CN105666862B - 一种新型3d打印成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型3D打印成型装置，包括支架与打印机构，所述打印机构与支架通过滑轨与丝杠滑动连接，滑动方向包括X轴方向、Y轴方向、Z轴方向；打印机构包括电机、机筒，前端连接打印头；机筒外圈设置加热器，用于加热熔化打印材料；机筒通过螺杆与电机连接，用于将打印材料挤压后叠加成型。本发明节省了原材料先加工成打印丝等步骤，有效避免了喷丝缠绕及打圈等现象，减少翘边情况的发生，打印速度加快，定位精度提高，运行更平稳。

Description

一种新型3D打印成型装置

技术领域

本发明涉及快速成型制造技术领域，特别是涉及一种新型3D打印成型装置。

背景技术

快速成形技术（Rapid prototyping，简称RP）又称快速原型制造技术，是近年来发展起来的一种先进制造技术。快速成形技术20世纪80年代起源于美国，很快发展到日本和欧洲，是近年来制造技术领域的一次重大突破。快速成形是一种基于离散堆积成形思想的数字化成形技术，自动、快速地将设计思想物化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零部件，从而可对产品设计进行快速评价、修改，提高企业的竞争能力。

RP将CAD、CAM、CNC、精密伺服驱动、光电子和新材料等先进技术集于一体，依据由CAD构造的产品三维模型，对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓。现有的3D打出装置通常采用的打印方式是：根据打印目标的轮廓，喷射源选择性地喷射一层层的粘结剂或热熔材料等，形成各层截面，逐步叠加成三维产品，将一个复杂的三维加工简化成一系列二维加工的组合。现有技术中仍存在不少缺陷，如：

1、需要对打印原料进行预处理，打印装置需设置送丝系统，用很大一部分空间；

2、完成后的成品由于耗材没有全程加热发生翘边与变形的情况；

3、打印过程会产生喷丝缠绕与打圈的情况；

4、打印过程中定位精度较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型3D打印成型装置，以解决现有RP技术中存在的成品变形、喷丝缠绕及定位精度差的问题，

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型3D打印成型装置，包括支架与打印机构，所述打印机构与支架通过滑轨与丝杠滑动连接，滑动方向包括X轴方向、Y轴方向、Z轴方向；打印机构包括电机、机筒，前端连接打印头；机筒通过螺杆与电机连接，机筒外圈设置加热器。

进一步地，打印机构设置固定板，所述电机、机筒、打印头通过固定元件与固定板连接成一体。

进一步地，打印机构还包括储料器，所述储料器通过进料管与机筒连接。

作为改进，所述支架包括上支架与下支架；其中：上支架设置X轴轧制丝杠，打印机构通过X轴轧制丝杠与上支架滑动连接；下支架底部沿Y轴方向设置Y轴轧制丝杠，上支架通过Y轴传动组件与Y轴轧制丝杠滑动连接。

作为改进，X轴轧制丝杠、Y轴轧制丝杠分别连接X轴电机、Y轴电机，所述X轴电机、Y轴电机与控制系统连接。

作为改进，下支架内设置载物台，沿Z轴方向设置载物台运动导轨，载物台通过载物台运动导轨与下支架滑动连接。

作为优选方案，所述载物台包括载物支架与平台，所述载物支架与平台通过螺栓连接。

进一步地，所述螺栓中部设置弹簧组件。

本发明具有以下的优点和积极效果：

1：设置储料器与机筒，机筒外层设置加热器，节省了原材料先加工成打印丝等步骤，不会存在因为打印丝材料太粗而导致的打印头堵塞，有效避免了喷丝缠绕及打圈等现象，减少翘边情况的发生，且广泛适用于如ABS塑料、PLA、尼龙、蜡等多种材料的打印；

2：电机带动螺杆挤压出料的方式，具有出料均匀、打印速度加快运行平稳的特点；

3：X轴、Y轴方向上设置丝杠与导轨，通过电机带动打印机构实现X轴、Y轴方向上的精确运动；Z轴方向的定位采用电机带动载物台沿滑轨方向运动来实现；大大提高了整个装置定位精度；

４：载物台的载物支架与平台之间通过弹簧组件或螺组连接，方便对载物水平高度进行微调。

附图说明

图1为本发明一种新型3D打印成型装置结构示意图；

图2为本发明一种新型3D打印成型装置载物台结构示意图；

图3为本发明一种新型3D打印成型装置后视结构示意图；

图中：1：机筒，2：螺杆，3：螺杆轴承座盖，４：X轴丝母固定座，５：锁紧螺母，６：X轴联轴器，７：X轴电机，８：电机座，９：储料器，10：X轴导轨，11：螺杆轴承座，12：X轴轴承座，13：机筒支座；14：固定板，15：打印头，16：下支架，17：载物台，18：Y轴轴承座，19：Y轴轴承座固定板，20：Y轴轧制丝杠，21：Y轴丝母固定座；22：Y轴电机座；23：Y轴传动组件，24：Y轴联轴器，25：Y轴电机，26：Y轴电机固定座，27：Z轴电机，28：载物台运动导轨，29：X轴电机，30：X轴电机固定板，31：X轴轧制丝杠，32：上支架，33：隔套，34：加热器，35：螺栓，36：弹簧组件，37：电源，38：主控制板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

图1为本发明一种新型3D打印成型装置结构示意图；从图1中可以看出:一种新型3D打印成型装置，设置有打印机构，打印机构的主要部件包括机筒1、螺杆2、储料器9，机筒1通过机筒支座13固定在固定板14上，螺杆2通过螺杆轴承座11、锁紧螺母5及隔套33固定在机筒1中，机筒1下端连接打印头15。螺杆轴承座11设置螺杆轴承座盖3。X轴电机7通过电机座8固定在固定板14上，并通过X轴联轴器6与螺杆2相连。储料器9出料端与机筒1相连且固定在14固定板上。

本发明一种新型3D打印成型装置结构设置上支架32与下支架16，上支架32采用3030型材组装，X轴导轨10固定在上支架上作为X轴方运动导轨。上支架通过X轴轴承座12连接X轴轧制丝杠31，X轴轧制丝杠31一端通过X轴电机固定板30连接X轴电机29，作动打印机构在X轴的方向的传动机构，固定板14通过X轴丝母固定座4与X轴轧制丝杠31滑动连接。在X轴轧丝杠31的带动下实现固定板14的X轴方向的运动。

下支架16采用4040型材制作，Y轴方向上设置滑动导轨，并固定在机架上端作为上支架32的Y轴运动导轨。下支架16底部设置Y轴轧制丝杠20，并通Y轴轴承座18、Y轴承固定板19与下支架16底部固定连接。Y轴轧制丝杠20通过Y轴传动组件23与上支架连接，Y轴轧制丝杠20与Y轴传动组件23连接处设置Y轴丝母固定座21。Y轴轧制丝杠20通过Y轴联轴器连接Y轴电机22，Y轴电机22通过Y轴轧丝杠20传动带动上支架32的Y轴方向运动。

载物台17由2020型材制作，载物台包括载物支架与平台，所述载物支架与平台通过螺栓35连接，螺栓35中部设置弹簧组36。下支架16沿Z轴方向设置载物台运动导轨28，载物台17在Z轴电机27带动下实现Z轴方向的运动。此外，下支架底板还设置有电源37及电气控制系统，通过主控制板38控制整机的运动，主控制板相当于一台微型工控机，无需配置独立PC便可控制设备工作；本发明成型精度较高、速度快、工艺简单、成本较低，能够广泛的应用于家庭以及教学领域。

颗粒状的料事先存放于储料器中，颗粒状原材料存放于储料器9中，经底部进入机筒1中，机筒1外层设置加热器34，加热器34内设电加热线圈，用于对进行机筒1的原料进行加热熔化。经加热器34加热后使颗粒状材料处于熔融状态，温度大约在175℃-220℃之间，X轴电机7转动通过螺杆2挤压传动将熔融材料经打印头15挤出。

通过主控制板控制，实现打印头X轴，Y轴方向的运动，载物台17Z轴方向的运动实现，最终实现打印功能，打印材料包括ABS塑料、PLA、尼龙、玻璃填充聚胺、光固化材料、蜡、干膜和聚碳酸脂等。

该设备实现了从样件的三维数据直接输出，实体模型的先进工艺，加之设备成本得以降低，生产过程简单、可靠、安静，将有望作为计算机外设推广到办公室和家用领域而应用于工艺品制作、珠宝首饰、教学实验及创新设计等方面。

这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种新型3D打印成型装置，其特征在于：包括支架与打印机构，所述打印机构与支架通过滑轨与丝杠滑动连接，滑动方向包括X轴方向、Y轴方向、Z轴方向；打印机构包括电机、机筒，前端连接打印头；机筒通过螺杆与电机连接，机筒外圈设置加热器，所述支架包括上支架与下支架；其中：上支架设置X轴轧制丝杠，打印机构通过X轴轧制丝杠与上支架滑动连接；下支架底部沿Y轴方向设置Y轴轧制丝杠，上支架通过Y轴传动组件与Y轴轧制丝杠滑动连接，下支架内设置载物台，沿Z轴方向设置载物台运动导轨，载物台通过载物台运动导轨与下支架滑动连接，所述载物台包括载物支架与平台，所述载物支架与平台通过螺栓连接，所述螺栓中部设置弹簧组件。

2.根据权利要求1所述的一种新型3D打印成型装置，其特征在于：打印机构设置固定板，所述电机、机筒、打印头通过固定元件与固定板连接成一体。

3.根据权利要求1所述的一种新型3D打印成型装置，其特征在于：打印机构还包括储料器，所述储料器通过进料管与机筒连接。

4.根据权利要求1所述的一种新型3D打印成型装置，其特征在于：X轴轧制丝杠、Y轴轧制丝杠分别连接X轴电机、Y轴电机，所述X轴电机、Y轴电机与控制系统连接。