光固化成型3D打印激光掃描系統設計【SLA技術】

責任編輯：悟空打印坊發布時間：2020-03-12

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激光掃描系統是3D打印機中的關鍵子系統之一,光學系統要完成光束的動態聚焦、靜態調整,滿足光斑質量要求,減小光路的衰減。其設計與制造的質量直接影響到激光掃描的精度以及光路調整維護的方便性。

經驗表明,如果光路系統設計得不合理,光路的調整會是一件非常費時的工作。激光器以及部分關鍵器件(如振鏡、反射鏡和動態聚焦鏡等)的性能需要很高的可靠性,該部分的設計主要包括光程設計、元器件的選用以及輔助配件的設計

1.振鏡距液面位置設計
掃描振鏡的布置形式?取振鏡后置掃描方式,即將振鏡置于動態聚焦鏡后面的布置形式。因為振鏡的工作角度范圍為[一20°,20°,實現掃描范圍為±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,考慮設備的總高度尺寸振鏡軸線距液面的垂直距離H應滿足下式:H≥300/tan20°mm=824mm

2.焦程設計
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,且系統采用振鏡后置掃描方式,所以必須利用光學杠桿原理放大焦程

在已知動態聚焦鏡的焦距后,根據掃描范圍,確定動態聚焦鏡相對振鏡的安裝位置。實際加工時,考慮到加工誤差的累積,動態聚焦鏡相對振鏡的安裝位置應具有可調整的功能,以改變光學杠桿的臂長,從而改變焦程的大小,以便根據掃描平面的位置來調整光斑的大小

3.光軸同心度的保證與調整
光軸的同心度是影響光斑質量以及掃描精度的主要因素,要求激光束軸線通過動態聚焦鏡在振鏡的偏轉軸線上。由于動態聚焦鏡、振鏡是兩個單獨的組件,且都具有安裝基面和定位銷,因此設計時將兩部分安裝在同一光路板上,光路板上設計有統一的定位基準槽,以便調整兩組件在光軸線方向的相對位置,從而可改變光學杠桿的臂長,獲得滿足要求的光程和光斑直徑。

4.掃描方式的設計
由于對實體的掃描占用了大量的制作時間,所以盡可能縮短掃描時間是提高光固化3D打印機效率的最直接方法。

光固化3D打印過程一般分三個階段:支撐階段、輪廓階段、填充階段。

首先,當模型制作完成之后需要將支撐除去,支撐與實體的接觸面越小越方便去除。其次,進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。

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

在這個變光斑掃描工藝中,光斑的變化僅僅是在填充階段進行的,且在支撐和輪廓這兩個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SLA激光固化成型3D打印激光掃描系統設計的分析，希望可以給大家提供參考。

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