3D打印机制造技术

本实用新型专利技术公开一种3D打印机，包括投影式激光加热系统，所述投影式激光加热系统包括用于铺设粉体材料的工作台、激光模组、投影组件和控制系统；所述激光模组包括红外激光器和用于调节所述红外激光器输出功率的激光调节装置；所述投影组件包括将所述激光调节装置调节后的激光光束投影到工作台以对铺设于所述工作台上的粉体材料进行加热的DMD芯片；所述控制系统控制所述激光调节装置和所述DMD芯片的投影形状。本实用新型专利技术技术方案可以利用DMD芯片进行激光投影加热进而实现熔融或烧结粉体材料进行3D打印。

3D printer

The utility model discloses a 3D printer, including a projection laser heating system, which comprises a worktable for laying powder materials, a laser module, a projection module and a control system; the laser module comprises an infrared laser and a laser regulating device for adjusting the output power of the infrared laser; the projection module includes the excitation. The laser beam adjusted by the light regulating device is projected onto the worktable to heat the powder material laid on the worktable, and the control system controls the projection shape of the laser regulating device and the DMD chip. The technical scheme of the utility model can use DMD chip for laser projection heating to realize 3D printing of melted or sintered powder materials.

【技术实现步骤摘要】
3D打印机本申请是201820171996.6的分案申请，母案申请的申请日：2018年1月30日；申请号是201820171996.6；专利技术创造名称为3D打印机。
本技术涉及3D打印领域，特别涉及一种3D打印机。
技术介绍
自1960年美国加州Hughes实验室的TheodoreMaiman实现了第一束激光之后，因激光自身的特性，使其在多个领域得到快速发展，至1990年激光应用于制造业，仅用了三十年时间。激光的引入为制造业带来了新生，传统制造业中难以处理的高精细加工问题都可以利用激光完美的解决。3D打印技术自1986美国科学家CharlesHull开发了第一台商业3D印刷机之后的发展给制造业带来了一个新的方向，随着近些年的发展，可采用3D打印的产品越来越多，3D打印涉足的制作领域也越来越广泛。其中，DLP(DigitalLightProcessing)数字光处理技术应用到3D打印之后可以对液态光敏树脂进行3D成型的加工，DLP平面投影辐射可以使光敏树脂快速成型，打印速度快，但目前3D打印中使用的DLP投影技术只能针对光敏树脂进行冷加工处理，不能对材料进行加热，适用范围过窄，材料成本高昂；还有SLS(SelectedLaserSintering)激光选区熔融或烧结技术，3D打印的原料为粉末材料，对粉末材料进行点加热熔融或烧结，使其固化，需要将粉末材料加热至熔融状态，凝固冷却后取出。SLS技术在3D打印中可以适用多种原料，但是SLS技术是点式加热，路径扫描加热周期较长，制约3D打印的效率的提升。
技术实现思路
本技术的主要目的是提出一种3D打印机，旨在解决DLP投影技术在3D打印机领域的应用局限于弱紫外光照射液态光敏树脂固化成型，不能适用于对粉末材料进行熔融或烧结固化的情形。为实现上述目的，本技术提出的3D打印机包括投影式激光加热系统，所述投影式激光加热系统包括工作台、激光模组、投影组件和控制系统；所述激光模组包括红外激光器和用于调节所述红外激光器输出功率的激光调节装置；所述投影组件包括将所述激光调节装置调节后的激光光束投影到工作台以对所述工作台上铺设的粉体材料进行加热的DMD芯片；所述控制系统控制所述激光调节装置和所述DMD芯片的投影形状。优选地，所述激光调节装置包括第一半波片和偏振分光镜，所述偏振分光镜具有第一出射方向和第二出射方向，且所述偏振分光镜将所述激光器产生的激光光束分为第一激光分量和第二激光分量，其中第二出射方向上设有功率计，第一出射方向指向所述投影组件。优选地，所述第一半波片组件包括第一半波片和用于固定所述第一半波片且带动所述第一半波片旋转的第一旋转夹持组件，所述第一旋转夹持组件包括一级旋转夹持器和二级旋转夹持器，所述半波片固定在所述一级旋转夹持器上，所述一级旋转夹持器可转动的连接于所述二级旋转夹持器，所述一级旋转夹持器的角分辨率大于所述二级旋转夹持器的角分辨率。优选地，所述3D打印机还包括第二半波片和第二旋转夹持组件，所述第二半波片安装于所述第二旋转夹持组件，所述第二旋转夹持组件设于所述偏振分光镜与所述投影组件之间，所述控制系统控制所述第二旋转夹持组件与所述第一旋转夹持组件配合，以控制所述DMD芯片的入射光的偏振方向平行于所述DMD芯片的微镜反射面。优选地，所述3D打印机还包括分束镜组，所述投影组件至少包括3组；所述分束镜组设于所述激光模组和所述投影组件之间，以将所述激光模组输出的激光光束分成与所述投影组件对应的至少3束。优选地，所述控制系统单独控制每组所述投影组件的DMD芯片，以控制每个所述DMD芯片的投影平面的形状和方向，使每个所述DMD芯片投影到所述作业台上的形状相同并且重合。优选地，每个所述DMD芯片上均设有散热装置，每个所述散热装置均包括液氮循环冷却管路和贴设于所述DMD芯片的导热块，每个所述导热块均开设有通孔，所述通孔连接所述液氮循环冷却管路。本技术技术方案通过采用红外激光器作为加热的输出光源，并通过DMD芯片将激光投影到工作台，降低了DMD芯片的发热量，使其可以用于投影式加热系统中，进而实现利用投影式激光加热系统进行物料加热熔融或烧结的3D打印。附图说明为了更清楚地说明本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技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本技术投影式激光加热系统的结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称100红外激光器300投影组件200第一半波片301DMD芯片201第一旋转夹持组件302导热块202偏振分光镜400工作台203功率计401预热装置204扩束镜组500控制设备本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。需要说明，若本技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。3D打印技术日益成熟，其应用也逐渐开始普遍，在3D打印领域，现在应用比较广泛的是利用DLP投影紫外光照射液态光敏树脂，使被照射区域内的光敏树脂固化，多层固化后形成3D打印产品。DLP投影的核心是DMD芯片，DMD芯片具有很多的微镜反射面(微镜反射面的数量和分辨率有关，例如，如需投影出4K分辨率的影像，则理论上至少需要4096×2160＝8847360个微镜反射面)，DMD的控制器可以单独控制每个微镜反射面的方向，精确投影出需要的图形。DLP投影技术主要应用于家用或商用投影，例如常见的投影仪和近些年出现的投影电视等。DLP投影技术在3D打印领域可以实现快速而精确的3D打印，但因为DLP投影的核心部件DMD芯片对光的吸收较多，投影光的功率较大时，DMD芯片会因高温而失效，所以，目前DLP投影技术在3D打印中的应用仅限于使用液态光敏树脂作为打印原材料的情况，不适用于使用粉末材料进行熔融或烧结固化从而实现3D打印的情形。为此，本技术提出一种投影式激光加热系统，以扩展DLP投影技术在3D打印中的应用范围。请参照图1，本技术提出一种采用投影式激光加热系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印机，其特征在于，所述3D打印机包括投影式激光加热系统，所述投影式激光加热系统包括：工作台，用于铺设粉体材料，所述工作台上设置预热装置，用于对待加热的原料进行预热处理；投影组件，所述投影组件包括DMD芯片，所述DMD芯片用于将激光光束投影到所述工作台，以对所述工作台上铺设的粉体材料进行加热；控制系统，用于控制所述DMD芯片的投影形状。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印机，其特征在于，所述3D打印机包括投影式激光加热系统，所述投影式激光加热系统包括：工作台，用于铺设粉体材料，所述工作台上设置预热装置，用于对待加热的原料进行预热处理；投影组件，所述投影组件包括DMD芯片，所述DMD芯片用于将激光光束投影到所述工作台，以对所述工作台上铺设的粉体材料进行加热；控制系统，用于控制所述DMD芯片的投影形状。2.如权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述投影式激光加热系统还包括激光器，所述激光器为红外激光器。3.如权利要求2所述的3D打印机，其特征在于，所述红外激光器为CO2激光器。4.如权利要求3所述的3D打印机，其特征在于，所述CO2激光器为CO2脉冲激光器。5.如权利要求2至4任一项所述的3D打印机，其特征在于，所述投影式激光加热系统还包括激光功率调节装置，所述激光功率调节装置用以调节所述激光器的输出功率。6.如权利要求5所述的3D打印机，其特征在于，所述激光器输出的激光为线性偏振光，所述激光功率调节装置包括偏振分光镜，所述偏振分光镜具有第一出射方向和第二出射方向，所述第一出射方向指向所述投影组件。7.如权利要求6所述的3D打印机，其特征在于，所述第二出射方向上设有功率计。8.如权利要求6所述的3D打印机，其特征在于，所述激光功率调节装置还包括第一半波片用于固定所述第一半波片且带...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴敏，刘业，蒋荣归，
申请(专利权)人：深圳升华三维科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44