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www.uec.org.cn 
北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:光固化3D打印
学校名称:北方民族大学
参赛队伍:light
参赛学生:郭飞 梁园 杨朝航  
指导老师:高阳 朱德馨  

详细说明

3D打印是一项近年来兴起的制造技术,美国《经济学人》杂志认为其与其他数字化生产模式一起推动了新的工业革命,受到工业界和资本界的广泛关注。3D打印技术的出现,使得个性化物品的定制变得更加简单,推动了礼品行业、设计行业、艺术行业等的积极发展,是人们制造复杂形状的工件或者物品时不再是寄希望于复杂的工序,或者是高端的四周或者五轴机床,减少了技术验证、生产制造等的时间,也减少了在个性化物品和复杂度较高工件的生产成本。在经过30年的发展后,3D打印产业作为一个朝阳产业必将迎来更广阔的发展前景。

目前市场上的快速成型技术分为3DP 技术、FDM熔融层积成型技术        
SLA立体平版印刷技术、SLS选区激光烧结、DLP激光成型技术和UV
紫外线成型技术等。

    “FDM”操作简单但打印精度较差,“SLA”精度高但其使用的操作软件复杂生僻,外加制造成本昂贵。综上考虑决定:以Arduino Mega 2560为核心电路板搭配A4988及Ramps1.4驱动,用LCD2004控制显示屏的整体作为控制电路。通过控制X-Y-Z轴的传动来实现光路预定路径。最终利用安装在Y轴上的激光头照射液槽里的光敏树脂材料最终实现打印成品的目的。

 轴传动技术基本都用于FDM打印机上,并且除Delta外都为串联轴动技术。打印机构直接挂载于轴动系统之上,但是目前的FDM打印机打印机构基本都比较沉重,包含送丝装置、熔融装置、打印头及至少一个散热装置,这些装置给与了轴动系统大量的负载,直接导致了电机等的选型变大,增大结构尺寸。

    SLA技术的主要扫描装置是其XY轴扫描镜,依靠上位机的控制精确的摆动角度进行路径扫描,这种形式对各部件之间的距离要素有精确的控制,否则,距离的偏差会导致投射光作用区域的误差急速增大,对于制造和安装的进度要求很高,也给维修造成了一定的难度。

将光固化装置直接改为竖直投射,经过透镜聚焦和光栅滤光,直接投射到成型表面的形式,并将该光固化装置加载与轴动系统上,可以有效降低轴动系统的负载,减小电机等部件的选型,同时,保证了激光垂直于成型表面,且光的行程保持不变,一旦固定了投射距离就基本不会再有变化,有效减小了光偏置时带来的投影误差。

    有效的降低激光偏置误差的同时,采用轴动机构降低了光固化整机机构的复杂度,制造和安装难度,使生产制造成本位置下降。而轴动机构的熔融打印机构替换为激光装置后,除了体积上的变化外,还有效的避免了使用熔融沉积技术打印时造成的边角位置力的拉扯导致直角变圆甚至受热不均导致的翘边等棘手问题。


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