmission optical fiber the focusing lens arranged in the converged beam emitting direction, laser transmission optical fiber connected with the other end of the optical fiber head end fiber head is provided with a surface plasmon metal micro structure; container printing material container opening to optical fiber head, focused beam forming to the printing material container. A table containing the printing material container; for the control of the optical fiber head and the stage of 3D mobile 3D mobile station and the optical fiber head and the stage are connected. The invention solves the technical problem that the printing accuracy of the existing small 3D printing device is not high.

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印装置
本专利技术涉及3D打印领域，尤其涉及一种3D打印装置。
技术介绍
3D打印作为一项新兴的快速成型技术，在产品设计、工业制造、航天航空、科学研究、建筑、汽车、医疗等众多领域具有广泛地应用。现有3D打印装置的打印精度受到聚焦限制，因此打印精度不高，而精度相对较高的3D打印装置则光路搭建复杂，体积较大。
技术实现思路
本专利技术实施例通过提供一种3D打印装置，解决了现有小型的3D打印装置打印精度不高的技术问题。本专利技术实施例提供一种3D打印装置，包括：激光器，用于产生激光束；准直透镜，设置于所述激光器的激光束出射方向，对所述激光器产生的所述激光束进行准直；聚焦透镜，设置于所述准直透镜的准直后光束出射方向，对从所述准直透镜出射的所述准直后光束进行汇聚；激光传输光纤，所述激光传输光纤的一端设置于所述聚焦透镜的汇聚后光束出射方向，所述激光传输光纤的另一端连接有光纤头，所述光纤头的端面上设置有用于产生表面等离激元的金属微结构，基于所述金属微结构对从所述汇聚后光束形成聚焦光斑；打印材料容器，所述打印材料容器的容器开口对着所述光纤头，所述聚焦光斑指向所述打印材料容器中，其中，所述打印材料容器中容置有载物台；三维移动台，与所述光纤头和所述载物台均连接，所述三维移动台用于控制所述光纤头和所述载物台进行三维移动。可选的，所述3D打印装置还包括：光纤夹具，夹持在所述激光传输光纤上。可选的，所述光纤夹具包括：第一光纤夹具，夹持于所述激光传输光纤的光束进入端；第二光纤夹具，夹持于所述激光传输光纤的光束输出端。可选的，所述第一光纤夹具和所述第二光纤夹具均为柔性聚合物，所述激光传输光纤穿过所述柔性聚合物的中部开孔，以固定所述激光传输光纤。可选的，所述打印材料容器中容置有3D打印材料，所述载物台处于所述3D打印材料中。可选的，所述三维移动台通过第一连接杆与所述光纤头连接，所述三维移动台通过第二连接杆与所述载物台连接。可选的，所述三维移动台具体为：具有X维度运动、Y维度运动和Z维度运动的三维电动移动装置。本专利技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：通过激光器产生激光束；准直透镜对激光器产生的激光束进行准直；聚焦透镜对从准直透镜出射的准直后光束进行汇聚，激光传输光纤的光束输出端连接有光纤头，光纤头的端面上设置有用于产生表面等离激元的金属微结构，从而光纤头基于金属微结构，对从聚焦透镜出射的汇聚后光束形成聚焦光斑，打印材料容器的容器开口对着光纤头，从而形成的聚焦光斑指向打印材料容器中，以对打印材料容器中的3D打印材料进行打印，三维移动台与光纤头和载物台均连接，用于控制光纤头和载物台进行三维移动，使光纤头和载物台根据打印轨迹进行移动。通过金属微结构的表面等离激元效应能够实现超分辨聚焦，在之前仅仅通过简单的光路对光束进行调节，就实现了好的聚焦，因此，装置体积缩小的同时还提高了3D打印精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的3D打印装置的结构示意图。具体实施方式鉴于现有技术存在小型的3D打印装置打印精度不高的技术问题，本专利技术实施例提供了一种3D打印装置，总体思路如下：光纤头的端面上设置有用于产生表面等离激元的金属微结构，从而光纤头基于金属微结构，对从聚焦透镜出射的汇聚后光束形成聚焦光斑，通过金属微结构的表面等离激元效应能够实现超分辨聚焦，在之前仅仅通过简单的光路对光束进行调节，就实现了好的聚焦，因此，装置体积缩小的同时还提高了3D打印精度。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参考图1所示，本专利技术实施例提供的一种3D打印装置，包括：激光器1、准直透镜2、聚焦透镜3、激光传输光纤4、打印材料容器9、光纤头7、三维移动台14和载物台11。激光器1用于产生激光束。准直透镜2设置于激光器1的激光束出射方向，准直透镜2对激光器1产生的激光束进行准直。聚焦透镜3设置于准直透镜2的准直后光束出射方向，聚焦透镜3对从准直透镜2出射的准直后光束进行汇聚。激光传输光纤4的一端设置于聚焦透镜3的汇聚后光束出射方向，激光传输光纤4的另一端连接有光纤头7，激光传输光纤4将汇聚后光束传输至光纤头7，光纤头7的端面上设置有用于产生表面等离激元的金属微结构，基于金属微结构对传输到光纤头7的汇聚后光束形成聚焦光斑。打印材料容器9的容器开口对着光纤头7，形成的聚焦光斑指向打印材料容器9中，打印材料容器9中容置有载物台11；三维移动台14与光纤头7和载物台11均连接，用于控制光纤头7和载物台11进行三维移动。金属微结构具体为金属亚波长结构，金属亚波长结构产生的表面等离激元效应能够实现超分辨聚焦特性，表面等离激元是金属表面电子产生的集体振荡行为。金属亚波长结构为该结构的尺寸小于其工作波长，。进一步的，本实施例提供的3D打印装置还包括光纤夹具，夹持在激光传输光纤4上，以固定激光传输光纤4。具体来讲，光纤夹具包括：第一光纤夹具5夹持于激光传输光纤4的光束进入端；第二光纤夹具6夹持于激光传输光纤4的光束输出端。在本实施例中，通过第一光纤夹具5和第二光纤夹具6良好的支撑激光传输光纤4的两端，使激光传输光纤4的光束进入端对准聚焦透镜3出射的汇聚后光束，使激光传输光纤4的光束输出端出射的聚焦光斑能对准需要进行3D打印的位置。激光传输光纤4的光束进入端对着聚焦透镜3的汇聚后光束的聚焦点，激光传输光纤4的光束进入端指向打印材料容器9中，从而使得聚焦光斑能够指向打印材料容器9中。在一具体实施例中，第一光纤夹具5和第二光纤夹具6为柔性聚合物，柔性聚合物具体可以为：PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)，或者PMMA(PolymethylMethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)。第一光纤夹具5和第一光纤夹具6的形状可以是圆柱、长方体、正方体中的一种，激光传输光纤4均穿过第一光纤夹具5和第二光纤夹具6，通过第一光纤夹具5和第二光纤夹具6的弹性夹紧激光传输光纤4。在具体实施过程中，通过带孔硬性管垂直穿透材质为柔性聚合物的第一光纤夹具5和第二光纤夹具6，将激光传输光纤4穿过带孔硬性管的孔，再从第一光纤夹具5和第二光纤夹具6中取出带孔硬性管，使得第一光纤夹具5和第二光纤夹具6接触并夹紧激光传输光纤4。抽拉激光传输光纤4的两端，使第一光纤夹具5和第二光纤夹具6对应固定在激光传输光纤4的光束进入端与光束输出端，即完成了激光传输光纤4的夹紧固定。具体的，激光传输光纤4由一体成型的且互为垂直的两段组成，激光器1产生的激光束水平出射，准直透镜2的光心、聚焦透镜3的光心在同一水平直线上。在具体应用时，打印材料容器9为向上开口的槽，打印材料容器9中容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印装置，其特征在于，包括：激光器，用于产生激光束；准直透镜，设置于所述激光器的激光束出射方向，对所述激光器产生的所述激光束进行准直；聚焦透镜，设置于所述准直透镜的准直后光束出射方向，对从所述准直透镜出射的所述准直后光束进行汇聚；激光传输光纤，所述激光传输光纤的一端设置于所述聚焦透镜的汇聚后光束出射方向，所述激光传输光纤的另一端连接有光纤头，所述光纤头的端面上设置有用于产生表面等离激元的金属微结构，基于所述金属微结构对所述汇聚后光束形成聚焦光斑；打印材料容器，所述打印材料容器的容器开口对着所述光纤头，所述聚焦光斑指向所述打印材料容器中，其中，所述打印材料容器中容置有载物台；三维移动台，与所述光纤头和所述载物台均连接，所述三维移动台用于控制所述光纤头和所述载物台进行三维移动。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印装置，其特征在于，包括：激光器，用于产生激光束；准直透镜，设置于所述激光器的激光束出射方向，对所述激光器产生的所述激光束进行准直；聚焦透镜，设置于所述准直透镜的准直后光束出射方向，对从所述准直透镜出射的所述准直后光束进行汇聚；激光传输光纤，所述激光传输光纤的一端设置于所述聚焦透镜的汇聚后光束出射方向，所述激光传输光纤的另一端连接有光纤头，所述光纤头的端面上设置有用于产生表面等离激元的金属微结构，基于所述金属微结构对所述汇聚后光束形成聚焦光斑；打印材料容器，所述打印材料容器的容器开口对着所述光纤头，所述聚焦光斑指向所述打印材料容器中，其中，所述打印材料容器中容置有载物台；三维移动台，与所述光纤头和所述载物台均连接，所述三维移动台用于控制所述光纤头和所述载物台进行三维移动。2.如权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于，所述3D打印装置还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欢，符庭钊，崔绍晖，李超波，夏洋，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11