基于数字微镜光固化3D打印系统的结构简图如图3-17所示,图中轮廓图形发生装置即为本系统的光学系统,它是产生零件二维轮廓图形的核心部件。光学系统生成的轮廓图形被投射到透明的承载玻璃板上,光线透过承载玻璃使光敏树脂按需固化,每固化一层,Z轴运动机构带动已固化零件向上运动一个层片厚度,接着进行下一层的固化,如此重复直至零件制造完成。为使零件成形后处理简单,采用下照射曝光,这样由未固化液态树脂和承载玻璃充当支撑,在加工过程中无须再另行添加支撑。
图3-17 DLP系统结构简图
如图3-18所示,整个系统包括四大模块:光学系统、数据处理系统、控制系统和机械系统,各部分相互协作以保证系统良好的工作状态。
图3-18 DLP系统原理(www.daowen.com)
光学系统由数字微镜、聚光系统以及投影物镜三个部分组成。其中,聚光系统为数字微镜提供均匀的照明入射光束,为树脂固化提供均匀的能量;投影物镜将数字微镜形成的二维轮廓投射到树脂面上,使树脂按零件的截面轮廓固化成形;数字微镜为实现零件二维轮廓的核心器件,通过控制系统的电信号可以完成图形轮廓的生成,整个光路系统设计以实现数字微镜的工作原理为基点,图3-19为DLP光学系统简图,从图中可以看出整个光学系统的组成。
数据处理系统负责完成从零件CAD模型到零件二维轮廓图形的数据转换,投影式光固化成形技术得到零件轮廓图形(bmp文件)后无须再为二维轮廓生成加工路径,因此处理速度相对较快。控制系统负责控制相关器件从计算机读入二维轮廓图片信息(bmp文件),并根据bmp文件的相关信息为数字微镜的每一片小微镜提供电信号,使微镜按要求进行偏转,实现掩膜图形的生成。控制系统还对Z轴的动力装置进行控制,每曝光固化一层后,控制电动机运动使Z轴往上运动一个层厚,以便进行下一个层厚的加工;此外,控制系统还起到快门的作用,在Z轴静止时使光线能够通过光学系统,而当Z轴运动时则严禁光线通过,以保证零件的加工精度。
图3-19 DLP光学系统示意
机械系统是整个成形系统的骨架,为整个系统提供支撑,包括控制系统、光学系统、Z轴的运动部件的安装固定。由于本系统是采用投影曝光,对各个关键器件的平行度要求较高,因此机械结构还必须完成对曝光用的投影物镜、承载玻璃板与数字微镜之间的平面度的调节。
这四大模块在整个系统中都是不可或缺的,各模块共同作用,互相配合才能加工出合格的三维零件。
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