激光掃描系統是3D打印機中的關(guān)鍵子系統之一,光學(xué)系統要完成光束的動(dòng)態(tài)聚焦、靜態(tài)調整,滿(mǎn)足光斑質(zhì)量要求,減小光路的衰減。其設計與制造的質(zhì)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(jīng)驗表明,如果光路系統設計得不合理,光路的調整會(huì )是一件非常費時(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(dòng)態(tài)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(shí)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(xiàn)性,考慮設備的總高度尺寸振鏡軸線(xiàn)距液面的垂直距離H應滿(mǎn)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(xué)杠桿原理放大焦程
在已知動(dòng)態(tài)聚焦鏡的焦距后,根據掃描范圍,確定動(dòng)態(tài)聚焦鏡相對振鏡的安裝位置。實(shí)際加工時(shí),考慮到加工誤差的累積,動(dòng)態(tài)聚焦鏡相對振鏡的安裝位置應具有可調整的功能,以改變光學(xué)杠桿的臂長(cháng),從而改變焦程的大小,以便根據掃描平面的位置來(lái)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(zhì)量以及掃描精度的主要因素,要求激光束軸線(xiàn)通過(guò)動(dòng)態(tài)聚焦鏡在振鏡的偏轉軸線(xiàn)上。由于動(dòng)態(tài)聚焦鏡、振鏡是兩個(gè)單獨的組件,且都具有安裝基面和定位銷(xiāo),因此設計時(shí)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(xiàn)方向的相對位置,從而可改變光學(xué)杠桿的臂長(cháng),獲得滿(mǎn)足要求的光程和光斑直徑。
4.掃描方式的設計
由于對實(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(mǎn)足精度要求。
而實(shí)體的成形主要在填充階段完成,隨著(zhù)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(shí)間減少,因而節約了制作時(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(chǎng)家為大家介紹的有關(guān)SLA激光固化成型3D打印激光掃描系統設計的分析,希望可以給大家提供參考。