CN104085035B - 一种高效率打印头的3d打印设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了粉末材料成形生产装置领域内的一种高效率打印头的3D打印设备，包括铺粉单元、打印单元和工作箱升降单元；所述铺粉单元包括加料斗，加料斗安装在铺粉器上方，铺粉器两端安装第一直线导轨上，铺粉器上安装有驱动铺粉器沿第一直线导轨行走的第一驱动机构；所述打印单元包括打印头，打印头安装在第二直线导轨上，打印头与驱动打印头沿第二直线导轨行走的第二驱动机构传动连接；所述工作箱升降单元包括工作箱，工作箱内设有升降平台；所述铺粉器和打印头设置在升降平台上方，铺粉器和打印头的行走区域覆盖整个升降平台，打印头上分布有若干可独立控制的喷嘴。本发明其打印效率高，适用于金属铸造砂型的生产中。
Description
技术领域
本发明涉及一种粉末材料成形生产装置，特别涉及一种铸造砂型的3D打印设备。
背景技术
目前的砂型3D打印设备，打印头普遍采用单喷嘴或双喷嘴形式，喷嘴根据计算机控制指令喷出粘结剂，粘结剂喷在混有催化剂的粉末层上随即硬化。其不足之处在于：此种打印头单次打印的面积小，打印效率低下，约10L/H，这种效率的3D打印设备只能应用于新产品实验及研发，还远远不能达到大规模及产业化应用的阶段。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效率打印头的3D打印设备，使设备的打印效率高。
本发明的目的是这样实现的：一种高效率打印头的3D打印设备，包括铺粉单元、打印单元和工作箱升降单元；所述铺粉单元包括加料斗，加料斗安装在铺粉器上方，铺粉器两端安装在第一直线导轨上，铺粉器上安装有驱动铺粉器沿第一直线导轨行走的第一驱动机构；所述打印单元包括打印头，打印头安装在第二直线导轨上，打印头与驱动打印头沿第二直线导轨行走的第二驱动机构传动连接；所述工作箱升降单元包括工作箱，工作箱内设有升降平台；所述铺粉器和打印头设置在升降平台上方，铺粉器和打印头的行走区域覆盖整个升降平台，打印头上分布有若干可独立控制的喷嘴。
该装置工作时，铺粉器可沿第一直线导轨运动，并在升降平台上铺一层粉，铺粉完成后，打印头沿第二直线导轨运动，打印头按照事先输入到计算机的打印图形进行打印，从喷嘴中喷射出粘结剂，使喷射到粘结剂的粉末固化成型。打印头打印一层粉末，完成一个打印周期。然后，升降平台会按照设定的距离下降，铺粉器和打印头重复上述步骤进行铺粉及打印，直至整个砂型固化成型，清理工作箱后，该砂型可用于金属浇铸。由于铺粉器和打印头的行走区域覆盖整个升降平台，可大幅度提高工作效率，铺粉器和工作头仅在平面内作二维运动，其控制精度高，打印效果好。本发明适用于金属铸造砂型的生产中，其工作时，设备的打印效率大于300L/H，为3D打印设备应用于大规模产业化生产提供了有效的解决办法。
作为发明的一种解决方案，所述第一直线导轨和第二直线导轨相垂直设置，第一直线导轨有两根并分设在工作箱两侧，第二直线导轨有两根并整体设置在第一直线导轨上方。通过第一直线导轨和第二直线导轨相垂直设置，使得铺粉器和打印头的运动不会产生干涉，同时使装置的整体结构简单，易于制造及安装。
作为本发明的另一解决方案，所述第一直线导轨和第二直线导轨相平行设置。同样，该结构使得铺粉器和打印头的运动不会产生干涉，同时，整体结构简单。
本发明的优选方案之一在于，所述打印头上的喷嘴的整体覆盖宽度与升降平台的宽度相等。打印头只需往复行进一次，即可完成一层粉末的打印，其打印速度快。
本发明的优选方案之二在于，所述打印头可移动地设置在第三直线导轨上，第三直线导轨垂直安装在第二直线导轨上，所述打印头上的喷嘴的整体覆盖宽度为升降平台的宽度的一半。该方案将打印头间接安装在第二直线导轨上，使其不仅能沿第二直线导轨移动，还能沿第三直线导轨移动位置，打印头行进一次可打印半幅升降平台上的粉末，其沿第三直线导轨移动位置后，可在返回的过程中打印剩余半幅粉末，因此，该技术方案使得打印头也只需一次往复即可完成一层粉末的打印，其打印效率也很高。
作为本发明的进一步改进，所述打印头下表面设有多列呈直线排布的喷嘴，列与列之间平行设置，所述喷嘴在打印头的长度方向上整体呈连续分布。其整体结构相对简单，易于实施，列与列之间相互无干涉，使得喷嘴在打印头行进方向具有更高的打印密度，以提高打印精度。
作为上一技术方案的进一步改进，每列喷嘴有100~300个，每列喷嘴两侧设有与各喷嘴相连的粘结剂管，喷嘴的控制端经数据线与通讯板相连。通过控制每一个喷嘴打开或关闭，使粘结剂喷射或不喷射，通过打印头行走，使经过的区域选择性地被固化。
附图说明
图1为本发明一种结构示意图。
图2为本发明另一种结构示意图。
图3为打印头的一种结构示意图。
图4为单列喷嘴结构示意图。
其中，1第一驱动机构，2加料斗，3、10第二直线导轨，4铺粉器，5升降平台，6、11第一直线导轨，7打印头，701喷嘴，702粘结剂管，703数据线，704通讯板 ，8第二驱动机构，9工作箱，12第三直线导轨。
具体实施方式
实施例1
如图1、3和4所示，为一种高效率打印头的3D打印设备，包括铺粉单元、打印单元和工作箱升降单元；铺粉单元包括加料斗2，加料斗2安装在铺粉器4上方，铺粉器4两端安装在第一直线导轨6、11上，铺粉器4上安装有驱动铺粉器4沿第一直线导轨6、11行走的第一驱动机构1；打印单元包括打印头7，打印头7直接安装在第二直线导轨3、10上，打印头7与驱动打印头7沿第二直线导轨3、10行走的第二驱动机构8传动连接；第一直线导轨6、11有两根并分设在工作箱9两侧，第二直线导轨3、10有两根并整体设置在第一直线导轨6、11上方。第一驱动机构1和第二驱动机构8均可采用伺服电机控制的同步带进行传动连接，也可采用齿轮齿条的传动方式。工作箱升降单元包括工作箱9，工作箱9内设有升降平台5；铺粉器4和打印头7设置在升降平台5上方，铺粉器4和打印头7的行走区域覆盖整个升降平台5，打印头7上分布有若干可独立控制的喷嘴701。第一直线导轨6、11和第二直线导轨3、10相垂直设置，打印头7上的喷嘴701的整体覆盖宽度与升降平台5的宽度相等。
打印头7采用如下结构，该打印头7下表面设有多列呈直线排布的喷嘴701，列与列之间平行设置，喷嘴701在打印头的长度方向上整体呈连续分布。使得打印头7的行走区域，可覆盖整个升降平台5，列与列之间相互无干涉，喷嘴701在打印头7行进方向具有更高的打印密度，以提高打印精度。每列喷嘴有100~300个，每列喷嘴两侧设有与各喷嘴701相连的粘结剂管702，喷嘴701的控制端经数据线703与通讯板704相连。
第一直线导轨6、11、第二直线导轨3、10及第三直线导轨12为现有技术中的直线导轨机构，第一驱动机构1、第二驱动机构8的传动连接方式也现有技术中成熟的技术。
工作时，铺粉器4可沿第一直线导轨6、11运动，并在升降平台5上铺一层粉，铺粉完成后，打印头7沿第二直线导轨3、10运动，打印头7按照事先输入到计算机的打印图形进行打印，其控制各喷嘴701按一定的时序通断电，使喷射到粘结剂的粉末固化成型。打印头7打印一层粉末，完成一个打印周期。然后，升降平台5会按照设定的距离下降，铺粉器4和打印头7重复上述步骤进行铺粉及打印，直至整个砂型固化成型，清理工作箱9后，该砂型可用于金属浇铸。
实施例2
如图2所示，为另一种高效率打印头7的3D打印设备，包括铺粉单元、打印单元和工作箱升降单元；铺粉单元包括加料斗2，加料斗2安装在铺粉器4上方，铺粉器4两端安装在第一直线导轨6、11上，铺粉器4上安装有驱动铺粉器4沿第一直线导轨6、11行走的第一驱动机构1；所述打印单元包括打印头7，打印头7经第三直线导轨12间接安装在第二直线导轨3、10上，打印头7与驱动打印头7沿第二直线导轨3、10行走的第二驱动机构8传动连接；所述工作箱升降单元包括工作箱9，工作箱9内设有升降平台5；所述铺粉器4和打印头7设置在升降平台5上方，铺粉器4和打印头7的行走区域覆盖整个升降平台5，打印头7上分布有若干可独立控制的喷嘴701。所述第一直线导轨6、11和第二直线导轨3、10相平行设置。第三直线导轨12垂直安装在第二直线导轨3、10上，打印头7可移动地设置在第三直线导轨12上，打印头7上的喷嘴701的整体覆盖宽度为升降平台5的宽度的一半。
其工作时，打印头的行进路线如图2中a→b→c→d所示。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种高效率打印头的3D打印设备，其特征在于：包括铺粉单元、打印单元和工作箱升降单元；所述铺粉单元包括加料斗，加料斗安装在铺粉器上方，铺粉器两端安装在第一直线导轨上，铺粉器上安装有驱动铺粉器沿第一直线导轨行走的第一驱动机构；所述打印单元包括打印头，打印头安装在第二直线导轨上，打印头与驱动打印头沿第二直线导轨行走的第二驱动机构传动连接；所述工作箱升降单元包括工作箱，工作箱内设有升降平台；所述铺粉器和打印头设置在升降平台上方，铺粉器和打印头的行走区域覆盖整个升降平台，打印头上分布有若干可独立控制的喷嘴；所述打印头下表面设有多列呈直线排布的喷嘴，列与列之间平行设置，所述喷嘴在打印头的长度方向上整体呈连续分布；每列喷嘴两侧设有与各喷嘴相连的粘结剂管，喷嘴的控制端经数据线与通讯板相连。
2.根据权利要求1所述的一种高效率打印头的3D打印设备，其特征在于：所述第一直线导轨和第二直线导轨相垂直设置，第一直线导轨有两根并分设在工作箱两侧，第二直线导轨有两根并整体设置在第一直线导轨上方。
3.根据权利要求1所述的一种高效率打印头的3D打印设备，其特征在于：所述第一直线导轨和第二直线导轨相平行设置。
4.根据权利要求2或3所述的一种高效率打印头的3D打印设备，其特征在于：所述打印头上的喷嘴的整体覆盖宽度与升降平台的宽度相等。
5.根据权利要求2或3所述的一种高效率打印头的3D打印设备，其特征在于：所述打印头可移动地设置在第三直线导轨上，第三直线导轨垂直安装在第二直线导轨上，所述打印头上的喷嘴的整体覆盖宽度为升降平台的宽度的一半。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: 3D printing equipment with high-efficiency print head Effective date of registration: 20170301 Granted publication date: 20160817 Pledgee: Bank of Communications Ltd. the Ningxia Hui Autonomous Region branch Pledgor: NINGXIA KOCEL PATTERN Co.,Ltd. Registration number: 2017640000002 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 750021 the Ningxia Hui Autonomous Region Yinchuan economic and Technological Development Zone ningshuo South Street No. 298 Patentee after: KOCEL INTELLIGENT EQUIPMENT Co.,Ltd. Address before: 750021 the Ningxia Hui Autonomous Region Yinchuan economic and Technological Development Zone ningshuo South Street No. 298 Patentee before: NINGXIA KOCEL PATTERN Co.,Ltd. |
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| PM01 | Change of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PM01 | Change of the registration of the contract for pledge of patent right |
Change date: 20240218 Registration number: 2017640000002 Pledgor after: KOCEL INTELLIGENT EQUIPMENT Co.,Ltd. Pledgor before: NINGXIA KOCEL PATTERN Co.,Ltd. |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20160817 Pledgee: Bank of Communications Ltd. the Ningxia Hui Autonomous Region branch Pledgor: KOCEL INTELLIGENT EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: 2017640000002 |