CN112277309A - 一种飞行式3d打印机 - Google Patents

Abstract

一种飞行式3D打印机，包括无人机，所述无人机内设有三轴定位模块；所述无人机左侧设有一3D打印装置；所述无人机右侧设有一喷涂装置；所述无人机下表面设有一表面抛光装置。本发明的飞行式3D打印机能够不受自身体积的限制打印出各种体积的产品，且能够在完成3D打印后对产品进行其他后期加工。

Description

一种飞行式3D打印机

技术领域

本发明涉及一种3D打印机，特别是一种飞行式3D打印机。

背景技术

3D打印机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设备，而传统3D打印机均是置于桌面上或地面上的盒装设备，打印出的产品的体积更是会受到3D打印机本身体积大小的限制，若是需要打印出更大体积的产品，则需要配置体积更大的3D打印机，灵活性极差，且打印不同体积的产品，需要采用不同体积的3D打印机，导致打印成本极高，传统3D打印机只具有3D打印的单一功能，打印出产品后，若要对产品进行表面处理、喷涂等后期加工，则需要借助其他设备，极为麻烦。

发明内容

本发明要解决现有的技术问题是提供一种飞行式3D打印机，它能够不受自身体积的限制打印出各种体积的产品，且能够在完成3D打印后对产品进行其他后期加工。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

本发明公开一种飞行式3D打印机，包括无人机，其特征在于：所述无人机内设有三轴定位模块；所述无人机左侧设有一3D打印装置；所述无人机右侧设有一喷涂装置；所述无人机下表面设有一表面抛光装置。

所述3D打印装置包括设于无人机左侧侧壁上的3D打印料筒；所述3D打印料筒前端下表面设有一引线孔；所述无人机前端下表面左侧设有一3D打印支架；所述3D打印支架前端设有一下固定座；所述下固定座上方设有一上固定座；所述上固定座右侧侧壁设有一安装缺口；所述上固定座上表面设有一与安装缺口相贯通的上出料孔；所述下固定座下表面设有一3D打印头；所述3D打印头上设有一加热器；所述3D打印头通过一下出料孔与3D打印头相贯通，下出料孔与上出料孔同轴；所述上固定座、下固定座皆通过螺丝与一挤出电机相连接；所述挤出电机的电机轴左端设有一主动齿轮；所述安装缺口内设有一位于主动齿轮前侧的滚轮，滚轮与主动齿轮之间具有挤出通道；所述滚轮外周面设有一呈环形的导引槽；所述下固定座左侧设有一散热装置。

所述散热装置包括设于下固定座左侧的散热座；所述散热座上表面设有一散热板；所述散热板右侧侧壁与上固定座、下固定座紧贴，散热板左侧侧壁设有若干均匀分布的散热槽；所述散热板左侧设有一散热风扇，散热风扇与散热板之间通过螺钉固定。

所述上固定座后端上表面设有一沉孔，上固定座后端下表面设有一与沉孔相贯通的通孔，通孔直径小于沉孔直径；所述下固定座上表面设有一与通孔同轴的螺孔；一调节螺栓下端向下穿过通孔并螺接于螺孔内，调节螺栓的头部位于沉孔内；所述上固定座下表面与下固定座上表面之间设有一套于调节螺栓外的弹簧。

所述3D打印料筒前后两侧内壁中心设有固定轴头；所述3D打印料筒内设有一收卷轮；所述收卷轮外周面设有一呈环形的收卷槽；所述收卷轮前后两侧内壁中心设有一旋转孔，固定轴头位于旋转孔内；所述3D打印料筒左侧侧壁设有一开口；所述开口处设有与其相匹配的盖板；所述盖板上端两侧通过铰接轴与开口上端相铰接；所述盖板下端内壁中心设有一嵌块；所述开口下端设有与嵌块相匹配的嵌槽。

所述3D打印料筒上表面设有一左提手。

所述喷涂装置包括设于无人机右侧侧壁上的涂料筒；所述涂料筒后侧侧壁设有一输气管；所述无人机内设有与输气管相连接的高压气源；所述输气管通过一进气孔与涂料筒内部空间相贯通；所述进气孔上侧内壁铰接有一单向板；所述进气孔下侧内壁设有一限位块，限位块与单向板下端后侧侧壁相贴合；所述涂料筒上表面后侧设有一进气气缸；所述涂料筒上表面后侧设有一与进气气缸位置相对应的后升降孔；所述进气气缸的活塞杆下端向下穿过后升降孔并设有一将进气孔前端孔口堵塞密封的进气启闭件；所述涂料筒前端下表面设有一喷料孔；所述无人机前端下表面右侧设有一喷涂支架；所述喷涂支架前端设有一雾化喷头；所述雾化喷头通过一喷涂管与喷料孔相贯通；所述涂料筒上表面前侧设有喷涂气缸；所述涂料筒上表面前侧设有一与喷涂气缸位置相对应的前升降孔；所述喷涂气缸的活塞杆下端向下穿过前升降孔并设有一将喷料孔上端孔口堵塞密封的喷涂启闭件；所述涂料筒外壁设有一与其内部空间相贯通的加料孔；所述加料孔内螺接有一密封堵头。

所述前升降孔内壁、后升降孔内壁皆设有若干呈纵向均匀分布的密封槽；所述密封槽内设有与其相匹配的密封圈。

所述涂料筒上表面设有一右提手。

所述表面抛光装置包括设于无人机下表面的旋转电机；所述旋转电机的电机轴下端设有一旋转头；所述旋转头外周面一侧设有一延长臂；所述延长臂端部设有一抛光电机；所述抛光电机的电机轴下端设有一抛光头。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，采用本发明结构的飞行式3D打印机可通过无人机飞行来3D打印工作，因此整个3D打印过程完全不受空间限制，能够利用三轴定位模块直接在空间建立坐标，无人机能够飞行至每一个空间坐标上完成打印动作，从而使3D打印机能够不受自身体积限制打印出各种体积的产品，且在完成3D打印后，能够直接利用表面抛光装置对3D产品进行抛光处理，利用喷涂装置对3D产品进行喷涂处理，完成原本需要借助其他加工设备才能完成的后期加工工作，实现多功能合一的效果，不仅能够有效提高加工效率，且能够有效解决加工成本。

附图说明

图1是本发明飞行式3D打印机的结构示意图；

图2是本发明3D打印机的局部的结构示意图；

图3是3D打印装置的结构示意图；

图4是挤出电机的结构示意图；

图5是3D打印料筒的剖面图；

图6是涂料筒的剖面图。

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详细的说明：

请参阅图1至图6，本发明提供本发明公开一种飞行式3D打印机，包括无人机1，所述无人机1内设有三轴定位模块；所述无人机1左侧设有一3D打印装置2；所述无人机1右侧设有一喷涂装置3；所述无人机1下表面设有一表面抛光装置4。

所述3D打印装置2包括设于无人机左侧侧壁上的3D打印料筒5；所述3D打印料筒5前端下表面设有一引线孔6；所述无人机1前端下表面左侧设有一3D打印支架7；所述3D打印支架7前端设有一下固定座8；所述下固定座8上方设有一上固定座9；所述上固定座9右侧侧壁设有一安装缺口10；所述上固定座9上表面设有一与安装缺口10相贯通的上出料孔11；所述下固定座8下表面设有一3D打印头12；所述3D打印头12上设有一加热器13；所述3D打印头12通过一下出料孔14与3D打印头12相贯通，下出料孔14与上出料孔11同轴；所述上固定座9、下固定座8皆通过螺丝1501与一挤出电机15相连接；所述挤出电机15的电机轴左端设有一主动齿轮16；所述安装缺口10内设有一位于主动齿轮16前侧的滚轮17，滚轮17与主动齿轮16之间具有挤出通道18；所述滚轮17外周面设有一呈环形的导引槽19；所述下固定座8左侧设有一散热装置20。

所述散热装置20包括设于下固定座左侧的散热座21；所述散热座21上表面设有一散热板22；所述散热板22右侧侧壁与上固定座9、下固定座8紧贴，散热板22左侧侧壁设有若干均匀分布的散热槽23；所述散热板22左侧设有一散热风扇24，散热风扇24与散热板22之间通过螺钉2401固定。

所述上固定座9后端上表面设有一沉孔25，上固定座9后端下表面设有一与沉孔25相贯通的通孔26，通孔26直径小于沉孔25直径；所述下固定座8上表面设有一与通孔26同轴的螺孔27；一调节螺栓28下端向下穿过通孔26并螺接于螺孔27内，调节螺栓28的头部位于沉孔25内；所述上固定座9下表面与下固定座8上表面之间设有一套于调节螺栓28外的弹簧29。

所述3D打印料筒5前后两侧内壁中心设有固定轴头30；所述3D打印料筒5内设有一收卷轮31；所述收卷轮31外周面设有一呈环形的收卷槽32；所述收卷轮31前后两侧内壁中心设有一旋转孔33，固定轴头30位于旋转孔33内；所述3D打印料筒5左侧侧壁设有一开口34；所述开口34处设有与其相匹配的盖板35；所述盖板35上端两侧通过铰接轴36与开口34上端相铰接；所述盖板35下端内壁中心设有一嵌块37；所述开口34下端设有与嵌块相匹配的嵌槽38。

所述3D打印料筒5上表面设有一左提手39。

所述喷涂装置3包括设于无人机1右侧侧壁上的涂料筒40；所述涂料筒40后侧侧壁设有一输气管41；所述无人机1内设有与输气管41相连接的高压气源；所述输气管41通过一进气孔42与涂料筒40内部空间相贯通；所述进气孔42上侧内壁铰接有一单向板43；所述进气孔42下侧内壁设有一限位块44，限位块44与单向板43下端后侧侧壁相贴合；所述涂料筒40上表面后侧设有一进气气缸45；所述涂料筒40上表面后侧设有一与进气气缸45位置相对应的后升降孔46；所述进气气缸45的活塞杆4501下端向下穿过后升降孔46并设有一将进气孔42前端孔口堵塞密封的进气启闭件47；所述涂料筒40前端下表面设有一喷料孔48；所述无人机1前端下表面右侧设有一喷涂支架49；所述喷涂支架49前端设有一雾化喷头50；所述雾化喷头50通过一喷涂管51与喷料孔48相贯通；所述涂料筒40上表面前侧设有喷涂气缸52；所述涂料筒40上表面前侧设有一与喷涂气缸52位置相对应的前升降孔53；所述喷涂气缸52的活塞杆5201下端向下穿过前升降孔53并设有一将喷料孔48上端孔口堵塞密封的喷涂启闭件54；所述涂料筒40外壁设有一与其内部空间相贯通的加料孔55；所述加料孔55内螺接有一密封堵头56。

所述前升降孔53内壁、后升降孔46内壁皆设有若干呈纵向均匀分布的密封槽57；所述密封槽57内设有与其相匹配的密封圈58。

所述涂料筒40上表面设有一右提手59。

所述表面抛光装置4包括设于无人机1下表面的旋转电机60；所述旋转电机60的电机轴下端设有一旋转头61；所述旋转头61外周面一侧设有一延长臂62；所述延长臂62端部设有一抛光电机63；所述抛光电机63的电机轴下端设有一抛光头64。

本发明的使用方法如下：

3D打印材料呈线状，在进行3D打印工作之前，可先打开盖板35，然后将3D打印料线65收卷于收卷轮31的收卷槽32内，然后将3D打印料线65未固定的一端端部通过引线孔6穿出至3D打印料筒5外，3D打印料线65该端端部从引线孔6穿出后，再依次穿过上出料孔11、主动齿轮16与滚轮17之间的挤出通道18、下出料孔14并穿入至3D打印头12内，此刻的3D打印料线65处于挤出通道18的部位左侧嵌于滚轮17的导引槽19内，右侧与主动齿轮16的齿相接触，当挤出电机15运行时，挤出电机15的电机轴端部则会带动主动齿轮16旋转，从而利用主动齿轮16上的齿带动3D打印料线65顺着滚轮的导引槽19轨迹向下不断输送，如此使3D打印头12在3D打印时能够源源不断的将料打出。

需要使用飞行式3D打印机时，可先利用三轴定位模块建立空间坐标，最终飞行式3D打印机则会在依序的飞行在每一个空间坐标上，在飞行的同时，飞行式3D打印机则会利用3D打印头完成每一个打印工序，当飞行式3D打印机使用时，无人机1在螺旋桨的带动下升空，并在三轴定位模块的作用下飞行至实际所需的空间坐标上，三轴定位模块是一种成熟的空间定位模块，能够在市场购买所得，此时挤出电机15启动，当挤出电机15启动时，挤出电机15的电机轴则会通过主动齿轮16带动3D打印料线65不断向着3D打印头12输送，而3D打印料线65在进入3D打印头12后，加热器13则会直接对这部分3D打印料线65加热软化，最终从3D打印头12的嘴口流出至实际所需的位置上，并在该位置上再次固化成型，在3D打印料线65不断输送过程中，收卷轮31则会以固定轴头30为中心发生旋转，使收卷于收卷槽32内的3D打印料线65能够在不缠绕打结的情况下顺畅的向着3D打印头12方向输送，保证3D打印工作的顺利进行。

在完成3D打印工作后，则可通过表面抛光装置对3D产品进行表面抛光处理，此时可再次利用三轴定位模块对无人机1的飞行轨迹进行定点，使无人机1在运行时，表面抛光装置4能够同时进行表面抛光工作，表面抛光装置4运行时，抛光电机63的电机轴带动抛光头不断旋转，当抛光头64接触到3D产品表面时，抛光头64则能够不断对3D产品表面打磨，起到抛光的效果，而抛光头64所在的角度需要调节时，旋转电机60的电机轴则会带动旋转头61旋转，当旋转头61旋转时，旋转头61则会通过延长臂62带动抛光电机63进行旋转，从而实现抛光头64的角度调节。

当3D产品抛光完成后，便可进行喷涂工作，此时无人机1则会在飞行的同时利用喷涂装置对3D产品进行喷涂，利用喷涂装置3进行喷涂工作时，进气气缸45启动，进气气缸45的活塞杆4501则会带动进气启闭件47上移，此时进气启闭件47不再将进气孔42前端孔口堵塞密封，高压气源内的高压气体则会顺着输气管41进入至进气孔42内，并将铰接于进气孔42内的单向板43向前推动，此刻单向板43以自身铰接点为中心向上摆动，高压气体能够顺利通过进气孔42并进入至涂料筒40，随着高压气体进入至涂料筒40内，涂料筒40内的气压上升，与此同时，喷涂气缸52的活塞杆5201带动喷涂启闭件54上移，当喷涂启闭件54上移时，喷料孔48上端孔口不再被喷涂启闭件54堵塞密封，涂料筒40内的涂料则会在不断升高的压力作用下进入至出料孔内，并顺着喷涂管51进入至雾化喷头50内，最终通过雾化喷头50雾化喷出至3D产品上，完成喷涂动作。

在喷涂过程中，单向板43能够起到防涂料倒流的情况，一旦涂料筒40内的涂料发生倒流，通过进气孔42前端孔口进入至进气孔42内的涂料则会向后推动单向板43，而限位块44与单向板43下端后侧侧壁相贴合，限位块44的存在能够有效限制单向板43在将进气孔42封闭后继续向后摆动，保证单向板43能够在涂料倒流时起到封闭进气孔42的效果，如此实现防倒流效果，而在喷涂工作完成后，则可启动进气气缸45与喷涂气缸52，进气气缸45的活塞杆则会带动进气启闭件47下移再次将进气孔42堵塞密封，将高压气源与涂料筒40内部空间分隔开，喷涂气缸52的活塞杆则会带动喷涂启闭件54下移将喷料孔堵塞密封，避免涂料筒40内的涂料继续向外界输送。

综上所述可知，本发明可通过无人机1飞行来3D打印工作，因此整个3D打印过程完全不受空间限制，能够利用三轴定位模块直接在空间建立坐标，无人机能够飞行至每一个空间坐标上完成打印动作，从而使3D打印机能够不受自身体积限制打印出各种体积的产品，且在完成3D打印后，能够直接利用表面抛光装置4对3D产品进行抛光处理，利用喷涂装置3对3D产品进行喷涂处理，完成原本需要借助其他加工设备才能完成的后期加工工作，实现多功能合一的效果，不仅能够有效提高加工效率，且能够有效解决加工成本。

散热装置20包括设于下固定座左侧的散热座21，散热座21上表面设有散热板22，散热板22右侧侧壁与上固定座9、下固定座8紧贴，散热板22左侧侧壁设有若干均匀分布的散热槽23，散热槽23的存在能够有效增加散热面积，当加热器13产生的热量传递至散热板22上时，散热槽23的存在能够有效加快散热速度，且散热板22左侧设有散热风扇24，散热风扇24与散热板22之间通过螺钉固定，当散热风扇24运行时，散热风扇24旋转的风叶能够更快的带走热量，进一步提高散热效果。

上固定座9后端上表面设有沉孔25，上固定座9后端下表面设有与沉孔25相贯通的通孔26，通孔26直径小于沉孔25直径，下固定座8上表面设有与通孔同轴的螺孔27，一调节螺栓28下端向下穿过通孔26并螺接于螺孔27内，调节螺栓28的头部位于沉孔25内，上固定座9下表面与下固定座8上表面之间设有套于调节螺栓外的弹簧29，在实际使用过程中，主动齿轮16与滚轮17的尺寸并非恒定不变的，当主动齿轮16与滚轮17的尺寸变化时，为了保证主动齿轮16与滚轮17能够顺利安装，则需要调整上固定座9与下固定座8之间的间距，调节间距时，只需旋动调节螺栓28即可，调节螺栓28螺接于螺孔27内的部位越短，上固定座9与下固定座8之间的间距越大，而弹簧29的存在能够保证调节间距时始终有一股力对上固定座9上顶，避免上固定座9下落。

3D打印料筒5左侧侧壁设有开口34，开口34处设有与其相匹配的盖板35，盖板35上端两侧通过铰接轴36与开口34上端相铰接，盖板35下端内壁中心设有嵌块37，开口34下端设有与嵌块相匹配的嵌槽38，盖板35的存在能够对开口34进行启闭，当3D打印料筒5内的3D打印料线65使用完后，则可开启盖板35，重新在收卷轮31上的收卷槽32内收卷新的3D打印料线，以供新一轮的3D打印工作的进行。

涂料筒40外壁设有与其内部空间相贯通的加料孔55，加料孔55内螺接有密封堵头56，当涂料筒40内的涂料使用完后，则可旋出密封堵头56，通过加料孔55往涂料筒40内添加新的涂料，调节完成后，再将密封堵头56旋紧于加料孔55内即可。

前升降孔53内壁、后升降孔46内壁皆设有若干呈纵向均匀分布的密封槽57，密封槽57内设有与其相匹配的密封圈58，密封圈58的存在能够有效提高前升降孔53与喷涂气缸52的活塞杆5201之间的密封性、后升降孔46与进气气缸45的活塞杆4501之间的密封性。

3D打印料筒5上表面设有左提手39，涂料筒40上表面设有右提手59，便于使用人员对飞行式3D打印机进行提动。

Claims (10)

1.一种飞行式3D打印机，包括无人机，其特征在于：所述无人机内设有三轴定位模块；所述无人机左侧设有一3D打印装置；所述无人机右侧设有一喷涂装置；所述无人机下表面设有一表面抛光装置。

2.根据权利要求1所述的一种飞行式3D打印机，其特征在于：所述3D打印装置包括设于无人机左侧侧壁上的3D打印料筒；所述3D打印料筒前端下表面设有一引线孔；所述无人机前端下表面左侧设有一3D打印支架；所述3D打印支架前端设有一下固定座；所述下固定座上方设有一上固定座；所述上固定座右侧侧壁设有一安装缺口；所述上固定座上表面设有一与安装缺口相贯通的上出料孔；所述下固定座下表面设有一3D打印头；所述3D打印头上设有一加热器；所述3D打印头通过一下出料孔与3D打印头相贯通，下出料孔与上出料孔同轴；所述上固定座、下固定座皆通过螺丝与一挤出电机相连接；所述挤出电机的电机轴左端设有一主动齿轮；所述安装缺口内设有一位于主动齿轮前侧的滚轮，滚轮与主动齿轮之间具有挤出通道；所述滚轮外周面设有一呈环形的导引槽；所述下固定座左侧设有一散热装置。

3.根据权利要求2所述的一种飞行式3D打印机，其特征在于：所述散热装置包括设于下固定座左侧的散热座；所述散热座上表面设有一散热板；所述散热板右侧侧壁与上固定座、下固定座紧贴，散热板左侧侧壁设有若干均匀分布的散热槽；所述散热板左侧设有一散热风扇，散热风扇与散热板之间通过螺钉固定。

4.根据权利要求2所述的一种飞行式3D打印机，其特征在于：所述上固定座后端上表面设有一沉孔，上固定座后端下表面设有一与沉孔相贯通的通孔，通孔直径小于沉孔直径；所述下固定座上表面设有一与通孔同轴的螺孔；一调节螺栓下端向下穿过通孔并螺接于螺孔内，调节螺栓的头部位于沉孔内；所述上固定座下表面与下固定座上表面之间设有一套于调节螺栓外的弹簧。

5.根据权利要求2所述的一种飞行式3D打印机，其特征在于：所述3D打印料筒前后两侧内壁中心设有固定轴头；所述3D打印料筒内设有一收卷轮；所述收卷轮外周面设有一呈环形的收卷槽；所述收卷轮前后两侧内壁中心设有一旋转孔，固定轴头位于旋转孔内；所述3D打印料筒左侧侧壁设有一开口；所述开口处设有与其相匹配的盖板；所述盖板上端两侧通过铰接轴与开口上端相铰接；所述盖板下端内壁中心设有一嵌块；所述开口下端设有与嵌块相匹配的嵌槽。

6.根据权利要求5所述的一种飞行式3D打印机，其特征在于：所述3D打印料筒上表面设有一左提手。

7.根据权利要求1所述的一种飞行式3D打印机，其特征在于：所述喷涂装置包括设于无人机右侧侧壁上的涂料筒；所述涂料筒后侧侧壁设有一输气管；所述无人机内设有与输气管相连接的高压气源；所述输气管通过一进气孔与涂料筒内部空间相贯通；所述进气孔上侧内壁铰接有一单向板；所述进气孔下侧内壁设有一限位块，限位块与单向板下端后侧侧壁相贴合；所述涂料筒上表面后侧设有一进气气缸；所述涂料筒上表面后侧设有一与进气气缸位置相对应的后升降孔；所述进气气缸的活塞杆下端向下穿过后升降孔并设有一将进气孔前端孔口堵塞密封的进气启闭件；所述涂料筒前端下表面设有一喷料孔；所述无人机前端下表面右侧设有一喷涂支架；所述喷涂支架前端设有一雾化喷头；所述雾化喷头通过一喷涂管与喷料孔相贯通；所述涂料筒上表面前侧设有喷涂气缸；所述涂料筒上表面前侧设有一与喷涂气缸位置相对应的前升降孔；所述喷涂气缸的活塞杆下端向下穿过前升降孔并设有一将喷料孔上端孔口堵塞密封的喷涂启闭件；所述涂料筒外壁设有一与其内部空间相贯通的加料孔；所述加料孔内螺接有一密封堵头。

8.根据权利要求7所述的一种飞行式3D打印机，其特征在于：所述前升降孔内壁、后升降孔内壁皆设有若干呈纵向均匀分布的密封槽；所述密封槽内设有与其相匹配的密封圈。

9.根据权利要求1所述的一种飞行式3D打印机，其特征在于：所述涂料筒上表面设有一右提手。

10.根据权利要求1所述的一种飞行式3D打印机，其特征在于：所述表面抛光装置包括设于无人机下表面的旋转电机；所述旋转电机的电机轴下端设有一旋转头；所述旋转头外周面一侧设有一延长臂；所述延长臂端部设有一抛光电机；所述抛光电机的电机轴下端设有一抛光头。

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