CN111976131A - 一种双平台3d打印设备及其打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双平台3D打印设备及其打印方法，包括架体，架体上沿Z轴方向设置有Z轴直线模组，Z轴直线模组的两侧均滑动连接有一个打印平台；架体的顶面沿X轴方向设置有X轴直线模组，X轴直线模组上垂直架设有Y轴直线模组Y轴直线模组的两侧均滑动连接有用于喷涂打印材料的打印头模组，两个打印头模组分别与两个打印平台相对应；X轴直线模组可推动两个打印头模组沿X轴直线同步运动，Y轴直线模组可推动两个打印头模组沿Y轴直线同步运动。打印头模组工作以进行喷涂打印材料到打印平台上，Z轴直线模组两侧的打印平台上分别形成一个3D打印产品。通过一个驱动系统，同时获得两个3D打印产品，提高生产效率。

Description

一种双平台3D打印设备及其打印方法
技术领域
本发明涉及3D打印设备领域，尤其涉及一种双平台3D打印设备及其打印方法。
背景技术
熔融沉积制造(FDM)是一种典型的直观、安全、环保、可操作性强的3D打印技术。FDM3D打印采用可加热的喷头，使半流动状态的材料流体按打印安排和控制指令控制的路径挤压出来，并在指定的位置沉积、凝固成型，这样逐层沉积、凝固后形成整个打印产品。
现有技术中的FDM3D打印设备采用运动模组推动打印头沿预设轨迹移动进行打印工作，其缺点为，一台设备单次仅能打印一个产品，生产效率较低，无法满足批量生产需求。
鉴于此，需要提供一种单次打印多个产品，以提高生产效率的3D打印设备，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双平台3D打印设备及其打印方法，来解决以上的技术问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种双平台3D打印设备，包括架体，所述架体上沿Z轴方向设置有Z轴直线模组，所述Z轴直线模组的两侧均滑动连接有一个打印平台，所述Z轴直线模组可推动两个所述打印平台沿Z轴方向同步运动；
所述架体的顶面沿X轴方向设置有X轴直线模组，所述X轴直线模组上垂直架设有Y轴直线模组，所述Y轴直线模组的中部滑动连接于所述X轴直线模组，所述Y轴直线模组的两侧均滑动连接有用于喷涂打印材料到所述打印平台顶面的打印头模组，两个所述打印头模组分别与两个所述打印平台相对应；
所述X轴直线模组可推动两个所述打印头模组同步沿X轴方向运动，所述Y轴直线模组可推动两个所述打印头模组同步沿Y轴方向运动。
可选的，所述Z轴直线模组包括第一固定板，所述第一固定板的两侧分别沿Z轴方向设置有第一导板和第二导板，所述第一固定板的中部转动连接有Z轴滚珠丝杆；
所述Z轴滚珠丝杆上螺纹连接有第一螺母，所述第一螺母的两侧均连接有所述打印平台，所述打印平台垂直于所述Z轴滚珠丝杆设置；
所述第一固定板的底面安装有第一电机，所述第一电机的输出轴与所述Z轴滚珠丝杆连接，所述电机可驱动所述Z轴滚珠丝杆转动，以推动两个所述打印平台同步沿Z轴方向直线运动，且所述打印平台的两侧分别滑动连接于所述第一导板和所述第二导板上。
可选的，所述打印平台包括支撑板和平板部，所述支撑板与所述螺母连接，且所述支撑板的顶面设置有弹性支撑件，所述弹性支撑件与所述平板部的底面连接。
可选的，所述X轴直线模组包括X轴滚珠丝杆和第二电机，所述X轴滚珠丝杆的一端与所述第二电机的动力输出轴连接；所述X轴滚珠丝杆上螺纹连接有第二螺母，所述第二螺母与所述Y轴直线模组的中部连接，所述第一电机可驱动所述Y轴直线模组沿X轴方向直线运动。
可选的，所述Y轴直线模组包括Y轴滚珠丝杆和第三电机，所述Y轴滚珠丝杆的一端与所述第三电机的动力输出轴连接；所述Y轴滚珠丝杆的两侧均螺纹连接有第三螺母，所述第三螺母上均连接有所述打印头模组，所述第三电机可驱动所述打印头模组沿Y轴方向直线运动。
可选的，所述打印头模组包括出料头，所述出料头上设置有加热组件，所述加热组件与所述出料头之间形成有输送打印材料的输送管道，所述输送管道远离所述出料头的一端设置有驱动件，所述驱动件可驱动打印材料沿所述输送管道输送；所述输送管道上在加热组件与所述驱动件之间还设置有散热圈，所述散热圈套设于所述输送管道外。
可选的，所述驱动件为第四电机，所述第四电机动力输出轴连接有齿轮，所述齿轮相对的一侧设置有轴承，打印材料的两侧分别与所述齿轮和轴承相抵；所述第四电机正转可驱动所述齿轮转动，以推动打印材料沿Z轴方向下降。
可选的，还包括用于对所述打印头模组进给打印材料的放料盘，所述放料盘的数量为两个，两个所述放料盘安装于所述架体的顶面，且所述放料盘和所述打印头模组一一对应。
一种双平台3D打印方法，采用所述的双平台3D打印设备实现，包括：
第一步骤，根据需要打印产品的结构和尺寸，预先建立打印材料的运动轨迹；根据所述运动轨迹，生成对所述双平台3D打印设备的控制指令；
第二步骤，所述双平台3D打印设备接收所述控制指令以运行，使所述Z轴直线模组推动两个所述打印平台同步沿Z轴方向运动，所述X轴直线模组推动两个所述打印头模组同步沿X轴方向运动，所述Y轴直线模组推动两个所述打印头模组同步沿Y轴方向运动；同时，两个所述打印头同步喷涂打印材料到所述打印平台的顶面；以生成两个3D打印产品初胚；
第三步骤，对所述3D打印产品初胚进行表面光滑处理和上色处理，获得完整的3D打印产品。
可选的，所述3D打印产品初胚包括内壁和外壁，所述打印头模组在单位时间内对内壁喷涂打印材料的挤出量为对外壁喷涂打印材料的挤出量的两倍。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：工作时，根据需3D打印的产品的结构和尺寸，预先制定打印头模组的运动轨迹，X轴直线模组和Y轴直线模组根据上述运动轨迹相配合运行，以推动两个打印头模组在对应的打印平台的上方沿运动轨迹同步在X轴和Y轴两个方向上直线运动，同时两个打印平台在Z轴直线模组的带动下沿Z轴升降，打印头模组工作以进行喷涂打印材料到打印平台上，Z轴直线模组两侧的打印平台上分别形成一个3D打印产品。通过一个X轴、Y轴和Z轴的驱动系统，同时获得两个3D打印产品，提高生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为双平台3D打印设备的结构示意图；
图2为双平台3D打印设备的俯视结构示意图；
图3为双平台3D打印设备的侧视结构示意图；
图4为双平台3D打印设备的Z轴直线模组结构示意图；
图5为双平台3D打印设备的X轴直线模组和Y轴直线模组结构示意图；
图6为双平台3D打印设备的打印头模组结构示意图；
图7为双平台3D打印设备的打印平台结构示意图。
图示说明：架体1、Z轴直线模组2、打印平台3、X轴直线模组4、Y轴直线模组5、打印头模组6、放料盘7、第一固定板21、第一导板22、第二导板23、Z轴滚珠丝杆24、第一螺母25、第一电机26、支撑板31、平板部32、弹性支撑件33、X轴滚珠丝杆41、第二电机42、Y轴滚珠丝杆51、第三电机52、三螺母53、出料头61、加热组件62、输送管道63、驱动件64、散热圈65、齿轮66、轴承67。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明实施例提供了一种双平台3D打印设备，包括架体1，架体1上沿Z轴方向设置有Z轴直线模组2，Z轴直线模组2的两侧均滑动连接有一个打印平台3，Z轴直线模组2可推动两个打印平台3沿Z轴方向同步运动；
架体1的顶面沿X轴方向设置有X轴直线模组4，X轴直线模组4上垂直架设有Y轴直线模组5，Y轴直线模组5的中部滑动连接于X轴直线模组4，Y轴直线模组5的两侧均滑动连接有用于喷涂打印材料到打印平台3顶面的打印头模组6，两个打印头模组6分别与两个打印平台3相对应；其中，打印材料为PLA(聚乳酸)材质的柱条状。PLA(聚乳酸)的优点为便于降解，利于环保。
X轴直线模组4可推动两个打印头模组6沿X轴直线同步运动，Y轴直线模组5可推动两个打印头模组6沿Y轴直线同步运动。
工作时，根据需3D打印的产品的结构和尺寸，预先制定打印头模组6的运动轨迹，X轴直线模组4和Y轴直线模组5根据上述运动轨迹相配合运行，以推动两个打印头模组6在对应的打印平台3的上方沿运动轨迹同步在X轴和Y轴两个方向上直线运动，同时两个打印平台3在Z轴直线模组2的带动下沿Z轴升降，打印头模组6工作以进行喷涂打印材料到打印平台3上，Z轴直线模组2两侧的打印平台3上分别形成一个3D打印产品。通过一个X轴、Y轴和Z轴的驱动系统，同时获得两个3D打印产品，提高生产效率。
具体地，Z轴直线模组2包括第一固定板21，第一固定板21的两侧分别沿Z轴方向设置有第一导板22和第二导板23，第一固定板21的中部转动连接有Z轴滚珠丝杆24；
Z轴滚珠丝杆24上螺纹连接有第一螺母25，第一螺母25的两侧均连接有打印平台3，打印平台3垂直于Z轴滚珠丝杆24设置；
第一固定板21的底面安装有第一电机26，第一电机26的输出轴与Z轴滚珠丝杆24连接，第一电机26可驱动Z轴滚珠丝杆24转动，以推动两个打印平台3同步沿Z轴方向直线运动，且打印平台3的两侧分别滑动连接于第一导板22和第二导板23。
Z轴滚珠丝杆24转动推动第一螺母25沿Z轴方向直线运动，第一螺母25带动打印平台3沿Z轴方向直线运动，且打印平台3的两侧分别滑动连接于第一导板22和第二导板23，第一导板22和第二导板23分别对打印平台3的两侧进行导向和支撑作用，使打印平台3的两侧在沿Z轴方向直线运动的过程中保持相同的高度，不会发生偏斜导致丢步或跳齿的情况，保证了打印精度，提高打印产品的良率。
打印平台3还包括支撑板31和平板部32，支撑板31与螺母连接，且支撑板31的顶面设置有弹性支撑件33，弹性支撑件33与平板部32的底面连接。弹性支撑件33便于调节平板部32的高度，以提高打印平台3的工作适配性。
X轴直线模组4包括X轴滚珠丝杆41和第二电机42，X轴滚珠丝杆41的一端与第二电机42的动力输出轴连接；X轴滚珠丝杆41上螺纹连接有第二螺母，第二螺母与Y轴直线模组5的中部连接，第一电机26可驱动Y轴直线模组5沿X轴方向直线运动。
Y轴直线模组5包括Y轴滚珠丝杆51和第三电机52，Y轴滚珠丝杆51的一端与第三电机52的动力输出轴连接；Y轴滚珠丝杆51的两侧均螺纹连接有第三螺母53，两个第三螺母53上均连接有打印头模组6，第三电机52可驱动打印头模组6沿Y轴方向直线运动。
X轴滚珠丝杆41转动可推动Y轴直线模组5沿X轴方向直线运动，Y轴滚珠丝杆51可推动打印头模组6沿Y轴方向直线运动，丝杆螺母副的传动方式传动稳定，实现打印头模组6在X轴方向和Y轴方向位移的精准控制，从而提高打印精度。
打印头模组6包括出料头61，出料头61上设置有加热组件62，加热组件62与出料头61之间形成有输送打印材料的输送管道63，输送管道63远离出料头61的一端设置有驱动件64，驱动件64可驱动打印材料沿输送管道63输送；输送管道63上在加热组件62与驱动件64之间还设置有散热圈65，散热圈65套设于输送管道63外。
在本实施例中，驱动件64为第四电机，第四电机动力输出轴连接有齿轮66，齿轮66相对的一侧设置有轴承67，打印材料的两侧分别与齿轮66和轴承67相抵；第四电机正转可驱动齿轮66转动，以推动打印材料沿Z轴方向下降。
进一步地，还包括用于对打印头模组6进给打印材料的放料盘7，放料盘7的数量为两个，两个放料盘7安装于架体1的顶面，且放料盘7和打印头模组6一一对应。
一种双平台3D打印方法，采用双平台3D打印设备实现，包括：
第一步骤，根据需要打印产品的结构和尺寸，预先建立打印材料的运动轨迹；根据运动轨迹，生成对双平台3D打印设备的控制指令；
第二步骤，双平台3D打印设备接收控制指令以运行，使Z轴直线模组2推动两个打印平台3同步沿Z轴方向运动，X轴直线模组4推动两个打印头模组6同步沿X轴方向运动，Y轴直线模组5推动两个打印头模组6同步沿Y轴方向运动；同时，两个打印头同步喷涂打印材料到所述打印平台3的顶面；以生成两个3D打印产品初胚；
第三步骤，对3D打印产品初胚进行表面光滑处理和上色处理，获得完整的3D打印产品。
在本实施例中，3D打印产品初胚包括内壁和外壁，打印头模组6在单位时间内对内壁喷涂打印材料的挤出量为对外壁喷涂打印材料的挤出量的两倍。由于打印产品的内壁处的表面精度要求较低，提高内壁的打印材料喷涂速度，可以减少整体3D打印所需的时间，以提高工作效率。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种双平台3D打印设备，其特征在于，包括架体(1)，所述架体(1)上设置有Z轴直线模组(2)，所述Z轴直线模组(2)的相对两侧分别滑动连接有一个打印平台(3)，所述Z轴直线模组(2)用于推动两个所述打印平台(3)沿Z轴方向同步运动；
所述架体(1)的顶部设置有X轴直线模组(4)，所述X轴直线模组(4)上架设有Y轴直线模组(5)，所述Y轴直线模组(5)的中部滑动连接于所述X轴直线模组(4)上，所述X轴直线模组(4)用于推动所述Y轴直线模组(5)沿X轴方向运动；
所述Y轴直线模组(5)的两端分别滑动连接有用于对所述打印平台(3)进行喷涂打印材料的打印头模组(6)，所述Y轴直线模组(5)可推动两个所述打印头模组(6)同步沿Y轴方向运动。
2.根据权利要求1所述的双平台3D打印设备，其特征在于，所述Z轴直线模组(2)包括第一固定板(21)，所述第一固定板(21)的两端分别设置有第一导板(22)和第二导板(23)，所述打印平台(3)的一侧面分别与所述第一导板(22)和所述第二导板(23)滑动连接；
所述第一固定板(21)上转动连接有Z轴滚珠丝杆(24)，所述Z轴滚珠丝杆(24)上螺纹连接有第一螺母(25)，所述第一螺母(25)的相对两侧分别连接有一个所述打印平台(3)，所述打印平台(3)垂直于所述Z轴滚珠丝杆(24)设置；
所述第一固定板(21)的底面安装有第一电机(26)，所述第一电机(26)的输出轴与所述Z轴滚珠丝杆(24)连接，所述第一电机(26)可驱动所述Z轴滚珠丝杆(24)转动，以带动两个所述打印平台(3)同步沿Z轴方向直线运动。
3.根据权利要求2所述的双平台3D打印设备，其特征在于，所述打印平台(3)包括支撑板(31)和用于承接打印材料的平板部(32)，所述支撑板(31)的一端与所述第一螺母(25)连接；且所述支撑板(31)的顶面设置有弹性支撑件(33)，所述弹性支撑件(33)远离所述支撑板(31)的一端与所述平板部(32)连接，以使所述支撑板(31与所述平板部(32)之间弹性连接。
4.根据权利要求1所述的双平台3D打印设备，其特征在于，所述X轴直线模组(4)包括X轴滚珠丝杆(41)和第二电机(42)，所述X轴滚珠丝杆(41)的一端与所述第二电机(42)的动力输出轴连接，所述第二电机(42)用于驱动所述X轴滚珠丝杆(41)旋转；
所述X轴滚珠丝杆(41)上螺纹连接有第二螺母，所述X轴滚珠丝杆(41)旋转以带动所述第二螺母沿X轴方向直线运动，且所述第二螺母连接有所述Y轴直线模组(5)。
5.根据权利要求1所述的双平台3D打印设备，其特征在于，所述Y轴直线模组(5)包括Y轴滚珠丝杆(51)和第三电机(52)，所述Y轴滚珠丝杆(51)的一端与所述第三电机(52)的动力输出轴连接，所述第三电机(52)用于驱动所述Y轴滚珠丝杆(51)旋转；
所述Y轴滚珠丝杆(51)的两端分别螺纹连接有一个第三螺母(53)，所述Y轴滚珠丝杆(51)旋转以带动所述第三螺母(53)沿Y轴方向直线运动，且所述第三螺母(53)上连接有所述打印头模组(6)。
6.根据权利要求1所述的双平台3D打印设备，其特征在于，所述打印头模组(6)包括出料头(61)，所述出料头(61)上设置有加热组件(62)，所述加热组件(62)与所述出料头(61)之间形成有用于输送打印材料的输送管道(63)，所述输送管道(63)远离所述出料头(61)的一端设置有驱动件(64)，所述驱动件(64)用于驱动打印材料沿所述输送管道(63)输送；
所述输送管道(63)上在加热组件(62)与所述驱动件(64)之间还设置有散热圈(65)，所述散热圈(65)套设于所述输送管道(63)外。
7.根据权利要求6所述的双平台3D打印设备，其特征在于，所述驱动件(64)为第四电机，所述第四电机动力输出轴连接有齿轮(66)，所述齿轮(66)的一侧设置有轴承(67)，打印材料的相对两侧分别与所述齿轮(66)和所述轴承(67)相抵；所述第四电机用于驱动所述齿轮(66)转动，以推动打印材料沿Z轴方向运动。
8.根据权利要求1所述的双平台3D打印设备，其特征在于，还包括两个用于对所述打印头模组(6)进给打印材料的放料盘(7)，所述放料盘(7)和所述打印头模组(6)一一对应，两个所述放料盘(7)均安装于所述架体(1)的顶面。
9.一种双平台3D打印方法，采用权利要求1至8所述的双平台3D打印设备实现，其特征在于，包括：
第一步骤，根据待打印的产品的形状和尺寸，预先建立打印材料的喷涂轨迹；根据所述打印材料的喷涂轨迹，以生成所述双平台3D打印设备的运行指令；
第二步骤，所述双平台3D打印设备根据所述运行指令运行，使所述Z轴直线模组(2)推动两个所述打印平台(3)同步沿Z轴方向运动，所述X轴直线模组(4)推动两个所述打印头模组(6)同步沿X轴方向运动，所述Y轴直线模组(5)推动两个所述打印头模组(6)同步沿Y轴方向运动；同时，两个所述打印头对所述打印平台(3)进行喷涂打印材料；以生成两个具有预设形状和尺寸的3D打印产品初胚；
第三步骤，对所述3D打印产品初胚进行表面光滑处理和上色处理，获得完整的3D打印产品。
10.根据权利要求9所述的双平台3D打印方法，其特征在于，所述3D打印产品初胚包括内壁和外壁，所述打印头模组(6)在单位时间内对内壁喷涂打印材料的挤出量为对外壁喷涂打印材料的挤出量的两倍。
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