光固化成型3D打印激光掃描系統(tǒng)設(shè)計(jì)【SLA技術(shù)】

責(zé)任編輯：悟空打印坊發(fā)布時(shí)間：2020-03-12

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激光掃描系統(tǒng)是3D打印機(jī)中的關(guān)鍵子系統(tǒng)之一,光學(xué)系統(tǒng)要完成光束的動(dòng)態(tài)聚焦、靜態(tài)調(diào)整,滿足光斑質(zhì)量要求,減小光路的衰減。其設(shè)計(jì)與制造的質(zhì)量直接影響到激光掃描的精度以及光路調(diào)整維護(hù)的方便性。

經(jīng)驗(yàn)表明,如果光路系統(tǒng)設(shè)計(jì)得不合理,光路的調(diào)整會(huì)是一件非常費(fèi)時(shí)的工作。激光器以及部分關(guān)鍵器件(如振鏡、反射鏡和動(dòng)態(tài)聚焦鏡等)的性能需要很高的可靠性,該部分的設(shè)計(jì)主要包括光程設(shè)計(jì)、元器件的選用以及輔助配件的設(shè)計(jì)

1.振鏡距液面位置設(shè)計(jì)
掃描振鏡的布置形式?取振鏡后置掃描方式,即將振鏡置于動(dòng)態(tài)聚焦鏡后面的布置形式。因?yàn)檎耒R的工作角度范圍為[一20°,20°,實(shí)現(xiàn)掃描范圍為±300mm(即600mm的最大掃描行程),所以為了獲得較好的振鏡掃描線性,考慮設(shè)備的總高度尺寸振鏡軸線距液面的垂直距離H應(yīng)滿足下式:H≥300/tan20°mm=824mm

2.焦程設(shè)計(jì)
激光束出口直徑為2mm,而要求激光束的光斑直徑在0.1mm左右,且系統(tǒng)采用振鏡后置掃描方式,所以必須利用光學(xué)杠桿原理放大焦程

在已知?jiǎng)討B(tài)聚焦鏡的焦距后,根據(jù)掃描范圍,確定動(dòng)態(tài)聚焦鏡相對(duì)振鏡的安裝位置。實(shí)際加工時(shí),考慮到加工誤差的累積,動(dòng)態(tài)聚焦鏡相對(duì)振鏡的安裝位置應(yīng)具有可調(diào)整的功能,以改變光學(xué)杠桿的臂長(zhǎng),從而改變焦程的大小,以便根據(jù)掃描平面的位置來(lái)調(diào)整光斑的大小

3.光軸同心度的保證與調(diào)整
光軸的同心度是影響光斑質(zhì)量以及掃描精度的主要因素,要求激光束軸線通過(guò)動(dòng)態(tài)聚焦鏡在振鏡的偏轉(zhuǎn)軸線上。由于動(dòng)態(tài)聚焦鏡、振鏡是兩個(gè)單獨(dú)的組件,且都具有安裝基面和定位銷,因此設(shè)計(jì)時(shí)將兩部分安裝在同一光路板上,光路板上設(shè)計(jì)有統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)槽,以便調(diào)整兩組件在光軸線方向的相對(duì)位置,從而可改變光學(xué)杠桿的臂長(zhǎng),獲得滿足要求的光程和光斑直徑。

4.掃描方式的設(shè)計(jì)
由于對(duì)實(shí)體的掃描占用了大量的制作時(shí)間,所以盡可能縮短掃描時(shí)間是提高光固化3D打印機(jī)效率的最直接方法。

光固化3D打印過(guò)程一般分三個(gè)階段:支撐階段、輪廓階段、填充階段。

首先,當(dāng)模型制作完成之后需要將支撐除去,支撐與實(shí)體的接觸面越小越方便去除。其次,進(jìn)行輪廓掃描是為了提高零件的制作精度,因此只有采用小光斑才能滿足精度要求。

而實(shí)體的成形主要在填充階段完成,隨著光斑尺寸的增大,內(nèi)部填充固化范圍也增大,單位面積所需要的固化時(shí)間減少,因而節(jié)約了制作時(shí)間,提高了制作效率。

在這個(gè)變光斑掃描工藝中,光斑的變化僅僅是在填充階段進(jìn)行的,且在支撐和輪廓這兩個(gè)階段是不需要改變光斑尺寸的

以上就是3D打印加工廠家為大家介紹的有關(guān)SLA激光固化成型3D打印激光掃描系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析，希望可以給大家提供參考。

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