CN103862677A - 一种热熔成型三维打印装置的硬件结构及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种热熔成型三维打印装置的硬件结构及其使用方法，包括方形主框架，方形主框架的底部有支架，侧面有固定板，固定板上有垂直滚珠丝杠直线导轨，垂直滚珠丝杠直线导轨有L形固定架，L形固定架有水平滚珠丝杠直线导轨，水平滚珠丝杠直线导轨的滑块上有三维打印装置加热底板。方形主框架的顶部横梁的底部有直线导轨，其上有Z形固定板，Z形固定板上有控制三维打印装置喷头的电机；顶部横梁的上部有电机，电机上连接有传送带。本发明涉及的硬件结构简单明了，能够实现快速拆卸、零件更换和维护修理，并操作方法简单。

Description

一种热熔成型三维打印装置的硬件结构及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种热熔成型三维打印装置的硬件结构及其使用方法，用于小型三维打印装置的机械结构搭建以及实验室三维打印装置实验平台的机械结构搭建。

背景技术

20世纪80年代末、90年代初发展起来的快速成型RP技术，突破了传统的加工模式，是近20年制造技术领域的一次重大突破，为设计者、制造者与用户之间提供了一种可测量、可触摸的新手段。

快速成型工艺比较突出的特点就是采用增加材料的方法加工零件，材料是逐层堆加制作出所需要的零件。目前主要的快速成型工艺有：立体光造型SLA、迭层实体制造LOM、选择性激光烧结SLS、热熔堆积固化成型FDM、粉末材料选择性粘结TDP和微滴喷射成型MJM。

热熔成型（FDM）技术是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度（即分层厚度）再成型下一层，直至形成整个实体造型。其成型材料种类多，一般是热塑性材料，如蜡材、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚碳酸酯（PC）、尼龙等，以丝状供料。热熔成型（FDM）技术的最大特点是速度快(一般模型仅需几小时即可成型)、无污染，在原型开发和精铸蜡模等方面得到广泛应用，但是现有的热熔成型三维打印装置灵活度低，机械结构复杂，机械组件难拆卸且成本昂贵，无法满足现有三维打印装置的需求。

发明内容

有鉴于现有热熔成型三维打印装置的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种热熔成型三维打印装置的硬件结构及其使用方法，使用简单的零件组成硬件结构，实现机械组件的快速拆卸、零件更换和维护修理，为小型三维打印装置提供可靠的机械结构并为三维打印相关实验提供可靠的实验平台。

本发明通过以下技术方案解决解决上述技术问题：

提供一种热熔成型三维打印装置的硬件结构，包括方形主框架（1）。方形主框架（1）底部设置有支架（2）；方形主框架（1）侧面设置有固定板（3），该固定板（3）上设置有垂直滚珠丝杠直线导轨（4）和与垂直滚珠丝杠直线导轨（4）连接的第一电机（14），该垂直滚珠丝杠直线导轨设置有L形固定架（5），该L形固定架（5）设置有水平滚珠丝杠直线导轨（6）和与水平滚珠丝杠直线导轨（6）连接的第二电机（15），该水平滚珠丝杠直线导轨（6）的滑块上设置有三维打印装置加热底板（16）；方形主框架（1）顶部横梁的底部设置有直线导轨（7），该直线导轨（7）上设置有Z形固定板（8），该Z形固定板（8）上设置有控制三维打印装置喷头的第三电机（9）；方形主框架（1）顶部横梁上设置有第四电机（10），第四电机（10）上连接有传动带（11），传送带（11）的第一端与电机（10）连接，传动带（11）的第二端通过从动轮（12）和轴承（13）连接在方形主框架（1）的顶部横梁上。

进一步地，固定板（3）的厚度为3～6mm，固定板（3）上对称地分布有三对螺栓通孔。可选的，固定板（3）的材质为不锈钢。

进一步地，L形固定架（5）的厚度为8～12mm，L形固定架（5）的两个侧面上分别对称地分布有两对螺栓通孔。可选的，L形固定架的材质为铝合金。

进一步地，Z形固定板（8）的厚度为3～5mm，Z形固定板（8）上对称地分布有两个螺栓通孔。可选的，Z形固定板的材质为不锈钢。

进一步地，轴承（13）嵌入在厚度为6mm的不锈钢板内。

本发明还提供一种使用该硬件结构执行三维打印的方法，包括：

将第一电机（14）与电源和第一控制卡连接，第二电机（15）与该电源和第二控制卡连接，第四电机（15）与该电源和第三控制卡连接，开启电源，输入控制指令，使得第一电机（14）带动三维打印装置加热底板（16）沿垂直滚珠丝杠直线导轨（4）上下运动，第二电机（15）带动三维打印装置加热底板（16）沿水平滚珠丝杠直线导轨（6）前后运动，第四电机（10）带动Z字型固定板（8）及控制三维打印装置喷头的第三电机（9）沿直线导轨（7）左右运动，执行三维打印。

本发明具有的优点和效果：

1、灵活度高，机械结构简单明了，便于运输以及快速的组装、拆卸，方形框架与T形底座结合，更加稳定。

2、兼容性强，可在本硬件结构基础上加装各种型号的三维打印喷头、三维打印加热底板的三维打印组件模块，满足不同的实验条件，实现不同的打印功能。

3、采用简单的零件组成打印装置的硬件结构，是一套低成本高性能的热熔成形三维打印装置机械结构，并且执行三维打印时操作方法简单。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明热熔成型三维打印装置硬件结构的主视图。

图2是本发明热熔成型三维打印装置硬件结构的左视图。

图3是本发明热熔成型三维打印装置硬件结构的俯视图。

具体实施方式

如图1-图3所示，本发明的热熔成型三维打印装置的硬件结构，包括方形框架（1），方形主框架（1）底部设置有支架（2）。

方形主框架（1）侧面设置有固定板（3），其中固定板（3）的厚度为3～6mm，材质为不锈钢，固定板（3）上对称地分布有三对螺栓通孔。固定板（3）上设置有垂直滚珠丝杠直线导轨（4）和与垂直滚珠丝杠直线导轨（4）连接的电机（14）。垂直滚珠丝杠直线导轨（4）设置有L形固定架（5），其中L形固定架（5）的厚度为8～12mm，材质为铝合金，L形固定架（5）的两个侧面上分别对称地分布有两对螺栓通孔。L形固定架（5）设置有水平滚珠丝杠直线导轨（6）与水平滚珠丝杠直线导轨（6）连接的电机（15），水平滚珠丝杠直线导轨（6）的滑块上设置有三维打印装置加热底板（16）。L形固定架（5）将水平滚珠丝杠直线导轨（6）和垂直滚珠丝杠直线导轨（4）两导轨连接，达到控制三维打印装置加热底板（16）的前后、上下运动。

方形主框架（1）顶部横梁的底部设置有直线导轨（7），直线导轨（7）上设置有Z形固定板（8），Z形固定板（8）上设置有控制三维打印装置喷头的电机（9），电机（9）固定在Z形固定板（8）的第一端，第二端设置有传动带（11），由电机（10）带动传动带（11）从而带动Z形固定板（8）运动。Z形固定板（8）的厚度为3～5mm，材质为不锈钢，Z形固定板（8）上对称地分布有两个螺栓通孔。

方形主框架（1）顶部横梁的上部设置有电机（10），电机（10）上连接有传送带（11）。传送带（11）的第一端与电机（10）连接，传动带（11）的第二端通过从动轮（12）和轴承（13）连接在方形主框架（1）的顶部横梁上，轴承（13）嵌入在厚度为6mm的不锈钢板内。

基于该硬件结构执行三维打印的方法，包括：

将第一电机（14）与电源和第一控制卡连接，第二电机（15）与该电源和第二控制卡连接，第四电机（15）与该电源及第三控制卡连接，开启电源，输入控制指令，使得第一电机（14）带动三维打印装置加热底板（16）沿垂直滚珠丝杠直线导轨（4）上下运动，第二电机（15）带动三维打印装置加热底板（16）沿水平滚珠丝杠直线导轨（6）前后运动，第四电机（10）带动Z字型固定板（8）及控制三维打印装置喷头的第三电机（9）沿直线导轨（7）左右运动，三维打印装置喷头运动到三维打印装置加热底板所对应空间中的任意位置，执行三维打印。

采用本发明提供硬件结构，能够用于小型热熔成型三维打印装置的机械机构，通过更换不同的三维打印装置喷头及其他组件实现不同的打印功能；也可以用于各种热熔成型三维打印装置实验平台的机械结构，零部件少便于运输、装配和拆卸，并且可以加装不同功能的三维打印装置组件，满足不同的实验条件。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种热熔成型三维打印装置的硬件结构，包括方形主框架（1），其特征在于：所述方形主框架（1）底部设置有支架（2）；

所述方形主框架（1）侧面设置有固定板（3），所述固定板（3）上设置有垂直滚珠丝杠直线导轨（4）和与所述垂直滚珠丝杠直线导轨连接的第一电机（14），所述垂直滚珠丝杠直线导轨设置有L形固定架（5），所述L形固定架（5）设置有水平滚珠丝杠直线导轨（6）和与所述水平滚珠丝杠直线导轨连接的第二电机（15），所述水平滚珠丝杠直线导轨（6）的滑块上设置有三维打印装置加热底板（16）；

所述方形主框架（1）顶部横梁的底部设置有直线导轨（7），所述直线导轨（7）上设置有Z形固定板（8），所述Z形固定板（8）上设置有控制三维打印装置喷头的第三电机（9）；

所述方形主框架（1）顶部横梁的上部设置有第四电机（10），所述第四电机（10）上连接有传送带（11），所述传送带（11）的第一端与所述第四电机（10）连接，所述传动带（11）的第二端通过从动轮（12）和轴承（13）连接在所述方形主框架（1）的顶部横梁上。

2.根据权利要求1所述的热熔成型三维打印装置的硬件结构，其特征在于，所述固定板（3）的厚度为3～6mm，所述固定板（3）上对称地分布有三对螺栓通孔。

3.根据权利要求1或2所述的热熔成型三维打印装置的硬件结构，其特征在于，所述固定板（3）的材质为不锈钢。

4.根据权利要求1所述的热熔成型三维打印装置的硬件结构，其特征在于，所述L形固定架（5）的厚度为8～12mm，所述L形固定架（5）的两个侧面上分别对称地分布有两对螺栓通孔。

5.根据权利要求1或4所述的热熔成型三维打印装置的硬件结构，其特征在于，所述L形固定架（5）的材质为铝合金。

6.根据权利要求1所述的热熔成型三维打印装置的硬件结构，其特征在于，所述Z形固定板（8）的厚度为3～5mm，所述Z形固定板（8）上对称地分布有两个螺栓通孔。

7.根据权利要求1或6所述的热熔成型三维打印装置的硬件结构，其特征在于，所述Z形固定板（8）的材质为不锈钢。

8.根据权利要求1所述的热熔成型三维打印装置的硬件结构，其特征在于，所述轴承（13）嵌入在厚度为6mm的不锈钢板内。

9.一种使用如权利要求1所述的硬件结构执行三维打印的方法，其特征在于包括：

将所述第一电机（14）与电源和第一控制卡连接，所述第二电机（15）与所述电源和第二控制卡连接，所述第二电机（15）与所述电源和第三控制卡连接，开启电源，输入控制指令，使得所述第一电机（14）带动所述三维打印装置加热底板（16）沿所述垂直滚珠丝杠直线导轨（4）上下运动，所述第二电机（15）带动所述三维打印装置加热底板（16）沿所述水平滚珠丝杠直线导轨（6）前后运动，所述第四电机（10）带动所述Z字型固定板（8）及控制三维打印装置喷头的所述第三电机（9）沿所述直线导轨（7）左右运动，执行三维打印。

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