CN110497615A - 一种淋涂式3d打印设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种淋涂式3D打印设备，其包括：支架，涂料机构，涂料机构包括淋涂喷头、驱动淋涂喷头移动的驱动装置；淋涂喷头包括淋涂腔，淋涂腔为腔体结构，其侧面设有用于打印原材料引入的进料口，其底部形成狭缝，淋涂腔内的打印原材料从狭缝均匀淋出、淋涂至网板上；驱动装置设置于顶座上；打印机构，打印机构用于驱动网板上下移动、和驱动激光模组单元发射出预设波长的激光。本发明中，涂料机构实现打印原材料的淋涂，淋涂后，不需要刮刀刮平，直接打印，减少了每层打印物打印的时间间格，增强每层打印物之间的粘合性能，同时，极大地提高了打印效率，具有广泛的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种淋涂式3D打印设备。
背景技术
3D打印是一种快速打印成型技术，目前，3D打印技术已普及于工业化生产制造中；其将产品数字化设计、制造、分析高度一体化，越是结构复杂、原材料附加值高的产品，其快速高效成形的优势越显著。
3D打印设备打印时，需要先将打印物的三维模型进行软件切片，形成若干个数字切片，再通过3D打印将按照这些切片信息，对应地逐层堆叠打印原材料，固化成型；叠完所有的数字切片后，形成打印完成的打印物，打印完成；打印原材料的厚度与每一层打印物的厚度相对应，因此，在3D打印过程中，通常需要使用刮刀将打印原材料刮平后，再打印。
中国专利201510234338.8公开一种用于3D打印设备的快速光固化喷头，主要包括光固化喷头外壳、料筒部分、点光源部分、反光镜角度架升降部分，其中料筒部分主要包括料筒、连接在料筒底端的点胶针头、设于料筒顶端的料筒盖，点光源部分主要包括激光点光源、光源固定架、反光镜固定架、反光镜角度架，反光镜角度架升降部分主要包括丝杆、调节旋钮、滑道、滑块、丝母。
中国专利201810104598.7公开了一种光固化成型设备，包括储液缸，存储用于打印三维物体的原材料；铺液装置，铺液装置位于储液缸上方且可在工作平面上进行水平运动，铺液装置设有喷射液体的喷头，以及用于将液体铺平的至少一个刮刀；基板，置于储液缸内，并可在储液缸上进行垂直运动，以使在每完成一层三维物体打印时，驱动基板向下运动预设距离。
上述方案中对打印过程进行了改进，但仍然没有完全避开使用刮刀将树脂材料刮平的步骤，而使用刮刀刮平树脂材料层的过程中，其每打印一层后，均需要调整网板的高度，再刮平后，才能打印下一层，其中间过程用时长，不利于每一层打印物之间的粘合，影响打印物的力学性能，同时打印效率的提高也受到很大的局限。
因此，如何提供一种无需刮刀刮平、并能够提高3D打印效率的喷淋式3D打印设备成为了业界需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种淋涂式3D打印设备，其打印过程中，不需要使用刮刀刮平树脂材料层，大大提高3D打印的效率。
为了实现上述目的，本发明提供了一种淋涂式3D打印设备，喷淋式3D打印设备包括：
支架，支架包括底座、若干横梁构成的顶座、和若干立柱；
涂料机构，涂料机构包括淋涂喷头、驱动淋涂喷头移动的驱动装置；淋涂喷头包括淋涂腔，淋涂腔为腔体结构，其侧面设有用于打印原材料引入的进料口，其底部形成狭缝，淋涂腔内的打印原材料从狭缝均匀淋出、淋涂至网板上；驱动装置设置于顶座上；
打印机构，打印机构用于驱动网板上下移动、和驱动激光模组单元发射出预设波长的激光；打印机构包括Z轴支架、以及设置于Z轴支架上的网板移动单元和激光模组单元；Z轴支架包括设置于底部的料缸底座、垂直固定于料缸底座上的直板、和设置于直板上端的固定座；激光模组单元固定设置于固定座上，固定座位于驱动装置的上方；网板移动单元固定于直板上，并带动网板上下移动。
本发明中，涂料机构实现打印原材料的淋涂，其淋涂均匀，淋涂后，通过固定座上的激光模组单元打印，其打印机构与淋涂机构的结构设计，使得淋涂喷头的移动和激光模组单元的激光投射之间互不干扰，能够快速地进行淋涂、激光打印成型等步骤。
本发明采用淋涂喷头将打印原材料淋涂至网板上的方式，使得，淋涂打印原材料后，不需要刮刀刮平，直接打印，减少了每层打印物打印的时间间格，增强每层打印物之间的粘合性能，同时，极大地提高了打印效率。
根据本发明的另一具体实施方式，狭缝的长度与网板的宽度相适应；狭缝的宽度与3D打印过程中打印的层厚相适应；围绕狭缝，淋涂腔的底部固定设有用于连接淋涂腔的连接板；
淋涂腔还包括淋涂刀，淋涂刀的数目为2个，其一为短淋涂刀、另一为长淋涂刀；两个淋涂刀均固定于连接板的下方，并分别设置于狭缝的两侧；其中一个淋涂刀的外侧，设有涨紧组件。涨紧组件设置于短淋涂刀的外侧。对淋涂刀的整体进行涨紧，控制引流的精度。
根据本发明的另一具体实施方式，淋涂腔为板状结构，其前侧面为斜板、后侧面为竖板；通过一侧斜板，一侧竖板的设计，使得打印原材料能够随着斜板的引流，顺着斜板淋出，对打印原材料的淋出起到缓冲的作用，进一步确保打印原材料的均匀淋涂。
斜板的下方设有延伸板，延伸板与竖板将狭缝拉伸形成狭缝通道，延长打印原材料在竖直方向淋出的引导，保障打印原材料以预设的厚度淋出。竖板与连接板一体成型，延伸板穿过连接板的中间、并与连接板固定连接。斜板和延伸板一体成型，对打印原材料进行引流，避免与连接板的连接，形成粗糙面，影响打印原材料的淋出效果。
根据本发明的另一具体实施方式，狭缝的两端均设有引流板，引流板固定于连接板上；引流板为片状结构，其宽度大于狭缝的宽度。引流板包括三段弯折部，从上至下为，向外倾斜部，向内倾斜部，竖直部，向外倾斜部使得任意位置的(包括狭缝的两端处)打印原材料自由淋出，向内倾斜部使两端的打印原材料具有一定的缓冲，避免扩散，同时，对淋出的打印原材料的宽度进行有效的管控，竖直部使得打印原材料在竖直方向上向下稳定淋涂至网板上。
根据本发明的另一具体实施方式，淋涂喷头还包括风刀，风刀的数目为两个，两个风刀分别通过连接臂固定于连接板的两侧。
根据本发明的另一具体实施方式，驱动装置包括设置于顶座上的皮带传送单元、和设置于支架的一个内侧面的拖链；
皮带传送单元包括分别设置于顶座两侧的X轴滑轨、X轴滑轨上移动的滑块，导向条，以及皮带、驱动皮带传送的驱动件；导向条的两端分别与两侧的滑块固定连接；皮带的数目为两条，皮带穿过导向条，导向条的前后两侧均设有固定块、固定块将导向条与皮带固定；淋涂喷头通过安装架与导向条固定连接；
拖链用于拖动材料泵与淋涂喷头之间连接的进料管同步移动；避免进料管随着淋涂喷头的移动，弯折后，影响到网板的涂料或激光的打印。根据本发明的另一具体实施方式，固定座上设有用于激光穿过的通孔，通孔位于两条皮带的中间，避开干扰。
根据本发明的另一具体实施方式，料缸安装于料缸底座上，料缸的前后两侧均设有回收槽，回收槽包括回收槽架、回收槽底面、和回收槽盖板；回收槽架设置于底座上；回收槽底面成“V”型内凹结构；回收槽盖板设有过滤孔；回收槽的设置，便于淋涂喷头的停留，同时回收料缸内溢出来的打印原材料。
根据本发明的另一具体实施方式，网板移动单元包括固定于直板上的固定板、承托网板的托盘架、带动托盘架上下移动的滑座，固定板上设有丝杆和位于丝杆两侧的Z轴滑轨，滑座固定于丝杆上、丝杆推动滑座在Z轴滑轨上滑动；托盘架和固定座位于直板的同一侧面；
托盘架为L型结构，托盘架包括固定于滑座两侧的悬臂、和固定于旋臂上的托盘，托盘承托住网板。
根据本发明的另一具体实施方式，3D打印设备还包括若干检测装置，例如，功率计、液位量具等，便于3D打印过程得到精确的控制，提高打印精度，液位量具设置于料缸的上方。
与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：
本发明本提供的淋涂式3D打印设备，将打印原材料淋涂至网板上，直接将打印原材料层铺平，避免了刮刀刮平的操作，淋涂后即可打印，有效地提高3D打印的效率；在3D打印领域内，对提高3D打印设备的打印效率具有极大的推进作用，具有广泛的市场应用前景。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是实施例1的喷淋式3D打印设备的结构示意图；
图2是实施例1的喷淋式3D打印设备的淋涂喷头结构示意图；
图3是实施例1的喷淋式3D打印设备的淋涂喷头又一结构示意图；
图4是实施例1的喷淋式3D打印设备的淋涂喷头安装示意图；
图5是实施例1的喷淋式3D打印设备的又一结构示意图；
图6是实施例1的喷淋式3D打印设备的图5的局部结构示意图；
图7是实施例1的喷淋式3D打印设备的又一结构示意图；
图8是实施例1的喷淋式3D打印设备的打印机构结构示意图；
图9是实施例1的喷淋式3D打印设备的打印机构又一结构示意图；
图10是实施例1的喷淋式3D打印设备的回收槽结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种淋涂式3D打印设备，如图1-7所示，其包括用于固定整个设备的支架1，支架1包括底座101、若干横梁构成的顶座103、和若干立柱102；以及，用于实现3D打印的涂料机构2和打印机构3。
涂料机构2，涂料机构2包括淋涂喷头22、驱动淋涂喷头22移动的驱动装置；淋涂喷头22包括淋涂腔，淋涂腔为腔体结构，其侧面设有用于打印原材料引入的进料口225，对应的，本实施例的3D打印设备还设有材料泵21，用于将打印原材料通过进料口225泵入淋涂腔内；其底部形成狭缝，淋涂腔内的打印原材料从狭缝均匀淋出、淋涂至网板35上；本实施例的驱动装置设置于顶座上，用于驱动淋涂喷头22在网板35上方移动，带动淋涂喷头22在网板35上均匀地淋涂上一层待打印材料。
狭缝的长度与网板35的宽度相适应；狭缝的宽度与3D打印过程中打印的层厚相适应；围绕狭缝，淋涂腔的底部固定设有用于连接淋涂腔的连接板223；淋涂腔还包括淋涂刀，淋涂刀的数目为2个，其一为短淋涂刀227、另一为长淋涂刀226；两个淋涂刀均固定于连接板223的下方，并分别设置于狭缝的两侧；对打印原材料进行引流，确保打印原材料以一定的厚度流出，不易成团和聚集，保障打印原材料淋涂均匀、满足需要的层厚；其中一个淋涂刀的外侧，设有涨紧组件228。涨紧组件228设置于短淋涂刀227的外侧。对淋涂刀的整体进行涨紧，对引流过程进行进一步的管控控制引流的精度。
淋涂腔为板状结构，其前侧面为斜板222、后侧面为竖板221；通过一侧斜板222，一侧竖板221的设计，使得打印原材料能够随着斜板222的引流，顺着斜板222淋出，对打印原材料的淋出起到缓冲的作用，进一步确保打印原材料的均匀淋涂。
斜板222的下方设有延伸板224，延伸板224与竖板221将狭缝拉伸形成狭缝通道，延长打印原材料在竖直方向淋出的引导，保障打印原材料以预设的厚度淋出。竖板221与连接板223一体成型，延伸板224穿过连接板223的中间、并与连接板223固定连接。斜板222和延伸板224一体成型，对打印原材料进行引流，避免与连接板223的连接，形成粗糙面，影响打印原材料的淋出效果。
狭缝的两端均设有引流板24，引流板24固定于连接板223上；引流板24为片状结构，其宽度大于狭缝的宽度。引流板24包括三段弯折部，从上至下为，向外倾斜部，向内倾斜部，竖直部，向外倾斜部使得任意位置的(包括狭缝的两端处)打印原材料自由淋出，向内倾斜部使两端的打印原材料具有一定的缓冲，避免扩散，同时，对淋出的打印原材料的宽度进行有效的管控，竖直部使得打印原材料在竖直方向上向下稳定淋涂至网板35上。
淋涂喷头22还包括风刀23，风刀23的数目为两个，两个风刀23分别通过连接臂231固定于连接板223的两侧；风刀23用于吹去淋出来的打印原材料中的泡泡，进一步提高打印原材料的淋涂均匀、平整。为便于控制淋涂喷头22的移动、以及移动的方向速度等，本实施例在连接板223的两侧设置淋涂导向块229，便于淋涂喷头22移动的控制。
驱动装置包括设置于顶座上的皮带传送单元、和设置于支架侧面的一个内侧面的拖链265；皮带传送单元包括分别设置于顶座两侧的X轴滑轨266、X轴滑轨266上移动的滑块267，导向条26，以及皮带262、驱动皮带262传送的驱动件(电机263和滚轮264)；导向条26的两端分别与两侧的滑块267固定连接；皮带262的数目为两条，皮带262穿过导向条26，导向条26的前后两侧均设有固定块261、固定块261将导向条26与皮带262固定；
拖链265用于拖动材料泵21与淋涂喷头22之间连接的进料管(图中未示出)同步移动；避免进料管随着淋涂喷头22的移动，弯折后，影响到网板的涂料或激光的打印。
打印机构3，打印机构3用于驱动网板35上下移动、和驱动激光模组单元发射出预设波长的激光；打印机构3包括Z轴支架、以及设置于Z轴支架上的网板移动单元和激光模组单元321；Z轴支架包括设置于底部的料缸底座311、垂直固定于料缸底座311上的直板312、和设置于竖板221上端的固定座313；激光模组单元321固定设置于固定座313上，固定座313位于驱动装置的上方；网板移动单元固定于直板312上，并带动网板35上下移动。现有的，激光模组单元321包括激光器(图中未示出)、振镜片(图中未示出)、反射镜(图中未示出)、场镜(图中未示出)等，固定座313上设有用于激光发射的通孔(图中未示出)，场镜固定于通孔的上方，通孔设置于两条皮带262的中间，避开干扰。
料缸34安装于料缸底座311上，料缸34的前后两侧均设有回收槽27，回收槽27包括回收槽架271、回收槽底面272、和回收槽盖板273；回收槽架271设置于底座上；回收槽底面272成“V”型内凹结构；回收槽盖板273设有过滤孔；回收槽27的设置，便于淋涂喷头22的停留，同时回收料缸34内溢出来的打印原材料。
网板35移动单元包括固定于直板312上的固定板331、承托网板35的托盘架(图中未示出)、带动托盘架上下移动的滑座334，固定板331上设有丝杆333和位于丝杆333两侧的Z轴滑轨332，滑座334固定于丝杆333上、丝杆333推动滑座334在Z轴滑轨332上滑动；托盘架和固定座313位于直板312的同一侧面；
本实施例的托盘架为L型结构，托盘架包括固定于滑座334两侧的悬臂335、和固定于旋臂上的托盘，两侧的悬臂335之间设有连接杆336连接；托盘承托住网板35。
3D打印设备还包括若干检测装置，例如，功率计、液位量具4等，便于3D打印过程得到精确的控制，提高打印精度，液位量具4设置于料缸34的上方。
本实施例提供的淋涂式3D打印设备，将打印原材料淋涂至网板35上，直接将打印原材料层铺平，避免了刮刀刮平的操作，淋涂后即可打印，有效地提高3D打印的效率；在3D打印领域内，对提高3D打印设备的打印效率具有极大的推进作用，具有广泛的市场应用前景。
虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。
Claims (10)
1.一种淋涂式3D打印设备，其特征在于，所述喷淋式3D打印设备包括：
支架，所述支架包括底座、若干横梁构成的顶座、和若干立柱；
涂料机构，所述涂料机构包括淋涂喷头、驱动所述淋涂喷头移动的驱动装置；所述淋涂喷头包括淋涂腔，所述淋涂腔为腔体结构，其侧面设有用于打印原材料引入的进料口，其底部形成狭缝，所述淋涂腔内的打印原材料从狭缝均匀淋出、淋涂至网板上；所述驱动装置设置于所述顶座上；
打印机构，所述打印机构用于驱动网板上下移动、和驱动激光模组单元发射出预设波长的激光；所述打印机构包括Z轴支架、以及设置于所述Z轴支架上的网板移动单元和激光模组单元；所述Z轴支架包括设置于底部的料缸底座、垂直固定于所述料缸底座上的直板、和设置于所述直板上端的固定座；所述激光模组单元固定设置于所述固定座上，所述固定座位于所述驱动装置的上方；所述网板移动单元固定于所述直板上，并带动网板上下移动。
2.如权利要求1所述的喷淋式3D打印设备，其特征在于，所述狭缝的长度与网板的宽度相适应；所述狭缝的宽度与3D打印过程中打印的层厚相适应；围绕所述狭缝，所述淋涂腔的底部固定设有用于连接所述淋涂腔的连接板；
所述淋涂腔还包括淋涂刀，所述淋涂刀的数目为2个，其一为短淋涂刀、另一为长淋涂刀；两个所述淋涂刀均固定于所述连接板的下方，并分别设置于所述狭缝的两侧；其中一个所述淋涂刀的外侧，设有涨紧组件。
3.如权利要求2所述的喷淋式3D打印设备，其特征在于，所述淋涂腔为板状结构，其前侧面为斜板、后侧面为竖板；
所述斜板的下方设有延伸板，所述延伸板与所述竖板将所述狭缝拉伸形成狭缝通道。
4.如权利要求1所述的喷淋式3D打印设备，其特征在于，所述狭缝的两端均设有引流板，所述引流板固定于所述连接板上；所述引流板为片状结构，其宽度大于狭缝的宽度。
5.如权利要求1所述的喷淋式3D打印设备，其特征在于，所述淋涂喷头还包括风刀，所述风刀的数目为两个，两个所述风刀分别通过连接臂固定于所述连接板的两侧。
6.如权利要求1所述的喷淋式3D打印设备，其特征在于，所述驱动装置包括设置于顶座上的皮带传送单元、和设置于支架的一个内侧面的拖链；
所述皮带传送单元包括分别设置于顶座两侧的X轴滑轨、所述X轴滑轨上移动的滑块，导向条，以及皮带、驱动皮带传送的驱动件；所述导向条的两端分别与两侧的所述滑块固定连接；所述皮带的数目为两条，所述皮带穿过所述导向条，所述导向条的前后两侧均设有固定块、所述固定块将所述导向条与所述皮带固定；所述淋涂喷头通过安装架与所述导向条固定连接；
所述拖链用于拖动材料泵与淋涂喷头之间连接的进料管同步移动。
7.如权利要求6所述的喷淋式3D打印设备，其特征在于，所述固定座上设有用于激光穿过的通孔，所述通孔位于两条所述皮带的中间。
8.如权利要求1所述的喷淋式3D打印设备，其特征在于，料缸安装于料缸底座上，料缸的前后两侧均设有回收槽，所述回收槽包括回收槽架、回收槽底面、和回收槽盖板；所述回收槽架设置于所述底座上；所述回收槽底面成“V”型内凹结构；所述回收槽盖板设有过滤孔。
9.如权利要求1所述的喷淋式3D打印设备，其特征在于，所述网板移动单元包括固定于所述直板上的固定板、承托网板的托盘架、带动所述托盘架上下移动的滑座，所述固定板上设有丝杆和位于丝杆两侧的Z轴滑轨，所述滑座固定于所述丝杆上、所述丝杆推动所述滑座在所述Z轴滑轨上滑动；所述托盘架和所述固定座位于所述直板的同一侧面；
所述托盘架为L型结构，所述托盘架包括固定于所述滑座两侧的悬臂、和固定于所述旋臂上的托盘，所述托盘承托住网板。
10.如权利要求1所述的喷淋式3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备还包括若干检测装置。
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