CN105328908A - 一种3d打印机及其打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印机及其打印方法，包括：装有第一线性滑轨的基座，所述基座顶端面的两端分别设置有挡板和侧壁，所述第一线性滑轨的一端与所述挡板相抵、另一端与所述侧壁相抵；安装有第二线性滑轨的承载台，所述承载台滑动的设置在所述第一线性滑轨上；滑动设置在所述第二线性滑轨上的工作平台，所述工作平台的中央可拆卸的设置有打印基板；安装在所述侧壁上用于提供Z轴方向移动量的滚珠丝杠单元；设置在所述滚珠丝杠单元上用于安装喷头装置的横梁部；安装在所述工作平台和所述喷头装置上用于采集打印件图像信息的相机装置。本发明能够有效的对打印件进行监控，确保了打印件的质量，同时还能够有效的降低工人的劳动强度，减少劳力投入。

Description

一种3D打印机及其打印方法

技术领域：

本发明涉及打印机技术领域，更具体的说是涉及一种3D打印机及其打印方法。

背景技术：

3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、PC、尼龙等，以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成，上一层对当前层起到定位和支撑的作用。随着高度的增加，层片轮廓的面积和形状都会发生变化，当形状发生较大的变化时，容易出现故障情况，造成模型与实际产品的偏差，导致打印件品质降低，传统监控打印件品质是通过操作人员长时间地守在打印机旁，即时查看打印状况，这类工作方式工作强度大，且费时费力，当操作人员中途离开，打印中现故障时，则无法即时地了解。

发明内容：

本发明的目的就是针对现有技术之不足，而提供一种3D打印机及其打印方法，其能够有效的对打印件进行监控，确保了打印件的质量，同时还能够有效的降低工人的劳动强度，减少劳力投入。

本发明的技术解决措施如下：一种3D打印机，包括：装有第一线性滑轨的基座，所述基座顶端面的两端分别设置有挡板和侧壁，所述第一线性滑轨的一端与所述挡板相抵、另一端与所述侧壁相抵；安装有第二线性滑轨的承载台，所述承载台滑动的设置在所述第一线性滑轨上；滑动设置在所述第二线性滑轨上的工作平台，所述工作平台的中央可拆卸的设置有打印基板；安装在所述侧壁上用于提供Z轴方向移动量的滚珠丝杠单元；设置在所述滚珠丝杠单元上用于安装喷头装置的横梁部；以及安装在所述工作平台和所述喷头装置上用于采集打印件图像信息的相机装置；其中，所述第一线性滑轨与所述第二线性滑轨垂直交错设置，所述第一线性滑轨沿着Y轴方向延伸，所述第二线性滑轨沿着X轴方向延伸。

作为上述技术方案的优选，所述相机装置包括安装在所述工作平台的一边角处用于拍摄所述打印件轴侧图的第一相机单元、安装在所述工作平台的边沿用于拍摄所述打印件主视图的第二相机单元、用于拍摄所述打印件左视图的第三相机单元、用于拍摄所述打印件右视图的第四相机单元、用于拍摄所述打印件后视图的第五相机单元以及安装在所述喷头装置上用于拍摄所述打印件俯视图的第六相机单元，其中，所述第二相机单元、所述第三相机单元、所述第四相机单元和所述第五相机单元分别安装在所述工作平台的前边沿、左边沿、右边沿和后边沿的中点处。

作为上述技术方案的优选，所述第一相机单元、所述第二相机单元、所述第三相机单元、所述第四相机单元和所述第五相机单元分别包括一直线滑轨以及一通过滑块活动设置在所述直线滑轨上的相机，所述直线滑轨垂直设置于所述工作平台上，所述相机的两侧还设置有光源。

作为上述技术方案的优选，所述第六相机单元固定设置在所述喷头装置上，其中，所述第六相机单元包括一相机和设置在所述相机两侧的光源。

作为上述技术方案的优选，所述承载台的两侧壁上分别设置有一对第一限位传感器，所述工作平台一对相向侧壁上分别设置有一第二限位传感器。

作为上述技术方案的优选，所述基座上安装有罩壳，所述罩壳包括一主壳体、铰接在所述主壳体上的防护门，其中，所述主壳体包括右防护板、左反护板以及连接所述右防护板和所述左反护板的顶防护板，所述防护门的底端面与所述挡板的顶端面相抵。

作为上述技术方案的优选，所述主壳体一体冲压成型。

作为上述技术方案的优选，所述侧壁呈倒置的“L”型。

作为上述技术方案的优选，所述喷头装置内置有用于熔化塑料原材料的加热腔。

一种3D打印机的打印方法，包括：

步骤一，打开罩壳上的防护门，将打印基板安装在工作平台上，将打印件的加工数据存储至3D打印机内；

步骤二，将ABS塑料原材料通过抽丝机抽成丝状，再将丝状的ABS原材料送入喷头装置，开启所述喷头装置内部的加热腔，丝状的ABS原材料在加热腔内被加热熔化，再将所述防护门关闭；

步骤三，工作平台在基座上作X-Y平面运动，熔融后的丝材通过喷头装置的喷头挤喷出来，涂覆在所述打印基板上；

步骤四，当所述打印基板上丝材的温度低于固化温度后开始固化成型，所述喷头装置在滚珠丝杠单元的带动下在Z轴方向上移动一层的高度，进行下一层的涂覆；

步骤五，每涂覆完一层后，利用相机装置依次采集打印基板上打印件的轴侧图、主视图、左视图、右视图、后视图和俯视图的图像信息，并发送至控制单元与所述控制单元内预设的实际产品的轴侧图、主视图、左视图、右视图、后视图和俯视图的图像进行比较；

步骤六，若所述打印件的轴侧图、主视图、左视图、右视图、后视图和俯视图的图像信息与所述控制单元内预设的实际产品的轴侧图、主视图、左视图、右视图、后视图和俯视图的图像相符合，则进行下一层涂覆；若不符合，则所述控制单元控制3D打印机中断打印，通过现场操作人员进行检修，检修完成后再继续进行打印工作；

步骤七，打印结束后，再次打开所述防护门，将所述打印基板连同打印在所述打印基板上的打印件模型一同拆卸下来，再利用工具将打印件从所述打印基板上取下，然后将所述打印基板表面清理干净，完成整个打印过程。

本发明的有益效果在于：本发明无需在3D打印机旁安排操作人员看守，只需通过相机装置来监控打印件的打印情况，能够有效的监控打印件的质量，一旦出现打印的质量问题就能立刻去现场做出相应处理，提高了打印件的打印质量，省时省力，降低了劳动成本的投入。

附图说明：

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的分解结构示意图；

图3为本发明除去罩壳后的立体结构示意图；

图4为本发明除去罩壳后的俯视方向的结构示意图；

图5为本发明除去罩壳后的主视方向的结构示意图；

图6为本发明的罩壳的结构示意图；

图7为本发明的主壳体的结构示意图。

图中，10、基座；11、第一线性滑轨；12、挡板；13、侧壁；20、承载台；21、第二线性滑轨；22、第一限位传感器；30、工作平台；31、打印基板；32、第二限位传感器；40、相机装置；41、第一相机单元；42、第二相机单元；43、第三相机单元；44、第四相机单元；45、第五相机单元；46、第六相机单元；50、喷头装置；60、横梁部；70、滚珠丝杠单元；80、罩壳；81、主壳体；811、右防护板；812、顶防护板；813、左反护板；82、防护门。

具体实施方式：

实施例：以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，本实施例中提到的“上方”、“下方”、“顶部”、“底端”等描述是按照通常的意义而定义的，比如，参考重力的方向定义，重力的方向是下方，相反的方向是上方，类似地在上方的是顶部或者顶端，在下方的是底部或底端，也仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，也当视为本发明可实施的范畴。

见图1和图2所示，一种3D打印机，包括：安装有第一线性滑轨11的基座10，所述基座10顶端面的两端分别设置有挡板12和侧壁13，所述第一线性滑轨11的一端与所述挡板12相抵、另一端与所述侧壁13相抵，所述侧壁13呈倒置的“L”型；安装有第二线性滑轨21的承载台20，所述承载台20滑动的设置在所述第一线性滑轨11上；滑动设置在所述第二线性滑轨21上的工作平台30，所述工作平台30的中央可拆卸的设置有打印基板31；安装在所述侧壁13上用于提供Z轴方向移动量的滚珠丝杠单元70；设置在所述滚珠丝杠单元70上用于安装喷头装置50的横梁部60，所述喷头装置50内置有用于熔化塑料原材料的加热腔；以及安装在所述工作平台30和所述喷头装置50上用于采集打印件图像信息的相机装置40；其中，所述第一线性滑轨11与所述第二线性滑轨21垂直交错设置，所述第一线性滑轨11沿着Y轴方向延伸，所述第二线性滑轨21沿着X轴方向延伸。所述工作平台30能够沿着所述第一线性滑轨11和所述第二线性滑轨21作Y轴、X轴方向的运动，所述喷头装置50能够沿着所述滚珠丝杠单元70作Z轴方向的运动，从而实现打印件的3D打印。

见图2和图3所示，所述相机装置40包括安装在所述工作平台30的一边角处用于拍摄所述打印件轴侧图的第一相机单元41、安装在所述工作平台30的边沿用于拍摄所述打印件主视图的第二相机单元42、用于拍摄所述打印件左视图的第三相机单元43、用于拍摄所述打印件右视图的第四相机单元44、用于拍摄所述打印件后视图的第五相机单元45以及安装在所述喷头装置50上用于拍摄所述打印件俯视图的第六相机单元46，其中，所述第二相机单元42、所述第三相机单元43、所述第四相机单元44和所述第五相机单元45分别安装在所述工作平台30的前边沿、左边沿、右边沿和后边沿的中点处。

所述第一相机单元41、所述第二相机单元42、所述第三相机单元43、所述第四相机单元44和所述第五相机单元45分别包括一直线滑轨以及一通过滑块活动设置在所述直线滑轨上的相机，所述直线滑轨垂直设置于所述工作平台30上，所述相机的两侧还设置有光源；见图5所示，所述第六相机单元46固定设置在所述喷头装置50上，所述第六相机单元46包括一相机和设置在所述相机两侧的光源，所述第六相机单元46跟随着所述喷头装置50的上下移动而移动，从而实现采集打印件俯视图的目的。所述第一相机单元41中的直线滑轨与所述工作平台30的前边沿、左边沿之间的夹角均为45°，这种设置方式能够以最全面的视角拍摄到打印件的立体视图，方便后期轴侧图的识别。所述第二相机单元42、所述第三相机单元43、所述第四相机单元44和所述第五相机单元45分别设置在所述工作平台30的前边沿、左边沿、右边沿和后边沿的中点处，这样设置的目的同样是为了使得采集的图像清晰以及最大程度的反应打印件的各个视图，方便后期各个视图的识别。

见图3和图4所示，所述承载台20的两侧壁上分别设置有一对第一限位传感器22，所述工作平台30一对相向侧壁上分别设置有一第二限位传感器32。所述第一限位传感器22的设置能够有效的避免所述工作平台30的前边沿和后边沿碰撞到所述挡板12和滚珠丝杠单元70，所述第二限位传感器32能够有效的避免所述工作平台30的左边沿和右边沿碰撞到所述承载台20的两侧端面，从而保证了所述工作平台30上的打印基板31的位置精度，确保了打印件的打印质量。

见图6和图7所示，所述基座10上安装有罩壳80，所述罩壳80包括一主壳体81、铰接在所述主壳体81上的防护门82，其中，所述主壳体81包括右防护板811、左反护板813以及连接所述右防护板811和所述左反护板813的顶防护板812，所述防护门82的底端面与所述挡板12的顶端面相抵。所述主壳体81一体冲压成型，打印过程中，所述主壳体81能够避免外界的杂物掉入所述工作平台30上，从一定程度上保证了打印件的打印质量。

一种3D打印机的打印方法，包括：

步骤一，打开罩壳80上的防护门82，将打印基板31安装在工作平台30上，将打印件的加工数据存储至3D打印机内；

步骤二，将ABS塑料原材料通过抽丝机抽成丝状，再将丝状的ABS原材料送入喷头装置50，开启所述喷头装置50内部的加热腔，丝状的ABS原材料在加热腔内被加热熔化，再将所述防护门82关闭；

步骤三，工作平台30在基座10上作X-Y平面运动，熔融后的丝材通过喷头装置50的喷头挤喷出来，涂覆在所述打印基板31上；

步骤四，当所述打印基板31上丝材的温度低于固化温度后开始固化成型，所述喷头装置50在滚珠丝杠单元70的带动下在Z轴方向上移动一层的高度，进行下一层的涂覆；

步骤五，每涂覆完一层后，利用相机装置40依次采集打印基板31上打印件的轴侧图、主视图、左视图、右视图、后视图和俯视图的图像信息，并发送至控制单元与所述控制单元内预设的实际产品的轴侧图、主视图、左视图、右视图、后视图和俯视图的图像进行比较；

步骤六，若所述打印件的轴侧图、主视图、左视图、右视图、后视图和俯视图的图像信息与所述控制单元内预设的实际产品的轴侧图、主视图、左视图、右视图、后视图和俯视图的图像相符合，则进行下一层涂覆；若不符合，则所述控制单元控制3D打印机中断打印，通过现场操作人员进行检修，检修完成后再继续进行打印工作；

步骤七，打印结束后，再次打开所述防护门82，将所述打印基板31连同打印在所述打印基板31上的打印件模型一同拆卸下来，再利用工具将打印件从所述打印基板31上取下，然后将所述打印基板31表面清理干净，完成整个打印过程。

所述实施例用以例示性说明本发明，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对所述实施例进行修改，因此本发明的权利保护范围，应如本发明的权利要求所列。

Claims (10)

1.一种3D打印机，其特征在于，包括：

安装有第一线性滑轨(11)的基座(10)，所述基座(10)顶端面的两端分别设置有挡板(12)和侧壁(13)，所述第一线性滑轨(11)的一端与所述挡板(12)相抵、另一端与所述侧壁(13)相抵；

安装有第二线性滑轨(21)的承载台(20)，所述承载台(20)滑动的设置在所述第一线性滑轨(11)上；

滑动设置在所述第二线性滑轨(21)上的工作平台(30)，所述工作平台(30)的中央可拆卸的设置有打印基板(31)；

安装在所述侧壁(13)上用于提供Z轴方向移动量的滚珠丝杠单元(70)；

设置在所述滚珠丝杠单元(70)上用于安装喷头装置(50)的横梁部(60)；以及

安装在所述工作平台(30)和所述喷头装置(50)上用于采集打印件图像信息的相机装置(40)；

其中，所述第一线性滑轨(11)与所述第二线性滑轨(21)垂直交错设置，所述第一线性滑轨(11)沿着Y轴方向延伸，所述第二线性滑轨(21)沿着X轴方向延伸。

2.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于：所述相机装置(40)包括安装在所述工作平台(30)的一边角处用于拍摄所述打印件轴侧图的第一相机单元(41)、安装在所述工作平台(30)的边沿用于拍摄所述打印件主视图的第二相机单元(42)、用于拍摄所述打印件左视图的第三相机单元(43)、用于拍摄所述打印件右视图的第四相机单元(44)、用于拍摄所述打印件后视图的第五相机单元(45)以及安装在所述喷头装置(50)上用于拍摄所述打印件俯视图的第六相机单元(46)，其中，所述第二相机单元(42)、所述第三相机单元(43)、所述第四相机单元(44)和所述第五相机单元(45)分别安装在所述工作平台(30)的前边沿、左边沿、右边沿和后边沿的中点处。

3.根据权利要求2所述的3D打印机，其特征在于：所述第一相机单元(41)、所述第二相机单元(42)、所述第三相机单元(43)、所述第四相机单元(44)和所述第五相机单元(45)分别包括一直线滑轨以及一通过滑块活动设置在所述直线滑轨上的相机，所述直线滑轨垂直设置于所述工作平台(30)上，所述相机的两侧还设置有光源。

4.根据权利要求2所述的3D打印机，其特征在于：所述第六相机单元(46)固定设置在所述喷头装置(50)上，其中，所述第六相机单元(46)包括一相机和设置在所述相机两侧的光源。

5.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于：所述承载台(20)的两侧壁上分别设置有一对第一限位传感器(22)，所述工作平台(30)一对相向侧壁上分别设置有一第二限位传感器(32)。

6.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于：所述基座(10)上安装有罩壳(80)，所述罩壳(80)包括一主壳体(81)、铰接在所述主壳体(81)上的防护门(82)，其中，所述主壳体(81)包括右防护板(811)、左反护板(813)以及连接所述右防护板(811)和所述左反护板(813)的顶防护板(812)，所述防护门(82)的底端面与所述挡板(12)的顶端面相抵。

7.根据权利要求6所述的3D打印机，其特征在于：所述主壳体(81)一体冲压成型。

8.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于：所述侧壁(13)呈倒置的“L”型。

9.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于：所述喷头装置(50)内置有用于熔化塑料原材料的加热腔。

10.一种3D打印机的打印方法，其特征在于，包括：

步骤一，打开罩壳(80)上的防护门(82)，将打印基板(31)安装在工作平台(30)上，将打印件的加工数据存储至3D打印机内；

步骤二，将ABS塑料原材料通过抽丝机抽成丝状，再将丝状的ABS原材料送入喷头装置(50)，开启所述喷头装置(50)内部的加热腔，丝状的ABS原材料在加热腔内被加热熔化，再将所述防护门(82)关闭；

步骤三，工作平台(30)在基座(10)上作X-Y平面运动，熔融后的丝材通过喷头装置(50)的喷头挤喷出来，涂覆在所述打印基板(31)上；

步骤四，当所述打印基板(31)上丝材的温度低于固化温度后开始固化成型，所述喷头装置(50)在滚珠丝杠单元(70)的带动下在Z轴方向上移动一层的高度，进行下一层的涂覆；

步骤五，每涂覆完一层后，利用相机装置(40)依次采集打印基板(31)上打印件的轴侧图、主视图、左视图、右视图、后视图和俯视图的图像信息，并发送至控制单元与所述控制单元内预设的实际产品的轴侧图、主视图、左视图、右视图、后视图和俯视图的图像进行比较；

步骤六，若所述打印件的轴侧图、主视图、左视图、右视图、后视图和俯视图的图像信息与所述控制单元内预设的实际产品的轴侧图、主视图、左视图、右视图、后视图和俯视图的图像相符合，则进行下一层涂覆；若不符合，则所述控制单元控制3D打印机中断打印，通过现场操作人员进行检修，检修完成后再继续进行打印工作；

步骤七，打印结束后，再次打开所述防护门(82)，将所述打印基板(31)连同打印在所述打印基板(31)上的打印件模型一同拆卸下来，再利用工具将打印件从所述打印基板(31)上取下，然后将所述打印基板(31)表面清理干净，完成整个打印过程。