3d打印的制造方法
【專利摘要】3D打印機，涉及基于熔融堆積快速成型工藝的3D打印機。本實用新型的3D打印機，其特征在于包括傳動機構(gòu)、工作臺、送料機構(gòu)，隔離裝置。本實用新型的3D打印機，采用獨特的主動輪和從動輪及線傳動配合，增大了摩擦系數(shù)，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打印機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及基于熔融堆積快速成型工藝的3D打印機。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印機即快速成形技術(shù)的一種機器，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。運用三維打印機打印模型，無需傳統(tǒng)的切削加工機床和工模具，在計算機的控制下根據(jù)工件的三維模型可直接成形三維實體。
[0003]噴頭是3D打印機中用于輸出耗材的部件，在打印過程中要求噴頭能夠在空間內(nèi)任意移動以應(yīng)對不同的外部輪廓面的工件?，F(xiàn)有的3D打印機的噴頭傳動機構(gòu)大多是運用了傳統(tǒng)的三軸聯(lián)動機床的傳動機構(gòu)，即分別沿X、Y、Z三個方向的軸，每一個軸向上均設(shè)置有一個驅(qū)動單元，打印時隨三個軸向上的傳動機構(gòu)在隨意移動。這種三軸聯(lián)動的傳動機構(gòu)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，占用的空間較大，并且在打印過程中，由于在不同位置之間移動時，需要三個驅(qū)動單元依序的帶動噴頭移動，因此打印的效率較低。
[0004]申請?zhí)枮?01310246765.9的專利申請，提供了一種“三個以上且分布于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(dǎo)向桿、滑動的安裝在導(dǎo)向桿上的滑動座、用于帶動滑動座沿著導(dǎo)向桿上下活動的驅(qū)動電機、以及連桿，連桿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，其缺點在于:其采用的滑動座采用傳統(tǒng)的皮帶傳動的方式，不能保證精確的傳動比，而3D打印對精度要求嚴格；另外，導(dǎo)向桿采用滑動方式引導(dǎo)滑動座，導(dǎo)向桿和滑動座間的摩擦力較大，容易發(fā)生相對的無效運動，導(dǎo)致滑動座定位精度較差；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打印機一旦任意一個導(dǎo)向軌傳動發(fā)生偏差，若不及時校正都會導(dǎo)致工件制作產(chǎn)生變形，嚴重影響工件的質(zhì)量。此外，在所述的3D打印機工作空間是開放的，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；送料機構(gòu)位于側(cè)面，采用“送料機構(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、以及用于帶動送料輪轉(zhuǎn)動的步進電機，送料輪的轉(zhuǎn)軸與壓料輪的轉(zhuǎn)軸互相平行，線性打印耗材由送料輪和壓料輪之間的間隙穿過后進入到噴頭中”的結(jié)構(gòu)，送料阻力大，送料精度差，導(dǎo)致打印精度下降。
實用新型內(nèi)容
[0005]針對上述3D打印機存在的缺陷，本實用新型提出一種改進后的3D打印機。
[0006]本實用新型的3D打印機，其特征在于包括傳動機構(gòu)、工作臺、送料機構(gòu)，隔離裝置；
[0007]傳動機構(gòu)由以下裝置組成:
[0008]底座為中空平臺，底座上表面設(shè)置加熱組件I ;傳動組件包括線性滑軌、滑塊、連桿以及驅(qū)動電機，至少三根垂直分布的線性滑軌固定于底座邊緣，各個線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)動電機以線傳動方式聯(lián)接，滑塊固定于線上；所述的驅(qū)動電機轉(zhuǎn)軸上設(shè)有主動輪，線性滑軌頂端樞接從動輪，主動輪、從動輪上設(shè)有螺紋，線反復(fù)繞于其上，從動輪、主動輪及滑塊通過閉合的線與電機運動同步；連桿兩端分別以萬向鉸接的方式連接滑塊和工作臺；線性滑軌頂部固定有頂蓋；
[0009]工作臺由以下裝置組成:
[0010]工作臺為供連桿連接的平臺，工作臺中央設(shè)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(shè)置加熱組件I I ;液冷組件與加熱組件上設(shè)置至少一個安裝擠出頭的通孔，擠出頭安裝于通孔內(nèi)；在工作臺下方中央安裝自動找平裝置；
[0011]線盤與送料機構(gòu)固定于頂蓋上方；
[0012]底座和頂蓋外環(huán)繞有隔離裝置，具體為有機玻璃板或鋁板，隔離裝置內(nèi)設(shè)置溫控開關(guān)和循環(huán)熱風(fēng)組件，溫控開關(guān)與循環(huán)熱風(fēng)組件連接用于控制3D打印機內(nèi)的溫度。
[0013]所述的連桿兩端為磁性鐵球，在滑塊、工作臺與連桿連接處設(shè)置弧形凹槽，弧形凹槽由磁性材料制備。
[0014]所述的自動找平裝置采用紅外感應(yīng)器或微動開關(guān)，自動找平裝置用于探測擠出頭和底座的距離，以校準打印高度。
[0015]所述的送料機構(gòu)為圓筒狀，送料機構(gòu)末端設(shè)置步進電機，步進電機的轉(zhuǎn)軸沿送料機構(gòu)軸向設(shè)置，轉(zhuǎn)軸為螺桿；送料機構(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)通過鉸鏈與送料機構(gòu)下部轉(zhuǎn)動連接，壓緊裝置另一側(cè)設(shè)凸起，通過送料機構(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，并從送料機構(gòu)伸出。
[0016]所述的擠出頭為四個，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)置出液口與進液口，進液口同時通向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。
[0017]所述的自動找平裝置采用紅外感應(yīng)器或微動開關(guān)，自動找平裝置用于探測擠出頭和底座的距離，以校準打印高度。
[0018]所述的循環(huán)熱風(fēng)組件安裝于線形滑軌底端，具體為加熱片溫感與風(fēng)扇的組合。
[0019]本實用新型的3D打印機，有以下有益效果:
[0020]其傳動機構(gòu)借由鋼珠在滑塊與線性滑軌之間作無限滾動循環(huán)，負載平臺能沿著滑軌輕易地以高精度作線性運動。與傳統(tǒng)的滑動導(dǎo)引相較，滾動導(dǎo)引的摩擦系數(shù)可降低至原來的1/50，由于起動的摩擦力大大減少，相對的較少無效運動發(fā)生，故能輕易達到μπι級進給及定位。該3D打印機傳動機構(gòu)，采用獨特的主動輪和從動輪及線傳動配合，增大了摩擦系數(shù)，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(huán)熱風(fēng)組件讓打印材料有一個適合的工作環(huán)境使其打印效果達到最佳，保證打印空間內(nèi)的恒溫狀態(tài)。
[0022]連桿采用兩端為圓形鐵球，在滑塊與工作臺與連桿連接處設(shè)置弧形凹槽，傳動過程中使工作臺運動角度更大，運動更精準。
[0023]送料機構(gòu)選擇安裝于上蓋上，位于工作臺的垂直上方，使進料更順暢；采用送料方向與電機運動方向一致的技術(shù)方案，利用螺桿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(shè)計目的在于塑料絲料在進入加熱組件II前保持低溫和硬度，打印效果更精確；現(xiàn)有的設(shè)計有風(fēng)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(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為本實用新型內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3為本實用新型的俯視圖。
[0028]圖4為本實用新型的連桿連接關(guān)系示意圖。
[0029]圖5為本實用新型工作臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖6為為本實用新型的送料機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖7為本實用新型的送料機構(gòu)下部的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖8為液冷組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]其中，底座1，加熱組件12，線性滑軌3，滑塊4，連桿5，驅(qū)動電機6，頂蓋7，工作臺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(gòu)15，隔離裝置16，進液口 9-1，出液口 9-2，步進電機15-1，螺桿15_2 ;壓緊裝置15_3，鉸鏈15_4，壓桿15-5，凸起15-6。
【具體實施方式】
[0034]實施例1:本實用新型的3D打印機，其特征在于包括傳動機構(gòu)、工作臺8、送料機構(gòu)15，隔離裝置16 ；
[0035]傳動機構(gòu)由以下裝置組成:
[0036]底座I為中空平臺，底座I上表面設(shè)置加熱組件12 ;傳動組件包括線性滑軌3、滑塊4、連桿5以及驅(qū)動電機6，至少三根垂直分布的線性滑軌3固定于底座I邊緣，各個線性滑軌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)動電機6以線傳動方式聯(lián)接，滑塊4固定于線上；所述的驅(qū)動電機6轉(zhuǎn)軸上設(shè)有主動輪，線性滑軌3頂端樞接從動輪，主動輪、從動輪上設(shè)有螺紋，線反復(fù)繞于其上，從動輪、主動輪及滑塊4通過閉合的線與電機運動同步；連桿5兩端分別以萬向鉸接的方式連接滑塊4和工作臺8 ;線性滑軌3頂部固定有頂蓋7 ;
[0037]工作臺8由以下裝置組成:
[0038]工作臺8為供連桿5連接的平臺，工作臺8中央設(shè)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(shè)置加熱組件IIll ;液冷組件9與加熱組件上設(shè)置至少一個安裝擠出頭12的通孔，擠出頭12安裝于通孔內(nèi)；在工作臺8下方中央安裝自動找平裝置13;
[0039]線盤14與送料機構(gòu)15固定于頂蓋7上方；
[0040]底座I和頂蓋7外環(huán)繞有隔離裝置16,具體為有機玻璃板或招板,隔離裝置16內(nèi)設(shè)置溫控開關(guān)和循環(huán)熱風(fēng)組件，溫控開關(guān)與循環(huán)熱風(fēng)組件連接用于控制3D打印機內(nèi)的溫度。
[0041]所述的連桿5兩端為磁性鐵球，在滑塊4、工作臺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。
[0042]所述的自動找平裝置13采用紅外感應(yīng)器或微動開關(guān)，自動找平裝置13用于探測擠出頭12和底座I的距離，以校準打印高度。
[0043]所述的送料機構(gòu)15為圓筒狀，送料機構(gòu)15末端設(shè)置步進電機15-1，步進電機15-1的轉(zhuǎn)軸沿送料機構(gòu)15軸向設(shè)置，轉(zhuǎn)軸為螺桿15-2 ;送料機構(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)通過鉸鏈15-4與送料機構(gòu)15下部轉(zhuǎn)動連接，壓緊裝置15-3另一側(cè)設(shè)凸起15-6，通過送料機構(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，并從送料機構(gòu)15伸出。
[0044]所述的擠出頭12為四個，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與進液口 9_1，進液口 9-1同時通向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。
[0045]所述的循環(huán)熱風(fēng)組件安裝于線形滑軌頂端，具體為加熱片與風(fēng)扇的組合。
【權(quán)利要求】
1.3D打印機，其特征在于包括傳動機構(gòu)、工作臺(8)、送料機構(gòu)(15)，隔離裝置(16)； 傳動機構(gòu)由以下裝置組成: 底座⑴為中空平臺，底座⑴上表面設(shè)置加熱組件1(2);傳動組件包括線性滑軌(3)、滑塊(4)、連桿(5)以及驅(qū)動電機(6)，至少三根垂直分布的線性滑軌(3)固定于底座(I)邊緣，各個線性滑軌(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)動電機(6)以線傳動方式聯(lián)接，滑塊(4)固定于線上；所述的驅(qū)動電機(6)轉(zhuǎn)軸上設(shè)有主動輪，線性滑軌(3)頂端樞接從動輪，主動輪、從動輪上設(shè)有螺紋，線反復(fù)繞于其上，從動輪、主動輪及滑塊(4)通過閉合的線與電機運動同步；連桿(5)兩端分別以萬向鉸接的方式連接滑塊⑷和工作臺⑶；線性滑軌⑶頂部固定有頂蓋⑵； 工作臺(8)由以下裝置組成:工作臺(8)為供連桿(5)連接的平臺，工作臺(8)中央設(shè)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(shè)置加熱組件II(Il);液冷組件(9)與加熱組件上設(shè)置至少一個安裝擠出頭(12)的通孔，擠出頭(12)安裝于通孔內(nèi)；在工作臺(8)下方中央安裝自動找平裝置(13); 線盤(14)與送料機構(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 )，具體為有機玻璃板或鋁板，隔離裝置(16 )內(nèi)設(shè)置溫控開關(guān)和循環(huán)熱風(fēng)組件，溫控開關(guān)與循環(huán)熱風(fēng)組件連接用于控制3D打印機內(nèi)的溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的3D打印機，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(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，其特征在于所述的自動找平裝置(13)采用紅外感應(yīng)器或微動開關(guān)。
4.如權(quán)利要求1所述的3D打印機，其特征在于所述的送料機構(gòu)(15)為圓筒狀，送料機構(gòu)(15)末端設(shè)置步進電機(15-1 )，步進電機(15-1)的轉(zhuǎn)軸沿送料機構(gòu)(15)軸向設(shè)置，轉(zhuǎn)軸為螺桿(15-2);送料機構(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)通過鉸鏈(15-4)與送料機構(gòu)(15)下部轉(zhuǎn)動連接，壓緊裝置(15-3)另一側(cè)設(shè)凸起(15-6)，通過送料機構(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，并從送料機構(gòu)(15)伸出。
5.如權(quán)利要求1所述的3D打印機，其特征在于所述的擠出頭(12)為四個，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)與進液口(9-1)，進液口(9-1)同時通向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，其特征在于所述的循環(huán)熱風(fēng)組件安裝于線形滑軌頂端，具體為加熱片與風(fēng)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(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】朱興建 申請人:朱興建