3d列印的製造方法

2023-07-26 00:38:06

3d列印的製造方法
【專利摘要】3D印表機，涉及基於熔融堆積快速成型工藝的3D印表機。本實用新型的3D印表機，其特徵在於包括傳動機構、工作檯、送料機構，隔離裝置。本實用新型的3D印表機，採用獨特的主動輪和從動輪及線傳動配合，增大了摩擦係數，解決了皮帶傳動中存在的帶輪打滑問題，傳遞運動準確可靠。
【專利說明】3D印表機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及基於熔融堆積快速成型工藝的3D印表機。
【背景技術】
[0002]3D印表機即快速成形技術的一種機器，它是一種數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層列印的方式來構造物體的技術。運用三維印表機列印模型，無需傳統的切削加工工具機和工模具，在計算機的控制下根據工件的三維模型可直接成形三維實體。
[0003]噴頭是3D印表機中用於輸出耗材的部件，在列印過程中要求噴頭能夠在空間內任意移動以應對不同的外部輪廓面的工件。現有的3D印表機的噴頭傳動機構大多是運用了傳統的三軸聯動工具機的傳動機構，即分別沿X、Y、Z三個方向的軸，每一個軸向上均設置有一個驅動單元，列印時隨三個軸向上的傳動機構在隨意移動。這種三軸聯動的傳動機構結構較為複雜，佔用的空間較大，並且在列印過程中，由於在不同位置之間移動時，需要三個驅動單元依序的帶動噴頭移動，因此列印的效率較低。
[0004]申請號為201310246765.9的專利申請，提供了一種「三個以上且分布於平臺周緣的傳動組件，每一個傳動組件均包括沿高度方向延伸的導向杆、滑動的安裝在導向杆上的滑動座、用於帶動滑動座沿著導向杆上下活動的驅動電機、以及連杆，連杆的兩端分別以萬向鉸接的方式連接安裝座和滑動座」的傳動方式，其缺點在於:其採用的滑動座採用傳統的皮帶傳動的方式，不能保證精確的傳動比，而3D列印對精度要求嚴格；另外，導向杆採用滑動方式引導滑動座，導向杆和滑動座間的摩擦力較大，容易發生相對的無效運動，導致滑動座定位精度較差；最後，由於在3D列印中擠出頭位置需要始終保持水平，上述的3D印表機一旦任意一個導向軌傳動發生偏差，若不及時校正都會導致工件製作產生變形，嚴重影響工件的質量。此外，在所述的3D印表機工作空間是開放的，而工作環境的潔淨程度以及溫度都是影響工作成型的重要因素；送料機構位於側面，採用「送料機構包括支撐座組件、樞接在支撐座組件上且表面帶有齒紋的送料輪、樞接在支撐座組件上且位於送料輪上方的壓料輪、以及用於帶動送料輪轉動的步進電機，送料輪的轉軸與壓料輪的轉軸互相平行，線性列印耗材由送料輪和壓料輪之間的間隙穿過後進入到噴頭中」的結構，送料阻力大，送料精度差，導致列印精度下降。
實用新型內容
[0005]針對上述3D印表機存在的缺陷，本實用新型提出一種改進後的3D印表機。
[0006]本實用新型的3D印表機，其特徵在於包括傳動機構、工作檯、送料機構，隔離裝置；
[0007]傳動機構由以下裝置組成:
[0008]底座為中空平臺，底座上表面設置加熱組件I ;傳動組件包括線性滑軌、滑塊、連杆以及驅動電機，至少三根垂直分布的線性滑軌固定於底座邊緣，各個線性滑軌與滑塊間接觸處設置有鋼珠；滑塊與位於底座內的驅動電機以線傳動方式聯接，滑塊固定於線上；所述的驅動電機轉軸上設有主動輪，線性滑軌頂端樞接從動輪，主動輪、從動輪上設有螺紋，線反覆繞於其上，從動輪、主動輪及滑塊通過閉合的線與電機運動同步；連杆兩端分別以萬向鉸接的方式連接滑塊和工作檯；線性滑軌頂部固定有頂蓋；
[0009]工作檯由以下裝置組成:
[0010]工作檯為供連杆連接的平臺，工作檯中央設置液冷組件，液冷組件的出水管和進水管與頂蓋上方的水泵通過水管連接；液冷組件與液冷組件下方設置加熱組件I I ;液冷組件與加熱組件上設置至少一個安裝擠出頭的通孔，擠出頭安裝於通孔內；在工作檯下方中央安裝自動找平裝置；
[0011]線盤與送料機構固定於頂蓋上方；
[0012]底座和頂蓋外環繞有隔離裝置，具體為有機玻璃板或鋁板，隔離裝置內設置溫控開關和循環熱風組件，溫控開關與循環熱風組件連接用於控制3D印表機內的溫度。
[0013]所述的連杆兩端為磁性鐵球，在滑塊、工作檯與連杆連接處設置弧形凹槽，弧形凹槽由磁性材料製備。
[0014]所述的自動找平裝置採用紅外感應器或微動開關，自動找平裝置用於探測擠出頭和底座的距離，以校準列印高度。
[0015]所述的送料機構為圓筒狀，送料機構末端設置步進電機，步進電機的轉軸沿送料機構軸向設置，轉軸為螺杆；送料機構上部為半圓柱體的壓緊裝置，壓緊裝置上下貫穿有通孔，壓緊裝置底部設有的凹槽，凹槽沿軸向設置，凹槽鄰接螺杆；壓緊裝置一側通過鉸鏈與送料機構下部轉動連接，壓緊裝置另一側設凸起，通過送料機構下部的壓杆配合用於固定；壓緊裝置上的通孔和凹槽供塑料絲料穿過，並從送料機構伸出。
[0016]所述的擠出頭為四個，液冷組件為圍繞於擠出頭的中空盒體，液冷組件上預留擠出頭安裝孔為A、B、C、D孔；液冷組件上方設置出液口與進液口，進液口同時通向A、B、C、D孔；並在通路上設置與通路平行的隔斷；出液口與A、B孔連通。
[0017]所述的自動找平裝置採用紅外感應器或微動開關，自動找平裝置用於探測擠出頭和底座的距離，以校準列印高度。
[0018]所述的循環熱風組件安裝於線形滑軌底端，具體為加熱片溫感與風扇的組合。
[0019]本實用新型的3D印表機，有以下有益效果:
[0020]其傳動機構藉由鋼珠在滑塊與線性滑軌之間作無限滾動循環，負載平臺能沿著滑軌輕易地以高精度作線性運動。與傳統的滑動導引相較，滾動導引的摩擦係數可降低至原來的1/50，由於起動的摩擦力大大減少，相對的較少無效運動發生，故能輕易達到μπι級進給及定位。該3D印表機傳動機構，採用獨特的主動輪和從動輪及線傳動配合，增大了摩擦係數，解決了皮帶傳動中存在的帶輪打滑問題，傳遞運動準確可靠。
[0021]隔離裝置及循環熱風組件讓列印材料有一個適合的工作環境使其列印效果達到最佳，保證列印空間內的恆溫狀態。
[0022]連杆採用兩端為圓形鐵球，在滑塊與工作檯與連杆連接處設置弧形凹槽，傳動過程中使工作檯運動角度更大，運動更精準。
[0023]送料機構選擇安裝於上蓋上，位於工作檯的垂直上方，使進料更順暢；採用送料方向與電機運動方向一致的技術方案，利用螺杆運動帶動塑料飼料推進，送料量更精確易控。[0024]液冷組件的設計目的在於塑料絲料在進入加熱組件II前保持低溫和硬度，列印效果更精確；現有的設計有風冷和加入套管的冷卻方案，效果都無法保證塑料絲料在加熱前保持低溫。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0026]圖2為本實用新型內部結構示意圖。
[0027]圖3為本實用新型的俯視圖。
[0028]圖4為本實用新型的連杆連接關係示意圖。
[0029]圖5為本實用新型工作檯的結構示意圖。
[0030]圖6為為本實用新型的送料機構的結構示意圖。
[0031]圖7為本實用新型的送料機構下部的結構示意圖。
[0032]圖8為液冷組件的結構示意圖。
[0033]其中，底座1，加熱組件12，線性滑軌3，滑塊4，連杆5，驅動電機6，頂蓋7，工作檯8，液冷組件9，水泵10，加熱組件1111，擠出頭12，自動找平裝置13，線盤14，送料機構15，隔離裝置16，進液口 9-1，出液口 9-2，步進電機15-1，螺杆15_2 ;壓緊裝置15_3，鉸鏈15_4，壓杆15-5，凸起15-6。
【具體實施方式】
[0034]實施例1:本實用新型的3D印表機，其特徵在於包括傳動機構、工作檯8、送料機構15，隔離裝置16 ；
[0035]傳動機構由以下裝置組成:
[0036]底座I為中空平臺，底座I上表面設置加熱組件12 ;傳動組件包括線性滑軌3、滑塊4、連杆5以及驅動電機6，至少三根垂直分布的線性滑軌3固定於底座I邊緣，各個線性滑軌3與滑塊4間接觸處設置有鋼珠；滑塊4與位於底座I內的驅動電機6以線傳動方式聯接，滑塊4固定於線上；所述的驅動電機6轉軸上設有主動輪，線性滑軌3頂端樞接從動輪，主動輪、從動輪上設有螺紋，線反覆繞於其上，從動輪、主動輪及滑塊4通過閉合的線與電機運動同步；連杆5兩端分別以萬向鉸接的方式連接滑塊4和工作檯8 ;線性滑軌3頂部固定有頂蓋7 ;
[0037]工作檯8由以下裝置組成:
[0038]工作檯8為供連杆5連接的平臺，工作檯8中央設置液冷組件9，液冷組件9的出水管和進水管與頂蓋7上方的水泵10通過水管連接；液冷組件9與液冷組件9下方設置加熱組件IIll ;液冷組件9與加熱組件上設置至少一個安裝擠出頭12的通孔，擠出頭12安裝於通孔內；在工作檯8下方中央安裝自動找平裝置13;
[0039]線盤14與送料機構15固定於頂蓋7上方；
[0040]底座I和頂蓋7外環繞有隔離裝置16,具體為有機玻璃板或招板,隔離裝置16內設置溫控開關和循環熱風組件，溫控開關與循環熱風組件連接用於控制3D印表機內的溫度。
[0041]所述的連杆5兩端為磁性鐵球，在滑塊4、工作檯8與連杆5連接處設置弧形凹槽，弧形凹槽由磁性材料製備。
[0042]所述的自動找平裝置13採用紅外感應器或微動開關，自動找平裝置13用於探測擠出頭12和底座I的距離，以校準列印高度。
[0043]所述的送料機構15為圓筒狀，送料機構15末端設置步進電機15-1，步進電機15-1的轉軸沿送料機構15軸向設置，轉軸為螺杆15-2 ;送料機構15上部為半圓柱體的壓緊裝置15-3，壓緊裝置15-3上下貫穿有通孔，壓緊裝置15-3底部設有的凹槽，凹槽沿軸向設置，凹槽鄰接螺杆15-2 ;壓緊裝置15-3 —側通過鉸鏈15-4與送料機構15下部轉動連接，壓緊裝置15-3另一側設凸起15-6，通過送料機構15下部的壓杆15-5配合用於固定；壓緊裝置15-3上的通孔和凹槽供塑料絲料穿過，並從送料機構15伸出。
[0044]所述的擠出頭12為四個，液冷組件9為圍繞於擠出頭12的中空盒體，液冷組件9上預留擠出頭12安裝孔為A、B、C、D孔；液冷組件9上方設置出液口 9-2與進液口 9_1，進液口 9-1同時通向A、B、C、D孔；並在通路上設置與通路平行的隔斷；出液口 9-2與A、B孔連通。
[0045]所述的循環熱風組件安裝於線形滑軌頂端，具體為加熱片與風扇的組合。
【權利要求】
1.3D印表機，其特徵在於包括傳動機構、工作檯(8)、送料機構(15)，隔離裝置(16)； 傳動機構由以下裝置組成: 底座⑴為中空平臺，底座⑴上表面設置加熱組件1(2);傳動組件包括線性滑軌(3)、滑塊(4)、連杆(5)以及驅動電機(6)，至少三根垂直分布的線性滑軌(3)固定於底座(I)邊緣，各個線性滑軌(3)與滑塊(4)間接觸處設置有鋼珠；滑塊(4)與位於底座(I)內的驅動電機(6)以線傳動方式聯接，滑塊(4)固定於線上；所述的驅動電機(6)轉軸上設有主動輪，線性滑軌(3)頂端樞接從動輪，主動輪、從動輪上設有螺紋，線反覆繞於其上，從動輪、主動輪及滑塊(4)通過閉合的線與電機運動同步；連杆(5)兩端分別以萬向鉸接的方式連接滑塊⑷和工作檯⑶；線性滑軌⑶頂部固定有頂蓋⑵； 工作檯(8)由以下裝置組成:工作檯(8)為供連杆(5)連接的平臺，工作檯(8)中央設置液冷組件(9)，液冷組件(9)的出水管和進水管與頂蓋(7)上方的水泵(10)通過水管連接；液冷組件(9)與液冷組件(9)下方設置加熱組件II(Il);液冷組件(9)與加熱組件上設置至少一個安裝擠出頭(12)的通孔，擠出頭(12)安裝於通孔內；在工作檯(8)下方中央安裝自動找平裝置(13); 線盤(14)與送料機構(15)固定於頂蓋(7)上方；底座(I)和頂蓋(7 )外環繞有隔離裝置(16 )，具體為有機玻璃板或鋁板，隔離裝置(16 )內設置溫控開關和循環熱風組件，溫控開關與循環熱風組件連接用於控制3D印表機內的溫度。
2.如權利要求1所述的3D印表機，其特徵在於所述的連杆(5)兩端為磁性鐵球，在滑塊(4)、工作檯(8 )與連杆(5 )連接處設置弧形凹槽，弧形凹槽由磁性材料製備。
3.如權利要求1所述的3D印表機，其特徵在於所述的自動找平裝置(13)採用紅外感應器或微動開關。
4.如權利要求1所述的3D印表機，其特徵在於所述的送料機構(15)為圓筒狀，送料機構(15)末端設置步進電機(15-1 )，步進電機(15-1)的轉軸沿送料機構(15)軸向設置，轉軸為螺杆(15-2);送料機構(15)上部為半圓柱體的壓緊裝置(15-3)，壓緊裝置(15-3)上下貫穿有通孔，壓緊裝置(15-3)底部設有的凹槽，凹槽沿軸向設置，凹槽鄰接螺杆(15-2);壓緊裝置(15-3) —側通過鉸鏈(15-4)與送料機構(15)下部轉動連接，壓緊裝置(15-3)另一側設凸起(15-6)，通過送料機構(15)下部的壓杆(15-5)配合用於固定；壓緊裝置(15-3)上的通孔和凹槽供塑料絲料穿過，並從送料機構(15)伸出。
5.如權利要求1所述的3D印表機，其特徵在於所述的擠出頭(12)為四個，液冷組件(9)為圍繞於擠出頭(12)的中空盒體，液冷組件(9)上預留擠出頭(12)安裝孔為A、B、C、D孔；液冷組件(9)上方設置出液口(9-2)與進液口(9-1)，進液口(9-1)同時通向A、B、C、D孔；並在通路上設置與通路平行的隔斷；出液口(9-2)與A、B孔連通。
6.如權利要求1所述的3D印表機，其特徵在於所述的循環熱風組件安裝於線形滑軌頂端，具體為加熱片與風扇的組合。
【文檔編號】B22F3/115GK203766032SQ201420137937
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年3月26日 優先權日:2014年3月26日
【發明者】朱興建 申請人:朱興建