[实用新型]3D打印机

说明书

本实用新型公开一种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。

技术领域

本实用新型涉及3D打印领域，特别涉及一种3D打印机。

背景技术

自1960年美国加州Hughes实验室的Theodore Maiman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Charles Hull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(Digital Light Processing)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(SelectedLaser Sintering)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。

实用新型内容

本实用新型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，本实用新型提出的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。