CN108582778A - 一种3d打印流水线设备 - Google Patents

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Abstract

一种3D打印流水线设备。它涉及3D打印领域，它解决了现有的3D打印技术对复杂的、多物料、多层连续一体化打印的问题。本发明由水平支撑平台和三维位移平台组成，三维位移平台设在水平支撑平台上。本发明具有结构简单、设计合理，实现多轴联动，多维度同时打印，光固化打印。与此同时还可以实现对复杂的、多部位一体化结构的产品进行打印。这是现有打印设备不能实现的，既可对复杂的、多物料和多层连续一体化打印的优点。

Description

一种3D打印流水线设备
技术领域
本发明涉及3D打印领域，具体涉及一种3D打印流水线设备。
技术背景
目前，3D打印技术，又称增材制造，是一种通过数字模型创造结构的方法，近年来受到全世界的广泛关注。与传统的制造方法不同，3D打印过程是一种自下而上的制造方法，通过逐层增加材料层而实现，从而可以更加高效的制作复杂的3D结构。20世纪70年代以来出现了各种3D打印技术，其中包括熔融沉积建模(FDM)，光固化(SLA)，直接墨水书写(DIW)，选择性激光烧结(SLS)，选择性激光熔化(SLM)和喷墨头3D打印等。打印材料和打印设备成为制约3D打印应用范围的关键因素。现有的3D打印设备仅有一个出料喷头，无法实现一体化的复杂多原料、多层结构的连续打印的问题。随着人们对3D打印技术装备日益增长的需求，需要一种可以实现多物料出口连续打印的3D打印流水技术。
发明内容
本发明为了解决现有的3D打印技术/装备已经不能完全满足人们对3D打印技术日益增长的需求，对复杂的、多物料和多层连续一体化打印的问题，提供了一种3D打印流水线设备。解决该问题的具体技术方案如下：
本发明的一种3D打印流水线设备，包括水平支撑平台1和三维位移平台2；
所述的水平支撑平台1，由支撑脚架1-2和水平支撑台面1-1组成，水平支撑台面1-1设置在支撑脚架1-2的上方,支撑台面1-1上沿长轴滑动导轨2-1的长度方向设置多个出料喷头支架4,出料喷头固定在出料喷头支架4上；
所述的三维位移平台2，由长轴滑动导轨2-1、X轴导轨2-2、Y轴导轨2-5、Z轴导轨2-4、R轴旋转平台2-3组成；
长轴滑动导轨2-1由长轴框架2-1-1、长轴滑动轨道2-1-2、长轴轨道滑动连接平台2-1-3、长轴传动螺杆2-1-4和长轴动力电机2-1-5组成；长轴滑动轨道2-1-2设在长轴框架2-1-1的两侧，长轴传动螺杆2-1-4设在长轴框架2-1-1的中间，长轴动力电机2-1-5设在长轴传动螺杆2-1-4的右端并带动长轴传动螺杆2-1-4转动，长轴传动螺杆2-1-4带动长轴轨道滑动连接平台2-1-3沿着长轴滑动轨道2-1-2水平移动,长轴轨道滑动连接平台2-1-3上开有螺孔；
X轴导轨2-2由X轴框架2-2-1、X轴滑动轨道2-2-2、X轴轨道滑动连接平台2-2-3、X轴传动螺杆2-2-4和X轴动力电机2-2-5组成；X轴滑动轨道2-2-2设在X轴框架2-21-1的两侧，X轴传动螺杆2-2-4设在X轴框架2-1-1的中间，X轴动力电机2-2-5设在X轴传动螺杆2-2-4的右端并带动X轴传动螺杆2-2-4转动，X轴传动螺杆2-2-4带动X轴轨道滑动连接平台2-2-3沿着X轴滑动轨道2-2-2移动,X轴轨道滑动连接平台2-2-3上开有螺孔；
长轴滑动导轨2-1设在水平支撑台面1-1上，X轴导轨2-2设在长轴滑动导轨2-1上，Y轴导轨2-5设在X轴导轨2-2上，Z轴导轨2-4设在Y轴轨道滑动连接平台2-5-3上，Z轴导轨2-4与X轴导轨2-2和Y轴导轨2-5垂直，R轴旋转平台2-3设在Z轴导轨2-4上，R轴旋转平台2-3与X轴导轨2-2平行，R轴旋转平台2-3与Y轴导轨2-5和Z轴导轨2-4垂直；
长轴滑动导轨2-1、X轴导轨2-2、Y轴导轨2-5和Z轴导轨2-4的端部都设有控制电机，控制电机与电脑控制系统连接。
本发明的一种3D打印流水线设备的优点：具有结构简单、设计合理，实现多轴联动，多维度同时打印，光固化打印。与此同时还可以实现对复杂的、多部位一体化结构的产品进行打印。这是现有打印设备不能实现的，既可对复杂的、多物料和多层连续一体化打印，采用多个出料喷头实现3D打印流水线作业。本发明适用多种复杂结构打印、工业设计、服装设计、珠宝设计、家具设计、展示设计、艺术品保护和修复与艺术设计相关的产业中。
附图说明
图1是本发明的三维打印台立体结构示意图，图2是长轴滑动导轨2-1的结构示意图，图3是X轴导轨2-2和Y轴导轨的结构示意图，图4是三维位移平台中X轴导轨、Y轴导轨、Z轴导轨、R轴旋转平台的结构示意图，图5是竖直支撑板3的结构示意图，图6是图1中出料喷头支架4的结构示意图，图7是本发明的原理方框图。
具体实施方式
具体实施方式一：根据图1、图2、图3、图4描述本实施方式，本实施方式由水平支撑平台1和三维位移平台2组成，三维位移平台2设在水平支撑平台1上，
所述的水平支撑平台1，由支撑脚架1-2和水平支撑台面1-1组成，水平支撑台面1-1设置在支撑脚架1-2的上方,支撑台面1-1上沿长轴滑动导轨2-1的长度方向设置多个出料喷头支架4,出料喷头固定在出料喷头支架4上；
所述的三维位移平台2，由长轴滑动导轨2-1、X轴导轨2-2、Y轴导轨2-5、Z轴导轨2-4、R轴旋转平台2-3组成；长轴滑动导轨2-1由长轴框架2-1-1、长轴滑动轨道2-1-2、长轴轨道滑动连接平台2-1-3、长轴传动螺杆2-1-4和长轴动力电机2-1-5组成；长轴滑动轨道2-1-2设在长轴框架2-1-1的两侧，长轴传动螺杆2-1-4设在长轴框架2-1-1的中间，长轴动力电机2-1-5设在长轴传动螺杆2-1-4的右端并带动长轴传动螺杆2-1-4转动，长轴传动螺杆2-1-4带动长轴轨道滑动连接平台2-1-3沿着长轴滑动轨道2-1-2水平移动,长轴轨道滑动连接平台2-1-3上开有螺孔；
X轴导轨2-2由X轴框架2-2-1、X轴滑动轨道2-2-2、X轴轨道滑动连接平台2-2-3、X轴传动螺杆2-2-4和X轴动力电机2-2-5组成；X轴滑动轨道2-2-2设在X轴框架2-21-1的两侧，X轴传动螺杆2-2-4设在X轴框架2-1-1的中间，X轴动力电机2-2-5设在X轴传动螺杆2-2-4的右端并带动X轴传动螺杆2-2-4转动，X轴传动螺杆2-2-4带动X轴轨道滑动连接平台2-2-3沿着X轴滑动轨道2-2-2移动,X轴轨道滑动连接平台2-2-3上开有螺孔；
长轴滑动导轨2-1设在水平支撑台面1-1上，X轴导轨2-2设在长轴滑动导轨2-1上，Y轴导轨2-5设在X轴导轨2-2上，Z轴导轨2-4设在Y轴轨道滑动连接平台2-5-3上，Z轴导轨2-4与X轴导轨2-2和Y轴导轨2-5垂直，R轴旋转平台2-3设在Z轴导轨2-4上，R轴旋转平台2-3与X轴导轨2-2平行，R轴旋转平台2-3与Y轴导轨2-5和Z轴导轨2-4垂直；
长轴滑动导轨2-1、X轴导轨2-2、Y轴导轨2-5和Z轴导轨2-4的端部都设有控制电机，控制电机与电脑控制系统连接，实现打印平台在三维空间上的移动。
具体实施方式二：结合图1、图2和图4说明本实施方式，本实施方式的长轴动力电机2-1-5通过信号线连接控制系统，由控制系统发出控制信号，带动长轴传动螺杆2-1-4转动，进而带动安装在长轴轨道滑动连接平台2-1-3上与之垂直的X轴导轨2-2运动。
具体实施方式三：结合图3、图4说明本实施方式，本实施方式的X轴动力电机2-2-5通过信号线连接控制系统，由控制系统发出控制信号，带动X轴传动螺杆2-2-4转动，进而带动安装在X轴轨道滑动连接平台2-2-3上与之垂直的Y轴导轨2-5运动。
具体实施方式四：本实施方式结合图1、图4说明本实施方式，本实施方式的三维位移平台2通过控制系统输出信号来控制长轴动力电机2-1-5转动，带动长轴传动螺杆2-1-4转动，控制三维位移平台2在支撑台上的水平位置。
具体实施方式五：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式的三维位移平台包括X轴导轨2-2、Y轴导轨2-5和Z轴导轨2-4三个互相垂直连接的导轨和R轴旋转平台2-3，X轴导轨2-2与长轴滑动导轨2-1垂直通过螺丝固定在长轴轨道滑动连接平台2-1-3上，Y轴导轨2-5与X轴导轨2-2垂直通过螺丝固定在X轴轨道滑动连接平台2-2-3上，Z轴导轨2-4竖直垂直于X轴导轨2-1和Y轴导轨2-5，并通过螺丝固定在Y轴导轨2-5的Y轴轨道平台上，R轴旋转平台2-3与X轴导轨2-2平行，同时垂直于Y轴导轨2-5与Z轴导轨2-4，并通过螺丝被固定在Z轴导轨2-4的Z轴轨道平台上。
具体实施方式六：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的三维位移平台还包括竖直支撑板3，竖直支撑板3设置在Z轴导轨2-4背部，用于保持Z轴导轨的稳定。
具体实施方式七：本实施方式所述的运动系统，包括三维位移平台、样品台、电机驱动器、控制器组成，软件将3D打印产品转化为运动轨迹，控制器将运动轨迹传给电机驱动器，电机驱动器驱动电机运动，最终转化为三维位移台的三维运动。
具体实施方式八：结合图1、图3和图4说明本实施方式，本实施方式的Y轴导轨2-5和Z轴导轨2-4的结构与X轴导轨2-2相同。
具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的所述的出料喷头支架4的上端处于R轴旋转平台2-3的上方。
具体实施方式十：结合图1、图3和图4说明本实施方式，本实施方式的本实施方式所述的三维位移平台由X，Y，Z三个滚珠丝杠模组组成，样品台通过L型转角与Z轴相连接,通过气泵给点胶机充气，点胶机控制喷头喷出打印液体，实现3D打印出料。
工作原理：
水平支撑台面1-1上放置长轴滑动导轨2-1及三个互相垂直的X轴导轨2-2、Y轴导轨2-5和Z轴导轨2-4构成三维运动空间，长轴滑动导轨2-1、X轴导轨2-2、Y轴导轨2-5和Z轴导轨2-4的一端安装有控制电机为打印台的三维运动提供动力，控制电机与控制系统相连，打印台上方装有出料筒，出料筒连接点胶机，气泵为点胶机提供出料压力。通过气泵产生压力使得物料均匀喷出，物料筒出口处有激光发射器照射激光，使得喷出的物料在激光照射下迅速固化成型。打印过程中，软件上的输入的目标3维模型，通过运动控制器实现对三个机械轴电机的控制，进而实现打印台的三维运动，同时控制电泵对物料筒施加压力使得物料均匀喷出，在打印台运动的过程中激光光源照射物料筒喷出的物料，使得物料固化在打印台上完成流水打印。

Claims (9)

1.一种3D打印流水线设备，它包括水平支撑平台1和三维位移平台2，其特征在于：三维位移平台2设在水平支撑平台1上；
所述的水平支撑平台1，由支撑脚架1-2和水平支撑台面1-1组成，水平支撑台面1-1设置在支撑脚架1-2的上方,支撑台面1-1上沿长轴滑动导轨2-1的长度方向设置多个出料喷头支架4,出料喷头固定在出料喷头支架4上；
所述的三维位移平台2，由长轴滑动导轨2-1、X轴导轨2-2、Y轴导轨2-5、Z轴导轨2-4、R轴旋转平台2-3组成；长轴滑动导轨2-1由长轴框架2-1-1、长轴滑动轨道2-1-2、长轴轨道滑动连接平台2-1-3、长轴传动螺杆2-1-4和长轴动力电机2-1-5组成；长轴滑动轨道2-1-2设在长轴框架2-1-1的两侧，长轴传动螺杆2-1-4设在长轴框架2-1-1的中间，长轴动力电机2-1-5设在长轴传动螺杆2-1-4的右端并带动长轴传动螺杆2-1-4转动，长轴传动螺杆2-1-4带动长轴轨道滑动连接平台2-1-3沿着长轴滑动轨道2-1-2水平移动,长轴轨道滑动连接平台2-1-3上开有螺孔；
X轴导轨2-2由X轴框架2-2-1、X轴滑动轨道2-2-2、X轴轨道滑动连接平台2-2-3、X轴传动螺杆2-2-4和X轴动力电机2-2-5组成；X轴滑动轨道2-2-2设在X轴框架2-21-1的两侧，X轴传动螺杆2-2-4设在X轴框架2-1-1的中间，X轴动力电机2-2-5设在X轴传动螺杆2-2-4的右端并带动X轴传动螺杆2-2-4转动，X轴传动螺杆2-2-4带动X轴轨道滑动连接平台2-2-3沿着X轴滑动轨道2-2-2移动,X轴轨道滑动连接平台2-2-3上开有螺孔；
长轴滑动导轨2-1设在水平支撑台面1-1上，X轴导轨2-2设在长轴滑动导轨2-1上，Y轴导轨2-5设在X轴导轨2-2上，Z轴导轨2-4设在Y轴轨道滑动连接平台2-5-3上，Z轴导轨2-4与X轴导轨2-2和Y轴导轨2-5垂直，R轴旋转平台2-3设在Z轴导轨2-4上，R轴旋转平台2-3与X轴导轨2-2平行，R轴旋转平台2-3与Y轴导轨2-5和Z轴导轨2-4垂直；
长轴滑动导轨2-1、X轴导轨2-2、Y轴导轨2-5和Z轴导轨2-4的端部都设有控制电机，控制电机与电脑控制系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印流水线设备，其特征在于：所述的长轴动力电机2-1-5通过信号线连接控制系统，由控制系统发出控制信号，带动长轴传动螺杆2-1-4转动，进而带动安装在长轴轨道滑动连接平台2-1-3上与之垂直的X轴导轨2-2运动。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印流水线设备，其特征在于：所述的X轴动力电机2-2-5通过信号线连接控制系统，由控制系统发出控制信号，带动X轴传动螺杆2-2-4 转动，进而带动设在X轴轨道滑动连接平台2-2-3上与之垂直的Y轴导轨2-5运动。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印流水线设备，其特征在于：所述的三维位移平台2通过控制系统输出信号来控制长轴动力电机2-1-5转动，带动长轴传动螺杆2-1-4转动，控制三维位移平台2在支撑台上的水平位置。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印流水线设备，其特征在于：三维位移平台2中的X轴导轨2-2垂直固定在长轴轨道滑动连接平台2-1-3上，Y轴导轨2-5垂直固定在X轴轨道滑动连接平台2-2-3上，Z轴导轨2-4竖直垂直于X轴导轨2-1和Y轴导轨2-5，并固定在Y轴导轨2-5的Y轴轨道平台上，R轴旋转平台2-3与X轴导轨2-2平行，同时垂直于Y轴导轨2-5与Z轴导轨2-4，并固定在Z轴导轨2-4的Z轴轨道平台上。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印流水线设备，其特征在于：所述的运动系统包括三维位移平台、样品台、电机驱动器和控制器组成，软件将3D打印产品转化为运动轨迹，控制器将运动轨迹传给电机驱动器，电机驱动器驱动电机运动，实现三维位移平台的三维运动。
7.根据权利要求1所述的一种3D打印流水线设备，其特征在于：所述的三维位移平台由X，Y，Z三个滚珠丝杠模组组成，样品台通过L型转角与Z轴相连接,由气泵给点胶机充气，点胶机控制喷头喷出打印液体，实现3D打印出料。
8.根据权利要求1所述的一种3D打印流水线设备，其特征在于：所述的Y轴导轨2-5和Z轴导轨2-4的结构与X轴导轨2-2相同。
9.根据权利要求1所述的一种3D打印流水线设备，其特征在于：所述的出料喷头支架4的上端位于R轴旋转平台2-3的上方。
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