多光源连续生产的DLP型3D打印机研制.pdf
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1、:./.多光源连续生产的 型 打印机研制荣左超于清晓李常品(上海联泰科技股份有限公司上海)摘 要:针对当前 技术成型幅面较小导致的其在生产型 打印设备中难以使用的问题提出一种多光源连续生产的 型 打印机设计方案 利用多个 光机扩大成型幅面设计出一种具有多沟槽的托板及梳状铲刀以此实现成型后的零件自动从托板上取下并放到接料槽中并配合集中供液系统实现打印机内树脂的自动补充 借助计算机网络技术每次打印完后通知云端服务器服务器自动下发下一个生产任务给打印机解决了 型 打印机幅面过小及无法连续生产的难题对 打印技术从原型制造到小批量生产的升级有着积极的意义关键词:数字光处理 打印自动取件自动补液多光源中图
2、分类号:文献标识码:文章编号:()():.:()引 言 打印是一项迅速发展的新兴快速制造技术经过多年的发展它从早期的仅能进行原型制作发展到现在开始应用于小批量生产并且已经广泛应用于工业、医疗、陶瓷、微电子等领域 相比(立体光固化)、(熔融沉积成形法)、(选区激光烧结成型)、(选择性激光熔化)等其他技术基于(数字光处理)的光固化 打印具有表面质量高、尺寸精度高、成型速度快的优势使其在精密制作及快速成型场合下备受青睐 目前市面上研制出的 型 打印机有顶投影和底投影两种工作原理这些打印机普遍采用单光源方案成型幅面较小因而 型的 打印产能明显低于同为光固化的 型 打印机部分学者提出了利用移动光源的方案
3、来实现成型幅面的扩大但会导致成型时间的延长 此外目前的光固化 打印在成型过程中不需要人工干预但其打印完成后必须要人工将成型零件从托板上取下并需不定期补充光固化树脂这不但延长了设备的空闲等待时间限制了设备的利用率而且还不利于未来的无人工厂目标的实现为了使 技术能够应用于批量生产场景并减少对取件过程和设备维护时对人工的依赖提出了一种多光源连续生产的 型 打印机的设计方案 笔者重点对打印机的总体方案、自动取件和自动补液方案进行了详细的分析与阐述最终研制出的样机实现了大幅面连续生产的 打印功能 打印机总体方案.结构方案 打印机的结构如图 所示 为了实现大幅面打印使用 个 光机作为光固化成型过程中的光源
4、光机安装在机架的顶部和常规的顶投影光固化打印机类似 打印机具有刮刀及其运动机构在刮刀电机的带动下实现对成型液面的涂覆操作机械研究与应用 年第 期(第 卷总第 期)设计与开发收稿日期:作者简介:荣左超()男安徽铜陵人博士工程师主要从事 打印、机器人研究方面的科研工作具有树脂槽和液位调节机构树脂槽用于盛放光固化树脂液位调节机构带动树脂槽在 方向上移动实现打印过程中树脂的液面始终处于成型基准面上 为了实现连续生产功能打印机还具有将成型的零件从打印机上自动取下的自动取件功能和实现树脂槽内树脂添加的自动补液功能图 打印机的结构示意图 为了更加清晰地展示打印机如何实现连续生产功能将图 中的部分零件隐藏仅展
5、示与连续生产相关的零部件如图 所示图 连续生产的结构部分示意图 由图 可知打印机的树脂槽连接有一根供液管道由供液阀门控制是否向树脂槽补充树脂树脂槽的上方有一个用于检测树脂槽内树脂的液面高度的液位传感器 轴电机通过托臂带动托板上下运动铲刀在铲刀电机的带动下将固化并粘接在托板上的零件从托板上翘起并推到导料槽中零件进一步从导料槽滑入接料槽中挡板用于防止零件从托板上跌入树脂槽中接料槽支架(图 中被隐藏)上装有一个接料槽开关用于标识当前接料槽支架上是否放有接料槽由于托板的表面结构较多对于图、中的托板表面线条做了简化处理以更加清晰显示部件的相互关系.总体工作流程打印机的总体工作流程如图 所示 打印机从控制
6、程序的操作界面或云端服务器接收到打印指令后关闭补液电磁阀并停止自动补液以避免对后续调整液位的干扰 驱动 轴电机、刮刀电机、铲刀电机回到各自的零位开关处控制程序不停地读取液位传感器的数值并控制液位电机运动直到树脂槽内树脂的液位处于打印位置 然后进行逐层曝光打印在所有层都打印完成后同时进行自动取件和自动补液操作并在自动取件完成后打印机通知云端服务器如果云端服务器还有待打印的任务则将该任务发送给打印机进行新一次的打印作业图 打印总体工作流程方案 自动取件方案.结构方案自动取件主要涉及部件有托板、铲刀及其运动机构、导料槽和接料槽 成型的零件粘接在托板上托板的局部形式如图 所示 托板上具有很多的沟槽用于
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