CN107695353A - 一种金属3d打印装置喷头移送机构 - Google Patents

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金良
汤耀科
潘海军
王江
王一江
陶小青
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Abstract

本发明公开一种金属3D打印装置喷头移送机构，包括喷头，以及带动喷头运动的移动轴，所述移动轴的两端滑动安装在打印装置基座上表面，所述喷头滑动安装在移动轴上，所述移动轴和喷头均通过电机驱动。上述金属3D打印装置喷头移送机构，通过移动轴带动喷头横向移动，喷头同时在电机的驱动下沿着移动轴纵向运动，进而实现喷头的平面运动，整个结构简洁而小巧，通过电机可实现快速移动，成型效率高；打印时，通过高精度喷头逐层喷射抑制剂，初步形成一个完整的立体零件外轮廓，因外轮廓表面的光滑最终实现零件的表面同样光滑，打印精度高。

Description

一种金属3D打印装置喷头移送机构
技术领域
本发明涉及一种金属3D打印装置喷头移送机构，属于3D打印领域。
背景技术
目前，市面上常规的金属类3D打印装置一般采用SLM技术，SLM： Selective lasermelting（选择性激光熔化），是一种金属粉末的快速成型技术，可以将金属零件直接成型。但是采用SLM技术在打印过程中会存在机构复杂、打印速度慢、成型效率低、成型零件精度低、表面也比较粗糙等问题。
有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种金属3D打印装置喷头移送机构，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属3D打印装置喷头移送机构，具有结构简洁、移送速度快、打印精度高等特点。
为了实现上述目的，本发明的解决方案是：
一种金属3D打印装置喷头移送机构，包括喷头，以及带动喷头运动的移动轴，所述移动轴的两端滑动安装在打印装置基座上表面，所述喷头滑动安装在移动轴上，所述移动轴和喷头均通过电机驱动。
作为优选，所述移动轴上还设有用于处理金属原料的刮刀组件。
作为优选，所述刮刀组件固定安装在与喷头相对的另一侧。刮刀组件位于移动轴移动方向的前端，喷头位于移动方向的后端。
作为优选，所述喷头为高精度喷头，与墨盒相连，所述墨盒内装有抑制剂，所述抑制剂用于粘合被打印的金属原料。
作为优选，所述刮刀组件包括刮刀，所述刮刀安装在移动轴上，刮刀位于移动方向前端，所述喷头位于移动方向后端。
作为优选，所述刮刀组件还包括用于固定刮刀的连接件，以及用于调节刮刀上下高度的调节螺杆，所述调节螺杆顶部安装在连接件安装槽内，底部与刮刀固定连接，通过设置调节螺杆在安装槽内位置，可以精确调节刮刀的高度。
作为优选，所述移动轴的两端设有滑条，所述滑条滑动安装在基座上表面对应的移动导槽内，所述移动轴同时通过滑块与滑轨相连，所述滑轨固定安装在基座上表面底部，移动电机与滑块相连，通过移动电机驱动滑块沿着滑轨8移动，从而使移动轴来回自由移动。
作为优选，所述移动导槽的两端分别设有初始位置感应器和末端位置感应器，通过初始位置感应器和末端位置感应器可以限定移动轴的移动距离，防止其过度移位。
本发明所述的金属3D打印装置喷头移送机构，通过移动轴带动喷头横向移动，喷头同时在电机的驱动下沿着移动轴纵向运动，进而实现喷头的平面运动，整个结构简洁而小巧，通过电机可实现快速移动，成型效率高；打印时，通过高精度喷头逐层喷射抑制剂，初步形成一个完整的立体零件外轮廓，之后通过后序操作预加热使其成为一个高熔点、表面光滑的外轮廓，再通过二次加热熔融，使被封在轮廓内的金属粉末熔融成一个实体，因外轮廓表面的光滑最终实现零件的表面同样光滑，打印精度高。
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。
附图说明
图1为本实施例的金属3D打印装置喷头移动机构立体结构示意图一；
图2为本实施例的金属3D打印装置喷头移动机构立体结构示意图二；
图3为本实施例的金属3D打印装置喷头移动机构俯视图。
具体实施方式
本实施例所述的喷头移动机构应用于如图1所示的一种金属3D打印装置，所述金属3D打印装置包括基座1，以及设置在基座1上的喷头移送机构2、成型机构3和控制单元，所述控制单元控制喷头移送机构2、成型机构3工作。
如图2-3所示，所述喷头移送机构2包括安装在基座上表面11的喷头21，以及带动喷头21运动的移动轴22，所述移动轴22的两端滑动安装在基座上表面11。所述基座上表面11设有2条导槽23，移动轴22的两端设有与导槽23相匹配的滑条24，所述基座上表面11底部设有一滑轨28，移动轴22通过滑块29与滑轨28相连，通过移动电机25驱动滑块29沿着滑轨28移动，从而使移动轴22沿导槽23（Y向）来回自由运动。为防止移动超出界限，所述导槽23两端分别设有初始位置感应器26和末端位置感应器27，通过初始位置感应器26和末端位置感应器27可以限定移动轴的移动距离。所述喷头21滑动安装在移动轴22上，并通过喷头电机20驱动，使喷头21可以在移动轴22上来回自由移动。所述喷头21为高精度喷头，与墨盒相连，所述墨盒内装有抑制剂，所述抑制剂用于粘合被打印的金属原料，具体可以采用申请号为2016102943409所述的抑制剂，包括下列质量份数的组份组成：硝酸镁35-45 份，氯化镁0-15份，水 55-65份。
所述喷头移送机构2还包括刮刀组件30，所述刮刀组件30包括刮刀301，所述刮刀301安装在移动轴22上，刮刀301位于移动方向（图1中所示的Y向）前端，所述喷头21位于移动方向后端。所述刮刀组件30还包括用于固定刮刀301的连接件302，以及用于调节刮刀301上下高度的调节螺杆303，所述调节螺杆303顶部安装在连接件302安装槽内，底部与刮刀301固定连接，通过设置调节螺杆303在安装槽内位置，可以精确调节刮刀301的高度。
所述成型机构3包括成型平台31、储料槽32和升降组件33，所述基座上表面11开设有与成型平台31、储料槽32相对应地通孔。所述储料槽32和成型平台31沿移动轴22移动方向依次设置，移动轴22移动时，先经过储料槽32，然后到达成型平台31。所述储料槽32用于储存金属原料，本实施例的金属原料为铜粉。储料槽32包括一可上下活动的底板321，以及设置在底板321四周的侧壁，底板321和侧壁组成密封容器。通过底板321的上升，使金属原料上表面高于打印层，从而保证刮刀可以顺利将铜粉推入成型平台，形成粉状的打印层。
所述升级组件33包括驱动成型平台31运动的第一升降台和驱动储料槽底板321运动的第二升降台，在本实施例中，所述第一升降台和第二升降台结构基本相同，相同的结构，可以使控制单元控制更精确。以下以第二升降台为例，进行具体描述：所述第二升降台包括与驱动储料槽底板321底部相连接的连杆331，与连杆331固定连接的L型支架332，所述L型支架332的一端与垂直固定在基座1上的直线导轨333滑动连接，所述L型支架332同时与丝杆334相连，所述丝杆334通过升降电机335驱动，所述升降电机335通过电机支架336固定，升降电机335可以使丝杆334转动，从而带动L型支架332沿着直线导轨333上下移动，最终实现储料槽底板321自动升降。所述成型平台31也是通过上述原理驱动。
上述金属3D打印装置喷头移送机构2的工作原理如下：
1、首先，移动轴22、喷头21复位到初始位置，成型平台31上升到最高处，同时通过控制单元调节储料槽底板321，使储料槽32内的金属原料-铜粉高于成型平台31；
2、移动轴22带动刮刀301和喷头21移向成型平台31，刮刀301下底面低于储料槽32内的铜粉表面，从而将位于上层的铜粉推向成型平台31，刮刀301下底面同时又高于成型平台31，且与成型平台31的间距为一个打印层厚度；
3、刮刀301将铜粉推入成型平台31，形成一个粉状打印层（未凝固），喷头21进入成型平台31后，根据控制单元的打印数据，开始进行局部喷液打印，在粉状打印层需要凝固的位置喷射打印溶液，不需要凝固的位置仍旧为粉末状，喷头21在成型平台31内，既沿着移动轴22纵向（Y向）移动，又随着移动轴22横向（X向）移动，从而实现平面打印，随着喷头21的运动直至整个打印层打印完成；
4、移动轴22、喷头21再次移动到初始位置，控制单元控制成型平台31下降一个打印层高度，储料槽的底板321至少上升一个打印层高度（一般为略大于一个打印层的高度）；
5、重复上述步骤2-4，直至打印结束。
本实施例所述的金属3D打印装置喷头移送机构，通过移动轴22带动喷头21横向移动，喷头21同时在喷头电机20的驱动下沿着移动轴22纵向运动，进而实现喷头21的平面运动，整个结构简洁而小巧，通过喷头电机20和移动电机25可实现快速移动，成型效率高；打印时，通过高精度喷头逐层喷射抑制剂，初步形成一个完整的立体零件外轮廓，之后通过后序操作预加热使其成为一个高熔点、表面光滑的外轮廓，再通过二次加热熔融，使被封在轮廓内的金属粉末熔融成一个实体，因外轮廓表面的光滑最终实现零件的表面同样光滑，打印精度高。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (8)

1.一种金属3D打印装置喷头移送机构，其特征在于：包括喷头，以及带动喷头运动的移动轴，所述移动轴的两端滑动安装在打印装置基座上表面，所述喷头滑动安装在移动轴上，所述移动轴和喷头均通过电机驱动。
2.如权利要求1所述的一种金属3D打印装置喷头移送机构，其特征在于：所述移动轴上还设有用于处理金属原料的刮刀组件。
3.如权利要求1所述的一种金属3D打印装置喷头移送机构，其特征在于：所述刮刀组件固定安装在与喷头相对的另一侧。
4.如权利要求1所述的一种金属3D打印装置喷头移送机构，其特征在于：所述喷头为高精度喷头，与墨盒相连，所述墨盒内装有抑制剂，所述抑制剂用于粘合被打印的金属原料。
5.如权利要求2所述的一种金属3D打印装置喷头移送机构，其特征在于：所述刮刀组件包括刮刀，所述刮刀安装在移动轴上，刮刀位于移动方向前端，所述喷头位于移动方向后端。
6.如权利要求5所述的一种金属3D打印装置喷头移送机构，其特征在于：所述刮刀组件还包括用于固定刮刀的连接件，以及用于调节刮刀上下高度的调节螺杆，所述调节螺杆顶部安装在连接件安装槽内，底部与刮刀固定连接。
7.如权利要求1所述的一种金属3D打印装置喷头移送机构，其特征在于：所述移动轴的两端设有滑条，所述滑条滑动安装在基座上表面对应的移动导槽内，所述移动轴同时通过滑块与滑轨相连，所述滑轨固定安装在基座上表面底部，移动电机与滑块相连。
8.如权利要求7所述的一种金属3D打印装置喷头移送机构，其特征在于：所述移动导槽的两端分别设有初始位置感应器和末端位置感应器。
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