熱割式3d打印機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種熱割式3D打印機(jī)，包括送料裝置、加熱裝置、堆疊裝置和切割裝置，所述加熱裝置包括一用于加熱片料的裝置，堆疊裝置使已加熱的片料堆疊在一起；所述的切割裝置包括一沿著X、Y、Z軸移動(dòng)的熱切割刀。由于片料在一個(gè)水平層中，物料是互相連接為整體，因此采用本實(shí)用新型加工的3D產(chǎn)品強(qiáng)度更高。且本實(shí)用新型的裝置加工3D產(chǎn)品的加工效率與每個(gè)水平層的輪廓復(fù)雜程度有關(guān)，當(dāng)各個(gè)水平層的輪廓更容易擬合矢量的條件下，本實(shí)用新型的裝置加工3D產(chǎn)品的效率能夠大幅提高。
【專利說明】
熱割式3D打印機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及3D打印領(lǐng)域，特別是一種熱割式3D打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印機(jī)是一種將金屬、陶瓷、樹脂、塑料或者砂等打印原材料通過層層疊加的方式，最終使智能電子設(shè)備(如計(jì)算機(jī)或者服務(wù)器等)中的3D模型變?yōu)閷?shí)物的設(shè)備。通俗的說，3D打印機(jī)是能夠打印出真實(shí)的3D物體的一種設(shè)備。利用3D打印機(jī)打印出的3D物體可以具體為模具、玩具以及機(jī)器零件等等，有些3D打印機(jī)甚至可以打印出食物?；谌廴诔练e的3D打印機(jī)是目前使用較為廣泛的一種3D打印機(jī)，現(xiàn)有的基于熔融沉積的3D打印機(jī)是通過噴頭在一個(gè)加工面上移動(dòng)，將融化的材料點(diǎn)滴在面上，重復(fù)每一層加工面上的操作完成3D模型的打印。噴頭在每一層加工面上行程越長則精度越高。因此，現(xiàn)有的3D打印不但會(huì)增加3D建模難度，而且還會(huì)使3D打印周期較長。而且采用噴頭噴射的材料的方式，滴狀的材料在堆疊過程中很容易造成材料粘接不可靠，存在氣泡，因此現(xiàn)有基于熔融沉積的3D打印機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品通常強(qiáng)度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種熱割式3D打印機(jī)，能夠提高3D打印效率，提高3D打印產(chǎn)品的強(qiáng)度。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種熱割式3D打印機(jī)，包括送料裝置、加熱裝置、堆疊裝置和切割裝置；
[0005]所述加熱裝置包括一用于加熱片料的裝置；
[0006]堆疊裝置使已加熱的片料堆疊在一起；
[0007]所述的切割裝置包括一沿著X、Y、Z軸移動(dòng)的熱切割刀。
[0008]所述的送料裝置為上下布置的送料輥筒，送料輥筒的一側(cè)設(shè)有加熱工作臺(tái)，送料輥筒的一側(cè)上方設(shè)有可升降的加熱機(jī)構(gòu)；
[0009]所述的加熱工作臺(tái)底部設(shè)有推桿和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，以使加熱工作臺(tái)能夠從水平狀態(tài)，翻轉(zhuǎn)至切割工作臺(tái)上方。
[0010]所述的加熱工作臺(tái)一側(cè)通過連接支架與轉(zhuǎn)軸連接，以使加熱工作臺(tái)能夠從水平狀態(tài)，翻轉(zhuǎn)至切割工作臺(tái)上方。
[0011]所述的加熱工作臺(tái)一側(cè)與往復(fù)運(yùn)動(dòng)的輸送帶通過鉸銷鉸接，在靠近切割工作臺(tái)的位置設(shè)有弧形擋圈，在弧形擋圈的下方設(shè)有頂桿機(jī)構(gòu)，頂桿機(jī)構(gòu)的自由端設(shè)有電磁頭。
[0012]所述的送料裝置為沿著導(dǎo)軌運(yùn)行的真空吸盤機(jī)械手，真空吸盤機(jī)械手上設(shè)有多個(gè)可升降的真空吸盤；
[0013]導(dǎo)軌下方布置有加熱機(jī)構(gòu)和切割工作臺(tái)，切割工作臺(tái)兩側(cè)設(shè)有軌道，切割裝置安裝在軌道上。
[0014]在導(dǎo)軌下方還設(shè)有可升降的送料臺(tái)，送料臺(tái)的一側(cè)設(shè)有空氣噴嘴。
[0015]所述的加熱機(jī)構(gòu)為熱風(fēng)加熱機(jī)構(gòu)。
[0016]所述的切割工作臺(tái)底部設(shè)有升降機(jī)構(gòu)。
[0017]切割工作臺(tái)的兩側(cè)設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)和收集箱。
[0018]本實(shí)用新型提供的一種熱割式3D打印機(jī)，采用了一種熱切割的方法，由于在一個(gè)水平層中，物料是互相連接為整體，因此采用本實(shí)用新型加工的3D產(chǎn)品強(qiáng)度更高。且本實(shí)用新型的裝置加工3D產(chǎn)品的加工效率與每個(gè)水平層的輪廓復(fù)雜程度有關(guān)，當(dāng)各個(gè)水平層的輪廓更容易擬合矢量的條件下，本實(shí)用新型的裝置加工3D產(chǎn)品的效率能夠大幅提高。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0020]圖1為本實(shí)用新型裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖2為本實(shí)用新型裝置的原理示意圖。
[0022]圖3為本實(shí)用新型裝置的另一結(jié)構(gòu)的原理示意圖。
[0023]圖4為本實(shí)用新型裝置的另一結(jié)構(gòu)的原理示意圖。
[0024]圖5為圖4裝置的使用狀態(tài)圖。
[0025]圖6為本實(shí)用新型中切割裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖7為本實(shí)用新型裝置的另一結(jié)構(gòu)的原理示意圖。
[0027]圖8為本實(shí)用新型的加工流程圖。
[0028]圖中:Y軸電機(jī)I，收集箱2，鼓風(fēng)機(jī)3，切割工作臺(tái)4，熱切割刀5，z軸電機(jī)6，X軸電機(jī)7，加工裝置機(jī)架8，加熱機(jī)構(gòu)9，加熱板10，加熱工作臺(tái)11，推桿1101，曲柄搖桿1102，轉(zhuǎn)軸1103，連接支架1104，驅(qū)動(dòng)裝置1105，輸送帶1106，鉸銷1107，頂桿機(jī)構(gòu)1108，電磁頭1109，弧形擋圈1110，送料輥筒12，片料13，升降機(jī)構(gòu)14，送料臺(tái)15，空氣噴嘴16，真空吸盤機(jī)械手17，導(dǎo)軌18。
【具體實(shí)施方式】
[0029]實(shí)施例1:
[0030 ]如圖8中，一種熱割式3D方法，包括以下步驟:
[0031]一、在電腦中，將三維物體沿水平面從上到下分割成多片；即將3D模型分成層數(shù)為X，并將信息記錄在計(jì)算機(jī)中，每個(gè)水平層的輪廓以矢量圖形保存。需要說明的，現(xiàn)有的基于熔融沉積的3D打印機(jī)均將圖像最后轉(zhuǎn)換為點(diǎn)陣圖形。
[0032]二、得到每片片料的二維輪廓；即每水平層的片料的矢量輪廓數(shù)據(jù)，由于片料的厚度較薄，斜面被忽略不計(jì)，每層片料的邊緣均為豎直的面，以便于加工。
[0033]三、將最底層的片料加熱，切割出當(dāng)前片料的二維輪廓；
[0034]四、將上一層片料加熱，覆蓋在下一層片料頂部，然后切割出當(dāng)前片料的二維輪廓;多余的碎肩利用鼓風(fēng)機(jī)3吹送至收集箱2內(nèi)，以回收再利用。
[0035]五、依次重復(fù)步驟四，逐層堆疊和加工片料的輪廓形狀，得到預(yù)設(shè)的三維物體。
[0036]由于存在熱切割的步驟，因此堆疊的定位精度要求不高，以光電傳感器進(jìn)行定位足以滿足加工要求。
[0037]優(yōu)選的方案中，加熱時(shí)，將片料加熱至能夠互相粘接的溫度。由此結(jié)構(gòu)，使各層能夠可靠的粘接在一起，但是也不可溫度過高，使片料變形。
[0038]實(shí)施例2:
[0039]在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，如圖1?6中，一種用于上述的熱割式3D方法的打印機(jī)，包括送料裝置、加熱裝置、堆疊裝置和切割裝置，
[0040]如圖1?6中，所述的送料裝置為上下布置的送料輥筒12，送料輥筒12的一側(cè)設(shè)有加熱工作臺(tái)11，送料輥筒12的一側(cè)上方設(shè)有可升降的加熱機(jī)構(gòu)9 ；
[0041]所述加熱裝置包括一用于加熱片料的裝置，如圖1?6中，加熱板10采用可升降的方式安裝在加熱機(jī)構(gòu)9內(nèi)，如圖1中，加熱板10采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)升降。采用其他方式也是可行的，例如曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，液壓缸和氣缸。加熱板1內(nèi)設(shè)有加熱元件，例如電阻絲。還設(shè)有溫度控制傳感器。
[0042]堆疊裝置使已加熱的片料堆疊在一起；
[0043]所述的切割裝置包括一沿著X、Y、Z軸移動(dòng)的熱切割刀5。本例中，如圖1、8所示，在切割工作臺(tái)4兩側(cè)設(shè)有軌道，加工裝置機(jī)架8通過行走輪安裝在軌道上，Y軸電機(jī)I驅(qū)動(dòng)行走輪實(shí)現(xiàn)加工裝置機(jī)架8沿Y軸的移動(dòng)。X軸電機(jī)7安裝在加工裝置機(jī)架8上，驅(qū)動(dòng)皮帶往復(fù)運(yùn)動(dòng)，Z軸電機(jī)6與皮帶固定連接，實(shí)現(xiàn)沿著皮帶的運(yùn)動(dòng)。熱切割刀5通過一個(gè)升降機(jī)構(gòu)，例如螺母絲杠機(jī)構(gòu)與Z軸電機(jī)6連接，從而實(shí)現(xiàn)熱切割刀5沿著X、Y、Z軸移動(dòng)，能夠方便的在各個(gè)片料13上加工處水平的輪廓。
[0044]如圖2中，所述的加熱工作臺(tái)11底部設(shè)有推桿1101和曲柄搖桿1102機(jī)構(gòu)，以使加熱工作臺(tái)11能夠從水平狀態(tài)，翻轉(zhuǎn)至切割工作臺(tái)4上方;片料13經(jīng)送料輥筒12輸送至加熱工作臺(tái)11后，首先在加熱工作臺(tái)11上被加熱板10加熱至可以粘接的程度，然后由推桿1101和曲柄搖桿1102機(jī)構(gòu)將切割工作臺(tái)4上的片料覆蓋至切割工作臺(tái)4，與切割工作臺(tái)4上原有的片料粘合在一起。并由切割裝置切割出預(yù)設(shè)的輪廓。
[0045]另一優(yōu)選的方案如圖3中，或者所述的加熱工作臺(tái)11一側(cè)通過連接支架1104與轉(zhuǎn)軸1103連接，以使加熱工作臺(tái)11能夠從水平狀態(tài)，翻轉(zhuǎn)至切割工作臺(tái)4上方；
[0046]另一優(yōu)選的方案如圖4、5中，或者所述的加熱工作臺(tái)11一側(cè)與往復(fù)運(yùn)動(dòng)的輸送帶1106通過鉸銷1107鉸接，在靠近切割工作臺(tái)4的位置設(shè)有弧形擋圈1110，在弧形擋圈1110的下方設(shè)有頂桿機(jī)構(gòu)1108，頂桿機(jī)構(gòu)1108的自由端設(shè)有電磁頭1109。加熱工作臺(tái)11首先位于輸送帶1106的左側(cè)，加熱機(jī)構(gòu)9的加熱板10降下，將加熱工作臺(tái)11上的片料13加熱，然后驅(qū)動(dòng)裝置1105驅(qū)動(dòng)輸送帶1106上層向右運(yùn)動(dòng)，如圖6中，當(dāng)運(yùn)行至弧形擋圈1110的位置，輸送帶1106停止，頂桿機(jī)構(gòu)1108的電磁頭1109將加熱工作臺(tái)11的底部吸住，并持續(xù)上行，實(shí)現(xiàn)加熱工作臺(tái)11以鉸銷1107為圓心的翻面，以將加熱后的片料覆蓋在之前切割裝置加工過的片料上。隨后頂桿機(jī)構(gòu)1108下行，電磁頭1109帶動(dòng)加熱工作臺(tái)11落在輸送帶1106上，復(fù)位后開始下一次的動(dòng)作。
[0047]優(yōu)選的方案如圖2?5、7中，所述的切割工作臺(tái)4底部設(shè)有升降機(jī)構(gòu)14。由此結(jié)構(gòu)，以免逐步成型的3D物體對(duì)設(shè)備的運(yùn)行造成干涉。尤其是對(duì)堆疊裝置和切割裝置的干涉。
[0048]優(yōu)選的方案如圖1中，切割工作臺(tái)4的兩側(cè)設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)3和收集箱2ο由此結(jié)構(gòu)，將加工后產(chǎn)生的碎肩收集，以便回收再利用。本例的結(jié)構(gòu)適用于體積較小的3D模型的加工。例如邊長500mm以下的3D模型。
[0049]實(shí)施例3:
[0050]在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，另一可選的方案如圖7中，一種用于上述的熱割式3D方法的打印機(jī)，包括送料裝置、加熱裝置、堆疊裝置和切割裝置，
[0051]所述加熱裝置包括一用于加熱片料的裝置，
[0052]堆疊裝置使已加熱的片料堆疊在一起；
[0053 ]所述的切割裝置包括一沿著X、Y、Z軸移動(dòng)的熱切割刀5。
[0054]優(yōu)選的方案如圖6、7中，所述的送料裝置為沿著導(dǎo)軌18運(yùn)行的真空吸盤機(jī)械手17，真空吸盤機(jī)械手17上設(shè)有多個(gè)可升降的真空吸盤;真空吸盤采用氟橡膠的材質(zhì)，用于將片料13可靠的吸住。
[0055]導(dǎo)軌18下方布置有加熱機(jī)構(gòu)和切割工作臺(tái)4，切割工作臺(tái)4兩側(cè)設(shè)有軌道，切割裝置安裝在軌道上。切割裝置的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2中相同。
[0056]優(yōu)選的方案中，在導(dǎo)軌18下方還設(shè)有可升降的送料臺(tái)15，送料臺(tái)15的一側(cè)設(shè)有空氣噴嘴16。可升降的送料臺(tái)15用于使最頂層的片料13始終保持在真空吸盤機(jī)械手17的吸取范圍之內(nèi)。設(shè)置的空氣噴嘴16能夠避免真空吸盤機(jī)械手17—次吸取多片的片料13。
[0057]優(yōu)選的方案中，切割工作臺(tái)4的底部設(shè)有升降機(jī)構(gòu)14。由此結(jié)構(gòu)，以免逐步成型的3D物體對(duì)設(shè)備的運(yùn)行造成干涉。尤其是對(duì)真空吸盤機(jī)械手17和切割裝置的干涉。
[0058]優(yōu)選的方案中，所述的加熱機(jī)構(gòu)為熱風(fēng)加熱機(jī)構(gòu)。采用該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑵?3均勻的加熱，而且便于從下方對(duì)片料進(jìn)行加熱，從而無需翻面機(jī)構(gòu)。降低了設(shè)備的復(fù)雜程度。
[0059]使用時(shí)，真空吸盤機(jī)械手17從送料臺(tái)15上吸取一片片料13，真空吸盤機(jī)械手17沿導(dǎo)軌18行走至加熱機(jī)構(gòu)9的上方，加熱機(jī)構(gòu)9吹出熱風(fēng)將片料13的底部加熱，真空吸盤機(jī)械手17沿導(dǎo)軌18繼續(xù)行走至切割工作臺(tái)4的上方，真空吸盤機(jī)械手17的真空吸盤充入氣體，使片料13落到切割工作臺(tái)4，切割裝置中的熱切割刀5對(duì)當(dāng)前片料13的輪廓進(jìn)行切割加工，切割工作臺(tái)4的兩側(cè)設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)3和收集箱2。由此結(jié)構(gòu)，將加工后產(chǎn)生的碎肩收集，以便回收再利用。本例尤其適合制作大尺寸的3D模型。
[0060]上述的實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，而不應(yīng)視為對(duì)于本實(shí)用新型的限制，在互不沖突的前提下，本實(shí)用新型記載的各項(xiàng)技術(shù)特征能夠互相組合。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求記載的技術(shù)方案，包括權(quán)利要求記載的技術(shù)方案中技術(shù)特征的等同替換方案為保護(hù)范圍。即在此范圍內(nèi)的等同替換改進(jìn)，也在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱割式3D打印機(jī)，其特征是:包括送料裝置、加熱裝置、堆疊裝置和切割裝置； 所述加熱裝置包括一用于加熱片料的裝置； 堆疊裝置使已加熱的片料堆疊在一起； 所述的切割裝置包括一沿著X、Y、Z軸移動(dòng)的熱切割刀(5 )。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱割式3D打印機(jī)，其特征是:所述的送料裝置為上下布置的送料輥筒(12)，送料輥筒(12)的一側(cè)設(shè)有加熱工作臺(tái)(11)，送料輥筒(12)的一側(cè)上方設(shè)有可升降的加熱機(jī)構(gòu)(9)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱割式3D打印機(jī)，其特征是:所述的加熱工作臺(tái)(11)底部設(shè)有推桿(1101)和曲柄搖桿(1102)機(jī)構(gòu)，以使加熱工作臺(tái)(11)能夠從水平狀態(tài)，翻轉(zhuǎn)至切割工作臺(tái)(4)上方。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱割式3D打印機(jī)，其特征是:所述的加熱工作臺(tái)(11)一側(cè)通過連接支架(1104)與轉(zhuǎn)軸(1103)連接，以使加熱工作臺(tái)(11)能夠從水平狀態(tài)，翻轉(zhuǎn)至切割工作臺(tái)(4)上方。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱割式3D打印機(jī)，其特征是:所述的加熱工作臺(tái)(11)一側(cè)與往復(fù)運(yùn)動(dòng)的輸送帶(1106)通過鉸銷(1107)鉸接，在靠近切割工作臺(tái)(4)的位置設(shè)有弧形擋圈(1110 )，在弧形擋圈(1110 )的下方設(shè)有頂桿機(jī)構(gòu)(1108)，頂桿機(jī)構(gòu)(1108 )的自由端設(shè)有電磁頭(1109) ο6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱割式3D打印機(jī)，其特征是:所述的送料裝置為沿著導(dǎo)軌(18)運(yùn)行的真空吸盤機(jī)械手(17)，真空吸盤機(jī)械手(17)上設(shè)有多個(gè)可升降的真空吸盤； 導(dǎo)軌(18)下方布置有加熱機(jī)構(gòu)和切割工作臺(tái)(4)，切割工作臺(tái)(4)兩側(cè)設(shè)有軌道，切割裝置安裝在軌道上。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱割式3D打印機(jī)，其特征是:在導(dǎo)軌(18)下方還設(shè)有可升降的送料臺(tái)(15)，送料臺(tái)(15)的一側(cè)設(shè)有空氣噴嘴(16)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱割式3D打印機(jī)，其特征是:所述的加熱機(jī)構(gòu)為熱風(fēng)加熱機(jī)構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求3?6任一項(xiàng)所述的熱割式3D打印機(jī)，其特征是:所述的切割工作臺(tái)(4)底部設(shè)有升降機(jī)構(gòu)(14)。10.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5或6所述的熱割式3D打印機(jī)，其特征是:切割工作臺(tái)(4)的兩側(cè)設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)(3)和收集箱(2)。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK205601176SQ201620229477
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】嚴(yán)若鵬
【申請(qǐng)人】嚴(yán)若鵬