CN109176824B - 一种快速双向铺料全彩色3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速双向铺料全彩色3D打印机，包括壳体、控制平台和铺料机构，铺料机构的两侧分别设有打印组件，打印组件采用光固化全彩喷墨打印头，光固化全彩喷墨打印头的底部两侧设有UV光固化灯管，壳体的两端分别设有料箱，料箱的下端设有定量下料器，壳体内设有成型缸体且成型缸体可沿设置在壳体内底部两侧的导轨滑动，成型缸体的顶部设有成型缸上端粉床，壳体的一端设有出料口且出料口的外侧设有清砂装置。本发明实现了铺料机构的双向铺料，铺料机构来回过程中停顿时间短，大大提高了工作效率，实现了清砂取件一体化作业，自动化程度高，大大节省了人力和时间，提高了清砂效率，且原料的利用率高，大大节约了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D打印机，具体涉及一种快速双向铺料全彩色3D打印机。
背景技术
三维印刷工艺（3DP)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。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程以及其他领域都有所应用。但目前3D打印机在制作沙盘或一些模具时，大多所使用的的原料都是原砂和树脂混合后的双组份原料，将双组份原料通过铺料装置铺料后，再控制打印头按照程序设定的轨迹喷涂固化胶将双组份原料一层层进行黏合，最后形成所需的打印成品。其存在如下的技术问题：第一，其所用的原料是双组份原料，没有被黏合、多余的原料不能重复使用，会造成极大的浪费，原砂的利用率低；第二，所用打印头只是喷涂固化胶，打印出来的成品颜色单一，不能满足需求；第三，其只有一个原料箱，在铺料时单向铺料，铺料装置铺料完成后，退回起点，打印头才开始工作，打印完成后再进行下一次的铺料，铺料和打印都需要较长的等待时间，打印完成一件成品需要几个小时甚至几十个小时的时间，效率低下，严重影响产品的批量生产；第四，打印出来的成品表面粘附有细砂，清理时需要花费大量的人力和时间，清理不干净时影响成品表面质量；第五，其通常在粉床的两端外侧设置溢砂箱，铺料时铺料装置将多余的原料推至溢砂箱中进行收集，打印时隔一段时间就得通过人力对溢砂箱进行清理，所处位置较狭窄，不好取出并清理，取出和清理时费时费力。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种打印效率高、原料利用率高、清砂取件一体自动化程度高、省时省力且节能环保的快速双向铺料全彩色3D打印机。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种快速双向铺料全彩色3D打印机，包括壳体以及设置在壳体上的控制平台，所述壳体的顶部设有铺料机构，所述铺料机构的两侧分别设有打印组件，所述打印组件包括打印头轨道支架，所述打印头轨道支架上设有光固化全彩喷墨打印头且光固化全彩喷墨打印头可沿打印头轨道支架滑动，所述光固化全彩喷墨打印头的底部两侧设有UV光固化灯管，所述铺料机构和打印头轨道支架的两端均可沿设置在壳体顶部两侧的运行轨道滑动，所述壳体的两端分别设有料箱，所述料箱的下部设有定量下料器，所述壳体内设有成型缸体且成型缸体可沿设置在壳体内底部两侧的导轨滑动，所述成型缸体的顶部设有成型缸上端粉床，所述壳体的一端设有出料口且出料口的外侧设有清砂装置。
进一步地，所述清砂装置包括清砂箱，所述清砂箱的顶部两侧分别固定有滚轴安装板，所述滚轴安装板上设有多个滚轴且相邻的两个滚轴之间留有空隙，所述清砂箱一端顶部固定有取件台，所述清砂箱上设有清砂门。
进一步地，所述成型缸体的一端顶部与成型缸上端粉床之间设有顶升机构，所述成型缸上端粉床的边缘处设有清砂挡板。
进一步地，所述顶升机构为螺杆或液压杆。
进一步地，所述清砂箱内设有集砂漏斗且集砂漏斗位于滚轴的下方，所述集砂漏斗的出料口处设有收集袋。
进一步地，所述清砂装置包括存砂箱以及铰接在存砂箱顶部的透明盖，所述存砂箱的内壁上设有与控制平台连接的机械臂，所述机械臂上设有吸尘器和细长毛刷。
进一步地，所述铺料机构包括铺料槽，所述铺料槽内设有螺杆，所述铺料槽的上方设有同步横梁且同步横梁的两端固定在铺料槽上，所述同步横梁上设有与定量下料器配合的料斗，所述铺料槽的底部设有振动筛，所述铺料槽的底部两侧分别设有滚筒。
进一步地，所述成型缸上端粉床的两端外侧分别设有溢砂传送带，所述溢砂传送带转动的方向与运行轨道相互垂直。
进一步地，所述成型缸体的底部两侧设有与导轨相配合的凹槽。
进一步地，所述成型缸体的顶部设有缸体固定套，所述成型缸上端粉床的侧部设有粉床固定套，所述粉床固定套与缸体固定套之间通过固定栓销接。
本发明相对现有技术具有以下有益效果：
1、本发明的快速双向铺料全彩色3D打印机在铺料机构的两侧分别设置有打印组件，铺料机构和打印组件分别在操控平台的单独控制下均可沿设置在壳体顶部两侧的运行轨道滑动，且在壳体的两端分别设置一个料箱，在铺料时，铺料机构在壳体一侧的料箱中装满原料后，控制平台控制铺料机构沿着运行轨道滑动进行铺料作业，在铺料的同时，位于铺料机构当前后侧的打印组件在控制平台的作用下也沿着运行轨道滑动进行打印工作，待铺砂机构运行到壳体另一侧的料箱时，料箱中的原料在定量下料器的作用下装满铺料机构，铺料机构在返回的过程中进行铺料工作，位于铺料机构当前后侧的打印组件在控制平台的作用下进行打印工作，实现了铺料机构的双向铺料，铺料机构来回过程中停顿时间短，且在铺料机构铺料的同时打印头进行打印工作，即铺即打，打印完成一件成品较之前节省了几倍的时间，大大提高了工作效率。
2、本发明的快速双向铺料全彩色3D打印机在出料口的外侧设置有清砂装置，成品打印完成后控制成型缸体沿着导轨滑动，成型缸体及位于其顶部成型缸上端粉床上的成品从出料口运出，随后在清砂装置的作用下将成品表面粘附的细砂清理干净，完成清砂作业，清理时实现了清砂取件一体化作业，自动化程度高，大大节省了人力和时间，提高了清砂效率。
3、本发明的快速双向铺料全彩色3D打印机打印过程中料箱中所用的原料为原砂、氧化铝、氧化硅及轻量化发泡微珠等单一粉体材料，完全区别于市场上现有3DP双组份成型技术，铺料机构在铺砂作业后采用光固化全彩喷墨打印头在原料上按照指定轨迹喷涂UV光固化型全彩墨水，在打印过程中UV光固化型全彩墨水渗入原砂内部，喷涂后在UV光固化灯管的作用下能使得喷涂有UV光固化型全彩墨水的原料快速成型。其不需要将单一原料与其他组份进行配比组成复合原料，节省了混料过程，打印过程中没有被喷涂墨水的原料可回收重复利用，原料的利用率高，不会造成浪费，极大地节约了成本，实现了节能环保的目的。且UV光固化型全彩墨水与原料结合度高，成型产品色彩逼真，还原度高，能满足各种需求。
4、本发明的快速双向铺料全彩色3D打印机在成型缸上端粉床的两端外侧分别设有溢砂传送带，铺料时铺料机构将多余的原料推至溢砂传送带上并在溢砂传送带的作用下输送到指定的地点或者容器进行收集，不需要花费人力进行不断收集，劳动强度低，节省了人力，省时省力，可实现原料的及时清理和回收利用。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例1清砂装置的结构示意图；
图3为本发明成型缸体与成型缸上端粉床的连接示意图；
图4为本发明实施例1集砂漏斗的结构示意图；
图5为本发明实施例2的结构示意图；
图6位本发明实施例2机械臂的结构示意图；
图7为本发明溢砂传送带的结构示意图；
图8为本发明铺料机构的结构示意图；
图9为本发明光固化全彩喷墨打印头的结构示意图。
本发明附图标记含义如下：1、控制平台；2、料箱；3、铺料机构；4、料斗；5、定量下料器；6、光固化全彩喷墨打印头；7、UV光固化灯管；8、成型缸上端粉床；9、运行轨道；10、导轨；11、成型缸体；13、打印头轨道支架；15、壳体；16、清砂装置；17、清砂箱；18、滚轴安装板；19、滚轴；20、取件台；21、清砂门；22、顶升机构；23、清砂挡板；24、集砂漏斗；25、存砂箱；26、透明盖；27、机械臂；28、铺料槽；29、螺杆；30、同步横梁；31、振动筛；32、滚筒；33、溢砂传送带；34、凹槽；35、缸体固定套；36、粉床固定套；37、固定栓。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1-4、7-9所示，一种快速双向铺料全彩色3D打印机，包括壳体15以及设置在壳体15上的控制平台1，壳体15的顶部设有铺料机构3，铺料机构3包括铺料槽28，铺料槽28内设有螺杆29，螺杆29的一端与电机连接，铺料槽28的上方设有同步横梁30且同步横梁30的两端固定在铺料槽28上，同步横梁30上设有料斗4，料斗4可沿同步横梁30移动，铺料槽28的底部设有振动筛31，振动筛31的筛网目数略大于原料的目数，方便下料，振动筛31可保证极高的打印精度，铺料槽28的底部两侧分别设有滚筒32，铺料机构3的两侧分别设有打印组件，打印组件包括打印头轨道支架13，打印头轨道支架13上设有光固化全彩喷墨打印头6且光固化全彩喷墨打印头6可沿打印头轨道支架13滑动，光固化全彩喷墨打印头6的底部两侧设有UV光固化灯管7，铺料机构3和打印头轨道支架13的两端均可沿设置在壳体15顶部两侧的运行轨道9滑动，铺料机构3、打印头轨道支架13和光固化全彩喷墨打印头6分别安装有驱动电机且驱动电机分别与控制平台1连接，壳体15的两端分别设有料箱2，料箱2的下部设有定量下料器5，定量下料器5与料斗4配合，定量下料器5能根据打印尺寸的不同对下料量进行控制，壳体15内设有成型缸体11且成型缸体11可沿设置在壳体15内底部两侧的导轨10滑动，成型缸体11的底部两侧设有与导轨10相配合的凹槽34，增加成型缸体11滑动时的稳定性，成型缸体11的顶部设有成型缸上端粉床8，成型缸体11的顶部设有缸体固定套35，成型缸上端粉床8的侧部设有粉床固定套36，粉床固定套36与缸体固定套35之间通过固定栓37销接，成型缸上端粉床8的两端外侧分别设有溢砂传送带33，溢砂传送带33转动的方向与运行轨道9相互垂直，壳体15的一端设有出料口且出料口的外侧设有清砂装置16，清砂装置16包括清砂箱17，清砂箱17内设有集砂漏斗24且集砂漏斗24位于滚轴19的下方，集砂漏斗24的出料口处设有收集袋，清砂箱17的顶部两侧分别固定有滚轴安装板18，滚轴安装板18上设有多个滚轴19且相邻的两个滚轴19之间留有空隙，滚轴19、溢砂传送带33及成型缸体11均连接有驱动电机且驱动电机分别与控制平台1连接，清砂箱17一端顶部固定有取件台20，清砂箱17上设有清砂门21，成型缸体11的一端顶部与成型缸上端粉床8之间设有顶升机构22，顶升机构22为螺杆或液压杆，成型缸上端粉床8的边缘处设有清砂挡板23，清砂挡板23包括相互平行的两个长立板以及连接在两个长立板一端之间的短立板。
在打印模具及沙盘时，在料箱2中装满原砂，原砂通过定量下料器5和料斗4输送到铺料槽28中，控制平台1控制铺料槽28沿着运行轨道9滑动，同时螺杆29转动，铺料槽28内的原砂在螺杆29和振动筛31的作用下均匀地铺设在成型缸上端粉床8上，在铺料的同时，位于铺料机构3当前后侧的打印头轨道支架13在控制平台1的控制下沿运行轨道9滑动，光固化全彩喷墨打印头6在打印头轨道支架13上滑动并向铺设后的原砂按指定轨迹喷涂UV光固化型全彩墨水， UV光固化型全彩墨水渗入原砂内部，喷涂后在UV光固化灯管7的照射作用下使得喷涂有UV光固化型全彩墨水的原砂快速固定成型，待铺料槽28位于壳体15的另一端料箱2时，控制平台1控制成型缸体11带动成型缸上端粉床8下沉设定的高度，料箱2中的原砂通过定量下料器5和料斗4输送到铺料槽28中，铺料槽28在返回的过程中进行下一层铺料工作，位于铺料槽28当前后侧的光固化全彩喷墨打印头6在控制平台的作用下进行喷涂打印工作，在打印过程中多余的原砂在滚筒32的作用下落到溢砂传送带33上并在溢砂传送带33的作用下输送到指定的地点或者容器进行收集，重复上述打印过程，完成成品的打印过程，打印完成后，控制平台1控制成型缸体11沿导轨10滑动使得成型缸体11与清砂装置16接触，取下套装在缸体固定套35与粉床固定套36上的固定栓37，在成型缸上端粉床8的边缘处放置清砂挡板23，通过顶升机构22使得成型缸上端粉床8缓慢升高，成品缓慢滑向滚轴19，当成品位于滚轴19上时，滚轴19转动带动成品向取件台20的方向滑动，在滑动的过程中，成品表面的细砂通过滚轴19之间的空隙落到清砂箱17内的集砂漏斗24中，最后通过收集袋进行收集，清理后成品传送到取件台20进行取件。通过本实施例，不仅能利用原砂打印模具及沙盘，还能利用氧化铝、氧化硅及轻量化发泡微珠等单一粉体材料等打印各种零部件，能应用于珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程等领域。
实施例2
如图5-6所示，本实施例与实施例1的不同之处在于清砂装置16包括存砂箱25以及铰接在存砂箱25顶部的透明盖26，存砂箱25的内壁上设有与控制平台1连接的机械臂27，机械臂27上设有吸尘器和细长毛刷。在清砂时，控制平台1控制成型缸体11沿导轨10滑动使得成型缸体11及成品位于存砂箱25及透明盖26形成的空间内，控制平台1控制机械臂27动作，按指定轨迹通过机械臂27上的吸尘器将成品表面的细砂吸掉，清理完成后打开透明盖26，取出最终成品。
Claims (7)
1.一种快速双向铺料全彩色3D打印机，包括壳体（15）以及设置在壳体（15）上的控制平台（1），所述壳体（15）的顶部设有铺料机构（3），其特征在于：所述铺料机构（3）的两侧分别设有打印组件，所述打印组件包括打印头轨道支架（13），所述打印头轨道支架（13）上设有光固化全彩喷墨打印头（6）且光固化全彩喷墨打印头（6）可沿打印头轨道支架（13）滑动，所述光固化全彩喷墨打印头（6）的底部两侧设有UV光固化灯管（7），所述铺料机构（3）和打印头轨道支架（13）的两端均可沿设置在壳体（15）顶部两侧的运行轨道（9）滑动，所述壳体（15）的两端分别设有料箱（2），所述料箱（2）的下部设有定量下料器（5），所述壳体（15）内设有成型缸体（11）且成型缸体（11）可沿设置在壳体（15）内底部两侧的导轨（10）滑动，所述成型缸体（11）的顶部设有成型缸上端粉床（8），所述成型缸体（11）的一端顶部与成型缸上端粉床（8）之间设有顶升机构（22），所述成型缸上端粉床（8）的边缘处设有清砂挡板（23），所述壳体（15）的一端设有出料口且出料口的外侧设有清砂装置（16），所述清砂装置（16）包括清砂箱（17），所述清砂箱（17）的顶部两侧分别固定有滚轴安装板（18），所述滚轴安装板（18）上设有多个滚轴（19）且相邻的两个滚轴（19）之间留有空隙，所述清砂箱（17）一端顶部固定有取件台（20），所述清砂箱（17）上设有清砂门（21），所述铺料机构（3）包括铺料槽（28），所述铺料槽（28）内设有螺杆（29），所述铺料槽（28）的上方设有同步横梁（30）且同步横梁（30）的两端固定在铺料槽（28）上，所述同步横梁（30）上设有与定量下料器（5）配合的料斗（4），所述铺料槽（28）的底部设有振动筛（31），所述铺料槽（28）的底部两侧分别设有滚筒（32）。
2.根据权利要求1所述的一种快速双向铺料全彩色3D打印机，其特征在于：所述顶升机构（22）为螺杆或液压杆。
3.根据权利要求1所述的一种快速双向铺料全彩色3D打印机，其特征在于：所述清砂箱（17）内设有集砂漏斗（24）且集砂漏斗（24）位于滚轴（19）的下方，所述集砂漏斗（24）的出料口处设有收集袋。
4.根据权利要求1所述的一种快速双向铺料全彩色3D打印机，其特征在于：所述成型缸体（11）的顶部设有缸体固定套（35），所述成型缸上端粉床（8）的侧部设有粉床固定套（36），所述粉床固定套（36）与缸体固定套（35）之间通过固定栓（37）销接。
5.一种快速双向铺料全彩色3D打印机，包括壳体（15）以及设置在壳体（15）上的控制平台（1），所述壳体（15）的顶部设有铺料机构（3），其特征在于：所述铺料机构（3）的两侧分别设有打印组件，所述打印组件包括打印头轨道支架（13），所述打印头轨道支架（13）上设有光固化全彩喷墨打印头（6）且光固化全彩喷墨打印头（6）可沿打印头轨道支架（13）滑动，所述光固化全彩喷墨打印头（6）的底部两侧设有UV光固化灯管（7），所述铺料机构（3）和打印头轨道支架（13）的两端均可沿设置在壳体（15）顶部两侧的运行轨道（9）滑动，所述壳体（15）的两端分别设有料箱（2），所述料箱（2）的下部设有定量下料器（5），所述壳体（15）内设有成型缸体（11）且成型缸体（11）可沿设置在壳体（15）内底部两侧的导轨（10）滑动，所述成型缸体（11）的顶部设有成型缸上端粉床（8），所述壳体（15）的一端设有出料口且出料口的外侧设有清砂装置（16），所述清砂装置（16）包括存砂箱（25）以及铰接在存砂箱（25）顶部的透明盖（26），所述存砂箱（25）的内壁上设有与控制平台（1）连接的机械臂（27），所述机械臂（27）上设有吸尘器和细长毛刷，所述铺料机构（3）包括铺料槽（28），所述铺料槽（28）内设有螺杆（29），所述铺料槽（28）的上方设有同步横梁（30）且同步横梁（30）的两端固定在铺料槽（28）上，所述同步横梁（30）上设有与定量下料器（5）配合的料斗（4），所述铺料槽（28）的底部设有振动筛（31），所述铺料槽（28）的底部两侧分别设有滚筒（32）。
6.根据权利要求1或5所述的一种快速双向铺料全彩色3D打印机，其特征在于：所述成型缸上端粉床（8）的两端外侧分别设有溢砂传送带（33），所述溢砂传送带（33）转动的方向与运行轨道（9）相互垂直。
7.根据权利要求1或5所述的一种快速双向铺料全彩色3D打印机，其特征在于：所述成型缸体（11）的底部两侧设有与导轨（10）相配合的凹槽（34）。
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