3d打印的制造方法
【專(zhuān)利摘要】3D打印機(jī)，涉及基于熔融堆積快速成型工藝的3D打印機(jī)。本發(fā)明的3D打印機(jī)，其特征在于包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)、送料機(jī)構(gòu)，隔離裝置。本發(fā)明的3D打印機(jī)，采用獨(dú)特的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪及線(xiàn)傳動(dòng)配合，增大了摩擦系數(shù)，解決了皮帶傳動(dòng)中存在的帶輪打滑問(wèn)題，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠。
【專(zhuān)利說(shuō)明】3D打印機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于熔融堆積快速成型工藝的3D打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印機(jī)即快速成形技術(shù)的一種機(jī)器，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。運(yùn)用三維打印機(jī)打印模型，無(wú)需傳統(tǒng)的切削加工機(jī)床和工模具，在計(jì)算機(jī)的控制下根據(jù)工件的三維模型可直接成形三維實(shí)體。
[0003]噴頭是3D打印機(jī)中用于輸出耗材的部件，在打印過(guò)程中要求噴頭能夠在空間內(nèi)任意移動(dòng)以應(yīng)對(duì)不同的外部輪廓面的工件?，F(xiàn)有的3D打印機(jī)的噴頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大多是運(yùn)用了傳統(tǒng)的三軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，即分別沿X、Y、Z三個(gè)方向的軸，每一個(gè)軸向上均設(shè)置有一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，打印時(shí)隨三個(gè)軸向上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在隨意移動(dòng)。這種三軸聯(lián)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，占用的空間較大，并且在打印過(guò)程中，由于在不同位置之間移動(dòng)時(shí)，需要三個(gè)驅(qū)動(dòng)單元依序的帶動(dòng)噴頭移動(dòng)，因此打印的效率較低。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮?01310246765.9的專(zhuān)利申請(qǐng)，提供了一種“三個(gè)以上且分布于平臺(tái)周緣的傳動(dòng)組件，每一個(gè)傳動(dòng)組件均包括沿高度方向延伸的導(dǎo)向桿、滑動(dòng)的安裝在導(dǎo)向桿上的滑動(dòng)座、用于帶動(dòng)滑動(dòng)座沿著導(dǎo)向桿上下活動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、以及連桿，連桿的兩端分別以萬(wàn)向鉸接的方式連接安裝座和滑動(dòng)座”的傳動(dòng)方式，其缺點(diǎn)在于:其采用的滑動(dòng)座采用傳統(tǒng)的皮帶傳動(dòng)的方式，不能保證精確的傳動(dòng)比，而3D打印對(duì)精度要求嚴(yán)格；另外，導(dǎo)向桿采用滑動(dòng)方式引導(dǎo)滑動(dòng)座，導(dǎo)向桿和滑動(dòng)座間的摩擦力較大，容易發(fā)生相對(duì)的無(wú)效運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致滑動(dòng)座定位精度較差；最后，由于在3D打印中擠出頭位置需要始終保持水平，上述的3D打印機(jī)一旦任意一個(gè)導(dǎo)向軌傳動(dòng)發(fā)生偏差，若不及時(shí)校正都會(huì)導(dǎo)致工件制作產(chǎn)生變形，嚴(yán)重影響工件的質(zhì)量。此外，在所述的3D打印機(jī)工作空間是開(kāi)放的，而工作環(huán)境的潔凈程度以及溫度都是影響工作成型的重要因素；送料機(jī)構(gòu)位于側(cè)面，采用“送料機(jī)構(gòu)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于送料輪上方的壓料輪、以及用于帶動(dòng)送料輪轉(zhuǎn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)，送料輪的轉(zhuǎn)軸與壓料輪的轉(zhuǎn)軸互相平行，線(xiàn)性打印耗材由送料輪和壓料輪之間的間隙穿過(guò)后進(jìn)入到噴頭中”的結(jié)構(gòu)，送料阻力大，送料精度差，導(dǎo)致打印精度下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述3D打印機(jī)存在的缺陷，本發(fā)明提出一種改進(jìn)后的3D打印機(jī)。
[0006]本發(fā)明的3D打印機(jī)，其特征在于包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)、送料機(jī)構(gòu)，隔離裝置； 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由以下裝置組成:
底座為中空平臺(tái)，底座上表面設(shè)置加熱組件I ;傳動(dòng)組件包括線(xiàn)性滑軌、滑塊、連桿以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)，至少三根垂直分布的線(xiàn)性滑軌固定于底座邊緣，各個(gè)線(xiàn)性滑軌與滑塊間接觸處設(shè)置有鋼珠；滑塊與位于底座內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)以線(xiàn)傳動(dòng)方式聯(lián)接，滑塊固定于線(xiàn)上；所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上設(shè)有主動(dòng)輪，線(xiàn)性滑軌頂端樞接從動(dòng)輪，主動(dòng)輪、從動(dòng)輪上設(shè)有螺紋，線(xiàn)反復(fù)繞于其上，從動(dòng)輪、主動(dòng)輪及滑塊通過(guò)閉合的線(xiàn)與電機(jī)運(yùn)動(dòng)同步；連桿兩端分別以萬(wàn)向鉸接的方式連接滑塊和工作臺(tái)；線(xiàn)性滑軌頂部固定有頂蓋；
工作臺(tái)由以下裝置組成:
工作臺(tái)為供連桿連接的平臺(tái)，工作臺(tái)中央設(shè)置液冷組件，液冷組件的出水管和進(jìn)水管與頂蓋上方的水泵通過(guò)水管連接；液冷組件與液冷組件下方設(shè)置加熱組件I I ;液冷組件與加熱組件上設(shè)置至少一個(gè)安裝擠出頭的通孔，擠出頭安裝于通孔內(nèi)；在工作臺(tái)下方中央安裝自動(dòng)找平裝置；
線(xiàn)盤(pán)與送料機(jī)構(gòu)固定于頂蓋上方；
底座和頂蓋外環(huán)繞有隔離裝置，具體為有機(jī)玻璃板或鋁板，隔離裝置內(nèi)設(shè)置溫控開(kāi)關(guān)和循環(huán)熱風(fēng)組件，溫控開(kāi)關(guān)與循環(huán)熱風(fēng)組件連接用于控制3D打印機(jī)內(nèi)的溫度。
[0007]所述的連桿兩端為磁性鐵球，在滑塊、工作臺(tái)與連桿連接處設(shè)置弧形凹槽，弧形凹槽由磁性材料制備。
[0008]所述的自動(dòng)找平裝置采用紅外感應(yīng)器或微動(dòng)開(kāi)關(guān)，自動(dòng)找平裝置用于探測(cè)擠出頭和底座的距離，以校準(zhǔn)打印高度。
[0009]所述的送料機(jī)構(gòu)為圓筒狀，送料機(jī)構(gòu)末端設(shè)置步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸沿送料機(jī)構(gòu)軸向設(shè)置，轉(zhuǎn)軸為螺桿；送料機(jī)構(gòu)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(shè)有的凹槽，凹槽沿軸向設(shè)置，凹槽鄰接螺桿；壓緊裝置一側(cè)通過(guò)鉸鏈與送料機(jī)構(gòu)下部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，壓緊裝置另一側(cè)設(shè)凸起，通過(guò)送料機(jī)構(gòu)下部的壓桿配合用于固定；壓緊裝置上的通孔和凹槽供塑料絲料穿過(guò)，并從送料機(jī)構(gòu)伸出。
[0010]所述的擠出頭為四個(gè)，液冷組件為圍繞于擠出頭的中空盒體，液冷組件上預(yù)留擠出頭安裝孔為A、B、C、D孔；液冷組件上方設(shè)置出液口與進(jìn)液口，進(jìn)液口同時(shí)通向A、B、C、D孔；并在通路上設(shè)置與通路平行的隔斷；出液口與A、B孔連通。
[0011]所述的自動(dòng)找平裝置采用紅外感應(yīng)器或微動(dòng)開(kāi)關(guān)，自動(dòng)找平裝置用于探測(cè)擠出頭和底座的距離，以校準(zhǔn)打印高度。
[0012]所述的循環(huán)熱風(fēng)組件安裝于線(xiàn)形滑軌底端，具體為加熱片溫感與風(fēng)扇的組合。
[0013]本發(fā)明的3D打印機(jī)，有以下有益效果:
其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)借由鋼珠在滑塊與線(xiàn)性滑軌之間作無(wú)限滾動(dòng)循環(huán)，負(fù)載平臺(tái)能沿著滑軌輕易地以高精度作線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)。與傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)引相較，滾動(dòng)導(dǎo)引的摩擦系數(shù)可降低至原來(lái)的1/50，由于起動(dòng)的摩擦力大大減少，相對(duì)的較少無(wú)效運(yùn)動(dòng)發(fā)生，故能輕易達(dá)到μ m級(jí)進(jìn)給及定位。該3D打印機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用獨(dú)特的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪及線(xiàn)傳動(dòng)配合，增大了摩擦系數(shù)，解決了皮帶傳動(dòng)中存在的帶輪打滑問(wèn)題，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠。
[0014]隔離裝置及循環(huán)熱風(fēng)組件讓打印材料有一個(gè)適合的工作環(huán)境使其打印效果達(dá)到最佳，保證打印空間內(nèi)的恒溫狀態(tài)。
[0015]連桿采用兩端為圓形鐵球，在滑塊與工作臺(tái)與連桿連接處設(shè)置弧形凹槽，傳動(dòng)過(guò)程中使工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)角度更大，運(yùn)動(dòng)更精準(zhǔn)。
[0016]送料機(jī)構(gòu)選擇安裝于上蓋上，位于工作臺(tái)的垂直上方，使進(jìn)料更順暢；采用送料方向與電機(jī)運(yùn)動(dòng)方向一致的技術(shù)方案，利用螺桿運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)塑料絲料推進(jìn)，送料量更精確易控。
[0017]液冷組件的設(shè)計(jì)目的在于塑料絲料在進(jìn)入加熱組件II前保持低溫和硬度，打印效果更精確；現(xiàn)有的設(shè)計(jì)有風(fēng)冷和加入套管的冷卻方案，效果都無(wú)法保證塑料絲料在加熱前保持低溫。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明的俯視圖。
[0021]圖4為本發(fā)明的連桿連接關(guān)系示意圖。
[0022]圖5為本發(fā)明工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖6為為本發(fā)明的送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖7為本發(fā)明的送料機(jī)構(gòu)下部的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖8為液冷組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]其中，底座1，加熱組件12，線(xiàn)性滑軌3，滑塊4，連桿5，驅(qū)動(dòng)電機(jī)6，頂蓋7，工作臺(tái)8，液冷組件9，水泵10，加熱組件1111，擠出頭12，自動(dòng)找平裝置13，線(xiàn)盤(pán)14，送料機(jī)構(gòu)15，隔離裝置16，進(jìn)液口 9-1，出液口 9-2，步進(jìn)電機(jī)15-1，螺桿15_2 ;壓緊裝置15_3，鉸鏈15_4，壓桿15-5，凸起15-6。
【具體實(shí)施方式】
[0027]實(shí)施例1:本發(fā)明的3D打印機(jī)，其特征在于包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)8、送料機(jī)構(gòu)15，隔離裝置16 ；
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由以下裝置組成:
底座I為中空平臺(tái)，底座I上表面設(shè)置加熱組件12 ;傳動(dòng)組件包括線(xiàn)性滑軌3、滑塊4、連桿5以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)6，至少三根垂直分布的線(xiàn)性滑軌3固定于底座I邊緣，各個(gè)線(xiàn)性滑軌3與滑塊4間接觸處設(shè)置有鋼珠；滑塊4與位于底座I內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)6以線(xiàn)傳動(dòng)方式聯(lián)接，滑塊4固定于線(xiàn)上；所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)6轉(zhuǎn)軸上設(shè)有主動(dòng)輪，線(xiàn)性滑軌3頂端樞接從動(dòng)輪，主動(dòng)輪、從動(dòng)輪上設(shè)有螺紋，線(xiàn)反復(fù)繞于其上，從動(dòng)輪、主動(dòng)輪及滑塊4通過(guò)閉合的線(xiàn)與電機(jī)運(yùn)動(dòng)同步；連桿5兩端分別以萬(wàn)向鉸接的方式連接滑塊4和工作臺(tái)8 ;線(xiàn)性滑軌3頂部固定有頂蓋7 ；
工作臺(tái)8由以下裝置組成:
工作臺(tái)8為供連桿5連接的平臺(tái)，工作臺(tái)8中央設(shè)置液冷組件9，液冷組件9的出水管和進(jìn)水管與頂蓋7上方的水泵10通過(guò)水管連接；液冷組件9與液冷組件9下方設(shè)置加熱組件IIll ;液冷組件9與加熱組件上設(shè)置至少一個(gè)安裝擠出頭12的通孔，擠出頭12安裝于通孔內(nèi)；在工作臺(tái)8下方中央安裝自動(dòng)找平裝置13 ；
線(xiàn)盤(pán)14與送料機(jī)構(gòu)15固定于頂蓋7上方；
底座I和頂蓋7外環(huán)繞有隔離裝置16，具體為有機(jī)玻璃板或鋁板，隔離裝置16內(nèi)設(shè)置溫控開(kāi)關(guān)和循環(huán)熱風(fēng)組件，溫控開(kāi)關(guān)與循環(huán)熱風(fēng)組件連接用于控制3D打印機(jī)內(nèi)的溫度。
[0028]所述的連桿5兩端為磁性鐵球，在滑塊4、工作臺(tái)8與連桿5連接處設(shè)置弧形凹槽，弧形凹槽由磁性材料制備。
[0029]所述的自動(dòng)找平裝置13采用紅外感應(yīng)器或微動(dòng)開(kāi)關(guān)，自動(dòng)找平裝置13用于探測(cè)擠出頭12和底座I的距離，以校準(zhǔn)打印高度。
[0030]所述的送料機(jī)構(gòu)15為圓筒狀，送料機(jī)構(gòu)15末端設(shè)置步進(jìn)電機(jī)15-1，步進(jìn)電機(jī)15-1的轉(zhuǎn)軸沿送料機(jī)構(gòu)15軸向設(shè)置，轉(zhuǎn)軸為螺桿15-2 ;送料機(jī)構(gòu)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(shè)有的凹槽，凹槽沿軸向設(shè)置，凹槽鄰接螺桿15-2 ;壓緊裝置15-3 —側(cè)通過(guò)鉸鏈15-4與送料機(jī)構(gòu)15下部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，壓緊裝置15-3另一側(cè)設(shè)凸起15-6，通過(guò)送料機(jī)構(gòu)15下部的壓桿15-5配合用于固定；壓緊裝置15-3上的通孔和凹槽供塑料絲料穿過(guò)，并從送料機(jī)構(gòu)15伸出。
[0031]所述的擠出頭12為四個(gè)，液冷組件9為圍繞于擠出頭12的中空盒體，液冷組件9上預(yù)留擠出頭12安裝孔為A、B、C、D孔；液冷組件9上方設(shè)置出液口 9-2與進(jìn)液口 9_1，進(jìn)液口 9-1同時(shí)通向A、B、C、D孔；并在通路上設(shè)置與通路平行的隔斷；出液口 9-2與A、B孔連通。
[0032]所述的循環(huán)熱風(fēng)組件安裝于線(xiàn)形滑軌頂端，具體為加熱片與風(fēng)扇的組合。
【權(quán)利要求】
1.3D打印機(jī)，其特征在于包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)(8)、送料機(jī)構(gòu)(15)，隔離裝置(16)； 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由以下裝置組成: 底座⑴為中空平臺(tái)，底座⑴上表面設(shè)置加熱組件1(2);傳動(dòng)組件包括線(xiàn)性滑軌(3)、滑塊(4)、連桿(5)以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)(6)，至少三根垂直分布的線(xiàn)性滑軌(3)固定于底座(1)邊緣，各個(gè)線(xiàn)性滑軌(3)與滑塊(4)間接觸處設(shè)置有鋼珠；滑塊(4)與位于底座(I)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(6)以線(xiàn)傳動(dòng)方式聯(lián)接，滑塊(4)固定于線(xiàn)上；所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(6)轉(zhuǎn)軸上設(shè)有主動(dòng)輪，線(xiàn)性滑軌(3)頂端樞接從動(dòng)輪，主動(dòng)輪、從動(dòng)輪上設(shè)有螺紋，線(xiàn)反復(fù)繞于其上，從動(dòng)輪、主動(dòng)輪及滑塊(4)通過(guò)閉合的線(xiàn)與電機(jī)運(yùn)動(dòng)同步；連桿(5)兩端分別以萬(wàn)向鉸接的方式連接滑塊⑷和工作臺(tái)⑶；線(xiàn)性滑軌⑶頂部固定有頂蓋⑵； 工作臺(tái)(8)由以下裝置組成:工作臺(tái)(8)為供連桿(5)連接的平臺(tái)，工作臺(tái)(8)中央設(shè)置液冷組件(9)，液冷組件(9)的出水管和進(jìn)水管與頂蓋(7)上方的水泵(10)通過(guò)水管連接；液冷組件(9)與液冷組件(9)下方設(shè)置加熱組件II(1l);液冷組件(9)與加熱組件上設(shè)置至少一個(gè)安裝擠出頭(12)的通孔，擠出頭(12)安裝于通孔內(nèi)；在工作臺(tái)(8)下方中央安裝自動(dòng)找平裝置(13); 線(xiàn)盤(pán)(14)與送料機(jī)構(gòu)(15)固定于頂蓋(7)上方；底座(I)和頂蓋(7 )外環(huán)繞有隔離裝置(16 )，具體為有機(jī)玻璃板或鋁板，隔離裝置(16 )內(nèi)設(shè)置溫控開(kāi)關(guān)和循環(huán)熱風(fēng)組件，溫控開(kāi)關(guān)與循環(huán)熱風(fēng)組件連接用于控制3D打印機(jī)內(nèi)的溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)，其特征在于所述的連桿(5)兩端為磁性鐵球，在滑塊(4)、工作臺(tái)(8 )與連桿(5 )連接處設(shè)置弧形凹槽，弧形凹槽由磁性材料制備。
3.如權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)，其特征在于所述的自動(dòng)找平裝置(13)采用紅外感應(yīng)器或微動(dòng)開(kāi)關(guān)。
4.如權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)，其特征在于所述的送料機(jī)構(gòu)(15)為圓筒狀，送料機(jī)構(gòu)(15)末端設(shè)置步進(jìn)電機(jī)(15-1 )，步進(jìn)電機(jī)(15-1)的轉(zhuǎn)軸沿送料機(jī)構(gòu)(15)軸向設(shè)置，轉(zhuǎn)軸為螺桿(15-2);送料機(jī)構(gòu)(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(shè)有的凹槽，凹槽沿軸向設(shè)置，凹槽鄰接螺桿(15-2);壓緊裝置(15-3) —側(cè)通過(guò)鉸鏈(15-4)與送料機(jī)構(gòu)(15)下部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，壓緊裝置(15-3)另一側(cè)設(shè)凸起(15-6)，通過(guò)送料機(jī)構(gòu)(15)下部的壓桿(15-5)配合用于固定；壓緊裝置(15-3)上的通孔和凹槽供塑料絲料穿過(guò)，并從送料機(jī)構(gòu)(15)伸出。
5.如權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)，其特征在于所述的擠出頭(12)為四個(gè)，液冷組件(9)為圍繞于擠出頭(12)的中空盒體，液冷組件(9)上預(yù)留擠出頭(12)安裝孔為A、B、C、D孔；液冷組件(9)上方設(shè)置出液口(9-2)與進(jìn)液口(9-1)，進(jìn)液口(9-1)同時(shí)通向A、B、C、D孔；并在通路上設(shè)置與通路平行的隔斷；出液口(9-2)與A、B孔連通。
6.如權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)，其特征在于所述的循環(huán)熱風(fēng)組件安裝于線(xiàn)形滑軌頂端，具體為加熱片與風(fēng)扇的組合。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK103862679SQ201410113946
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】朱興建 申請(qǐng)人:朱興建