CN107116788A - 一种fdm填充支撑颗粒的打印机构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于FDM3D打印技术领域，具体涉及一种FDM填充支撑颗粒的打印机构及方法，其中，打印机构包括：龙门结构框架、滑枕结构和三轴运动机构，所述滑枕结构沿竖直方向设置于所述龙门结构框架的Y轴横梁上，所述滑枕结构包括：颗粒打印挤出装置和支撑颗粒填充装置，所述颗粒打印挤出装置的下部设有传感器，所述支撑颗粒填充装置的下部设有震动机构，所述三轴运动机构用于驱动所述滑枕结构进行三轴运动。本发明在打印顶层结构时，不需要打印支撑骨架，本发明将支撑颗粒填充在FDM模具型腔内部，代替打印支撑骨架的打印从而提高FDM模具打印效率、减少材料的用量，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于FDM3D打印技术领域，涉及填充FDM模具型腔的打印机构，具体涉及一种FDM填充支撑颗粒的打印机构及方法。
背景技术
FDM 就是熔融沉积成型，利用3D打印设备将热熔性材料在半流动状态时挤压出来，材料瞬时凝固形成有轮廓形状的薄层。其优点是表面质量高，尺寸精度稳定，使用寿命长，制作周期短的特点，已经开始应用到铸造行业中。但其制造工艺是逐层涂抹累加过程，在打印模具时，顶层结构需要从底部打印支撑骨架才能完成顶层结构的搭建，打印支撑骨架不仅降低打印效率，增加材料用量。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种FDM填充支撑颗粒的打印机构及方法，在打印顶层结构时，不需要打印支撑骨架，本发明将支撑颗粒填充在FDM模具型腔内部，代替打印支撑骨架的打印从而提高FDM模具打印效率、减少材料的用量，降低生产成本。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：
本发明提出了一种FDM填充支撑颗粒的打印机构，包括：龙门结构框架、滑枕结构和三轴运动机构，其特征在于，其中，所述滑枕结构沿竖直方向设置于所述龙门结构框架的Y轴横梁上，所述滑枕结构包括：用于挤出熔融打印材料的颗粒打印挤出装置和用于填充支撑颗粒的支撑颗粒填充装置，所述颗粒打印挤出装置的下部设有用于感应所述支撑颗粒填充高度的传感器，所述支撑颗粒填充装置的下部设有用于震动支撑颗粒下落的震动机构，所述三轴运动机构用于驱动所述滑枕结构进行三轴运动。
进一步的，所述三轴运动机构包括：X轴驱动电机、Y轴驱动电机和Z轴驱动电机。
进一步的，所述龙门结构框架包括：具有间隔平行设置的两个X轴支架和横跨位于所述两个X轴支架上设置的Y轴横梁。
进一步的，所述X轴驱动电机位于所述Y轴横梁的一端，用于驱动所述Y轴横梁沿X轴方向运动，所述Y轴驱动电机与所述滑枕机构相连且位于所述Y轴横梁的上方，用于驱动所述滑枕机构沿Y轴方向运动，所述Z轴驱动电机位于所述Y轴横梁的下方，用于驱动所述滑枕机构沿Z轴方向运动。
进一步的，所述X轴支架和Y轴横梁上设有导轨，用于配合所述X轴驱动电机和Y轴驱动电机的运动。
进一步的，所述滑枕结构上设有导轨，用于配合所述Z轴驱动电机的运动。
进一步的，所述Y轴横梁为中空结构，且与所述滑枕结构相连通，便于所述熔融打印材料和支撑颗粒的下落。
进一步的，还包括：打印工作台和模具，所述打印工作台位于所述滑枕结构的下方，所述模具位于所述打印工作台上，且位于所述颗粒打印挤出装置的打印挤出头的下方和支撑颗粒填充装置的下料口的下方。
在本发明的另一方面，提出了一种利用前面所述的FDM填充支撑颗粒的打印机构进行打印的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a：将需要打印的模型通过切片软件生成G代码，导入所述打印机构中；
b: 颗粒挤出装置通过三轴运动机构驱动Y轴横梁按照G代码规定的轨迹路线移动，将熔融的打印材料通过颗粒打印挤出装置的打印挤出头逐层涂抹在打印工作台上，堆积成形，每打完一层，所述滑枕结构向上抬高一层；
c：当打印到需要对模具的顶层结构进行封顶时，进行支撑颗粒的填充；
d：填充完毕后，开启所述颗粒挤出装置的运作，其挤出头继续按照所述G代码完成模具的顶层结构的打印；
e：模具打印完毕，将模具型腔内的填充支撑颗粒沿模具底部取出，回收重复使用。
进一步的，所述步骤c中，进行支撑颗粒填充的具体过程为：停止颗粒挤出装置的运作，开启所述支撑颗粒填充装置的运作，将其下料口移动到需要支撑的区域位置，所述震动机构将支撑颗粒通过下料口震动下落，填充在模具的型腔内，当传感器感应到支撑颗粒的填充高度与模具的型腔高度一致时，停止填充。
本发明的有益效果为：本发明在打印顶层结构时，不需要打印支撑骨架，本发明将支撑颗粒填充在FDM模具型腔内部，代替打印支撑骨架的打印，采用填充颗粒的打印方法，减少打印头路劲行走时间，从而提高FDM模具打印效率、减少材料的用量，且支撑颗粒可以循环回收使用，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明FDM填充支撑颗粒的打印机构的结构示意图。
图2为本发明滑枕结构的结构示意图。
图3为本发明模具的结构示意图。
其中，X轴支架101，X轴驱动电机102，Y轴横梁103，颗粒打印挤出装置104，支撑颗粒填充装置105，Y轴驱动电机106，震动机构107，打印工作台108，下料口109，打印挤出头110，传感器111，Z轴驱动电机112，模具113，滑枕结构114，模具型腔115。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
本发明提出了一种FDM填充支撑颗粒的打印机构，根据本发明的实施例，图1为本发明FDM填充支撑颗粒的打印机构的结构示意图，包括：龙门结构框架、滑枕结构114、三轴运动机构、打印工作台108和模具113。
根据本发明的实施例，参照图1所示，所述三轴运动机构包括：X轴驱动电机102、Y轴驱动电机106和Z轴驱动电机112；所述龙门结构框架包括：具有间隔平行设置的两个X轴支架101和横跨位于所述两个X轴支架上设置的Y轴横梁103；其中，所述X轴驱动电机位于所述Y轴横梁的一端，用于驱动所述Y轴横梁沿X轴方向运动，所述Y轴驱动电机与所述滑枕机构相连且位于所述Y轴横梁的上方，用于驱动所述滑枕机构沿Y轴方向运动，所述Z轴驱动电机位于所述Y轴横梁的下方，用于驱动所述滑枕机构沿Z轴方向运动。
根据本发明的一些实施例，本发明所述X轴支架、Y轴横梁和滑枕结构上设有导轨，用于配合所述X轴驱动电机、Y轴驱动电机和Z轴驱动电机的运动。
根据本发明的一些实施例，本发明所述Y轴横梁为中空结构，当所述颗粒打印挤出装置和支撑颗粒填充装置在所述Y轴横梁上移动时，为了便于所述熔融打印材料和支撑颗粒的下落，将其与所述滑枕结构相连通，不会阻碍本发明的工作运行。
根据本发明的实施例，图2为本发明滑枕结构的结构示意图，图3为本发明模具的结构示意图，参照图1、2和3所示，所述滑枕结构沿竖直方向设置于所述龙门结构框架的Y轴横梁上，所述滑枕结构包括：颗粒打印挤出装置104和支撑颗粒填充装置105，其中，所述颗粒打印挤出装置用于挤出熔融打印材料，所述支撑颗粒填充装置用于填充支撑颗粒，且在所述颗粒打印挤出装置的下部设有用于感应所述支撑颗粒填充高度的传感器111，在所述支撑颗粒填充装置的下部设有用于震动支撑颗粒下落的震动机构107，所述三轴运动机构用于驱动所述滑枕结构进行三轴运动；具体的，本发明先通过所述颗粒打印挤出装置将熔融的打印材料逐层涂抹在打印工作台上，每打完一层，所述滑枕结构向上抬高一层，当打印到需要对模具的顶层结构进行封顶时，再将所述支撑颗粒填充装置移动到需要支撑的区域位置，将支撑颗粒填充在模具的型腔115内。本发明将支撑颗粒填充在FDM模具型腔内部，代替打印支撑骨架的打印，采用填充颗粒的打印方法，减少打印头路劲行走时间，从而提高FDM模具打印效率、减少材料的用量，降低生产成本。
根据本发明的实施例，参照图1所示，本发明所述打印工作台位于所述滑枕结构的下方，所述模具位于所述打印工作台上，且位于所述颗粒打印挤出装置的打印挤出头110的下方和支撑颗粒填充装置的下料口109的下方。
根据本发明的一些实施例，本发明所述传感器和震动机构的具体类型不受限制，只要能够实现本发明上述相应的技术效果即可。
在本发明的另一方面，提出了一种利用前面所述的FDM填充支撑颗粒的打印机构进行打印的方法，根据本发明的实施例，包括以下步骤：
a：将需要打印的模型通过切片软件生成G代码，导入所述打印机构中。
b: 颗粒挤出装置104通过三轴运动机构驱动Y轴横梁103按照G代码规定的轨迹路线移动，将熔融的打印材料通过颗粒打印挤出装置104的打印挤出头110逐层涂抹在打印工作台108上，堆积成形，每打完一层，所述滑枕结构114向上抬高一层。
c：当打印到需要对模具113的顶层结构进行封顶时，进行支撑颗粒的填充：停止颗粒挤出装置的运作，开启所述支撑颗粒填充装置105的运作，将其下料口移动到需要支撑的区域位置，所述震动机构107将支撑颗粒通过下料口震动下落，填充在模具的型腔115内，当传感器感应到支撑颗粒的填充高度与模具的型腔高度一致时，停止填充。
d：填充完毕后，开启所述颗粒挤出装置104的运作，其挤出头继续按照所述G代码完成模具的顶层结构的打印。
e：模具打印完毕，将模具型腔内的填充支撑颗粒沿模具底部取出，回收重复使用。
发明人发现，根据本发明所述的FDM填充支撑颗粒的打印机构及方法，在打印顶层结构时，不需要打印支撑骨架，本发明将支撑颗粒填充在FDM模具型腔内部，代替打印支撑骨架的打印，采用填充颗粒的打印方法，减少打印头路劲行走时间，从而提高FDM模具打印效率、减少材料的用量，且支撑颗粒可以循环回收使用，降低生产成本。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是点连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。
Claims (10)
1.一种FDM填充支撑颗粒的打印机构，包括：龙门结构框架、滑枕结构和三轴运动机构，其特征在于，其中，
所述滑枕结构沿竖直方向设置于所述龙门结构框架的Y轴横梁上，所述滑枕结构包括：用于挤出熔融打印材料的颗粒打印挤出装置和用于填充支撑颗粒的支撑颗粒填充装置，所述颗粒打印挤出装置的下部设有用于感应所述支撑颗粒填充高度的传感器，所述支撑颗粒填充装置的下部设有用于震动支撑颗粒下落的震动机构，所述三轴运动机构用于驱动所述滑枕结构进行三轴运动。
2.根据权利要求1所述的FDM填充支撑颗粒的打印机构，其特征在于，所述三轴运动机构包括：X轴驱动电机、Y轴驱动电机和Z轴驱动电机。
3.根据权利要求1所述的FDM填充支撑颗粒的打印机构，其特征在于，所述龙门结构框架包括：具有间隔平行设置的两个X轴支架和横跨位于所述两个X轴支架上设置的Y轴横梁。
4.根据权利要求2或3所述的FDM填充支撑颗粒的打印机构，其特征在于，所述X轴驱动电机位于所述Y轴横梁的一端，用于驱动所述Y轴横梁沿X轴方向运动，所述Y轴驱动电机与所述滑枕机构相连且位于所述Y轴横梁的上方，用于驱动所述滑枕机构沿Y轴方向运动，所述Z轴驱动电机位于所述Y轴横梁的下方，用于驱动所述滑枕机构沿Z轴方向运动。
5.根据权利要求2或3所述的FDM填充支撑颗粒的打印机构，其特征在于，所述X轴支架和Y轴横梁上设有导轨，用于配合所述X轴驱动电机和Y轴驱动电机的运动。
6.根据权利要求1或3所述的FDM填充支撑颗粒的打印机构，其特征在于，所述滑枕结构上设有导轨，用于配合所述Z轴驱动电机的运动。
7.根据权利要求1或3所述的FDM填充支撑颗粒的打印机构，其特征在于，所述Y轴横梁为中空结构，且与所述滑枕结构相连通，便于所述熔融打印材料和支撑颗粒的下落。
8.根据权利要求1所述的FDM填充支撑颗粒的打印机构，其特征在于，还包括：打印工作台和模具，所述打印工作台位于所述滑枕结构的下方，所述模具位于所述打印工作台上，且位于所述颗粒打印挤出装置的打印挤出头的下方和支撑颗粒填充装置的下料口的下方。
9.一种利用权利要求1-8中任一项所述的FDM填充支撑颗粒的打印机构进行打印的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a：将需要打印的模型通过切片软件生成G代码，导入所述打印机构中；
b: 颗粒挤出装置通过三轴运动机构驱动Y轴横梁按照G代码规定的轨迹路线移动，将熔融的打印材料通过颗粒打印挤出装置的打印挤出头逐层涂抹在打印工作台上，堆积成形，每打完一层，所述滑枕结构向上抬高一层；
c：当打印到需要对模具的顶层结构进行封顶时，进行支撑颗粒的填充；
d：填充完毕后，开启所述颗粒挤出装置的运作，其挤出头继续按照所述G代码完成模具的顶层结构的打印；
e：模具打印完毕，将模具型腔内的填充支撑颗粒沿模具底部取出，回收重复使用。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤c中，进行支撑颗粒填充的具体过程为：停止颗粒挤出装置的运作，开启所述支撑颗粒填充装置的运作，将其下料口移动到需要支撑的区域位置，所述震动机构将支撑颗粒通过下料口震动下落，填充在模具的型腔内，当传感器感应到支撑颗粒的填充高度与模具的型腔高度一致时，停止填充。
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