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基于DLP成型技术3D打印机的系统设计简介

更新时间: 2020-01-12 16:13:49  查看次数: 128    

基于DLP成型技术3D打印机的系统设计,主要包括DLP投影系统、打印机服务器、步进电机驱动系统、步进电机套件、成型平台与成型槽五个部分。其中DLP投影系统的基于XD221U型号的投影仪进行改进的,通过HDMI接口连接到打印机服务器,用于传输3D模型图像信息,使其投影到成型平台上固化液态打印材料成型;打印服务器是基于树莓派3B (Raspberry pi 3B)平台构建,它是设计系统的核心部分,用于客户机访问上传3D打印文件并控制打印机其他组成部分工作,完成打印任务;步进电机驱动系统是基于Arduino Mega2560的平台搭建,通过USB转串口连接打印机服务器,用于控制步进电机的运动;步进电机套件是由步进电机、螺杆、导轨三部分组成,主要是当接收到步进电机驱动系统的信号时,带动成型平台在成型槽内运动;成型平台与成型槽是用于放置3D打印物体和液态打印材料。此外,还对目前市面上常用的几种3D打印快速成型技术进行了优劣对比。FDM成型技术原材料便宜、利用率高,但成型精度较差、成型速度慢;SLA成型技术成型质量好、分辨率高,但需要进行二次固化等后处理过程;PolyJet成型技术打印质量高、材料种类多,但对打印机结构精度要求很高、打印材料贵;而与相较的DLP技术,虽然可打印的材料很少,但是打印速度快,成型精度髙。因此研究了一种基于DLP技术3D牙科打印方法,来实现牙齿、牙模、牙套、手术导板等的打印,实现在临床医学上的应用。


FDM技术是将热熔性材料插入喷头中加热融化,同时喷头在计算机的控制下,根据截面轮廓信息,将打印材料有选择性的喷在成型平台上,再快速冷却后形成一层截面。当一层成型完成后,成型平台下降一个高度在成型下一层,依次运动,直到完成整个实体造型。该成型技术的优点在于原材料费用低、利用率高且可以选用多种材料,成型件强度高。缺点就是成型物品精度低,成型速度较慢、打印机结构精度要求高、对喷头温度的要求也很高。此外,打印材料(多为丝状ABS材料)需要在喷头中高温熔融,会产生刺激性气味气体。


SLA技术是最早发展起来的快速成型技术,它是以树脂为原料,通过计算机控制激光按照零件的各分层截面信息在液态的光敏树脂表面进行逐点扫描,被扫描的区域因受到激光的照射发生光聚合反应而固化,形成零件的一个薄层。当一层固化成型后,成型平台向下移动一个距离,再在固化好的树脂层涂上一层液态树脂,依次进行,直到整个三维物体成型。该成型技术的优点在于表面成型质量好(可以达到磨削加工的表面效果),精度较高(在0.1mm),系统分辨率高,自动化程度高。缺点就是需要专用的实验环境,成型后好需要进行二次固化等后处理;激光管寿命短(3000小时左右,价格昂贵);成型时间较长,而且在成型过程中会发生物理反应和化学变化,这样就容易引起翘曲变形;可使用的原材料有限且有污染;成型物品容易吸湿膨胀,而且抗腐蚀能力较差。



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