CN113752547A - 一种用于3d打印的可调节方向的热压辊简易装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于3D打印的可调节方向的热压辊简易装置，包括打印机热床和打印喷头，所述打印喷头的侧部设置有方向调节装置，所述方向调节装置与压力调节装置连接，所述压力调节装置上设置有用以对所述打印机热床上的打印样件进行滚轧的压辊装置，所述压辊装置与温度控制装置相连接，所述打印喷头、方向调节装置、温度控制装置与控制系统连接，所述方向调节装置根据所述控制系统中打印喷头的运行轨迹而调整所述压力调节装置和压辊装置的位置及运行方向，从而达到压辊装置与打印喷头同步同方向后侧运行的目的。

Description

一种用于3D打印的可调节方向的热压辊简易装置
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，涉及一种用于3D打印的可调节方向的热压辊简易装置。
背景技术
熔融沉积(Fused Deposition Modelling，FDM)技术作为3D打印技术衍生出的一个重要分支，因其设备开发成本低、耗材选择广泛、控制技术开源等优势，在各行业都有所应用。与传统制造技术相比，增材制造技术可有效减少加工工序、缩短加工周期、节省加工材料、降低加工成本，尤其在成形大型复杂结构件上具有很大优势，因此被广泛应用于汽车制造、航空航天、生物医疗、轨道交通等重要领域。
但同时也因技术层面的问题，导致了3D打印样件成型精度低，打印过程引入气孔，层间粘结强度低，样件易翘曲等问题。为此，有中国专利申请公布号CN112873830A公开了一种可变形热压3D打印装置，在上述已知的热压装置中，热压装置是固定在喷头的一侧，只有喷头朝一个固定方向打印时，热压装置才有效，而3D打印喷头的运动方向及运行轨迹是灵活多变的，不会只朝一个方向打印，所以上述专利中未能解决此问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的上述不足和缺陷，提供一种用于3D打印的可调节方向的热压辊简易装置，以解决上述问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种用于3D打印的可调节方向的热压辊简易装置，包括打印机热床和打印喷头，所述打印喷头的侧部设置有方向调节装置，所述方向调节装置与压力调节装置连接，所述压力调节装置上设置有用以对所述打印机热床上的打印样件进行滚轧的压辊装置，所述压辊装置与温度控制装置相连接，所述打印喷头、方向调节装置、温度控制装置与控制系统连接，所述方向调节装置根据所述控制系统中打印喷头的运行轨迹而调整所述压力调节装置和压辊装置的位置及运行方向，从而达到压辊装置与打印喷头同步同方向后侧运行的目的。
在本发明的一个优选实施例中，所述方向调节装置包括轴承、转向摇杆和转动电机，所述轴承的内圈固定在所述打印喷头上，所述轴承外圈周向设置有齿结构，所述转向摇杆的一端固定在所述齿结构上，另一端与所述压力调节装置连接，所述转动电机通过固定架安装在所述打印喷头上，所述转动电机的输出端设置有与所述齿结构啮合的转动齿轮，所述转动电机与所述控制系统连接。
在本发明的一个优选实施例中，所述压力调节装置包括弹簧，所述弹簧的一端与所述转向摇杆连接，另一端与所述压辊装置连接。
在本发明的一个优选实施例中，所述压力调节装置使得压辊装置对打印样件的滚轧力度包括但不限于0.3N、0.5N、0.7N、1.0N。
在本发明的一个优选实施例中，所述压辊装置包括压辊，所述压辊的外表面设置有打印机热床表面相同的几何结构。
在本发明的一个优选实施例中，所述几何结构包括网格凹凸结构。
在本发明的一个优选实施例中，所述压辊包括铝基板材质内层和硅晶玻璃材质外表面。
在本发明的一个优选实施例中，所述温度控制装置包括温度传感器、信息采集及温控单元组成，温度信息采集用于收集温度传感器温度信号，并由所述控制系统控制温控单元以调节温度，所述温控单元包括加热棒加热或红外加热或电磁加热或气体加热或液体加热。
在本发明的一个优选实施例中，所述打印喷头包括熔融沉积式热塑性材料的挤出头或者水泥油墨的挤出头。
在本发明的一个优选实施例中，所述打印喷头的打印材料包括聚乳酸、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、聚碳酸酯、尼龙、石蜡、聚己内酯、聚苯硫醚。
由于采用了如上的技术方案，本发明的有益效果如下：
1、本发明中的压辊装置可以随时转换方向，能够与3D打印喷头轨迹相匹配，不受打印方向的限制，能够达到一边打印一边滚轧的效果；
2、本发明中的压辊装置与温度控制装置连接，调节压辊装置的温度与打印机热床温度一致，解决热塑性材料的翘曲问题；
3、本发明中的压辊装置具有模块化，通过调整压力调节装置调节压辊装置压力，可以适应不同的3D打印材料，安全可靠，适用范围广。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。
实施例1
参见图1所示的一种用于3D打印的可调节方向的热压辊简易装置，包括打印机热床100、打印喷头200、方向调节装置300、压力调节装置400、压辊装置500、温度控制装置600和控制系统700，打印喷头200、方向调节装置300、温度控制装置600与控制系统700连接。
本实施例中的打印喷头200是熔融沉积式热塑性材料的挤出头，打印材料包括聚乳酸(PLA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)、尼龙、石蜡、聚己内酯(PCL)、聚苯硫醚(PPS)，此处的打印材料为热塑性ABS塑料，打印机热床100选取80℃。
方向调节装置300包括轴承310、转向摇杆320和转动电机330，轴承310的内圈固定在打印喷头200上，轴承310外圈周向设置有齿结构311，转向摇杆320的一端固定在齿结构311上，另一端与压力调节装置400连接，转动电机330通过固定架340安装在打印喷头200上，转动电机330的输出端设置有与齿结构311啮合的转动齿轮331，转动电机330与控制系统700连接。控制系统700与打印算法相匹配，当需要转向摇杆320转向时，控制系统700驱动转动电机330的输出端转动，通过转动齿轮331带动轴承310外圈转动，进而带动转向摇杆320转向，改变压辊装置500的位置，以达到转向摇杆320带动压辊装置500随喷头打印方向的改变而随时做出转向的目的。
压力调节装置400与压辊装置500连接，压辊装置500用以对打印机热床100上的打印样件10进行滚轧，压辊装置500与温度控制装置600相连接。本实施例中的温度控制装置600使得压辊装置500与打印机热床100温度一致，均为80℃，解决热塑性材料的翘曲问题，从而保证样件的平整性。温度控制装置600包括温度传感器、信息采集及温控单元组成，温度信息采集用于收集温度传感器温度信号，并由控制系统控制温控单元以调节温度，温控单元包括加热棒加热或红外加热或电磁加热或气体加热或液体加热。
压力调节装置400包括弹簧座410和设置在弹簧座410内的弹簧420，弹簧420的一端与转向摇杆320连接，另一端与压辊装置500连接。弹簧420使得压辊装置500对打印样件10的滚轧力度包括但不限于0.3N、0.5N、0.7N、1.0N，本实施例中的压辊装置500对打印样件100的滚轧力度为0.3N。
压辊装置500包括压辊510，压辊510的外表面设置有打印机热床200表面相同的几何结构，本实施例中的几何结构包括网格凹凸结构511，避免压辊510对打印材料的过度黏连。压辊510包括铝基板材质内层和硅晶玻璃材质外表面，铝基板材质内层能够快速被加热。
本实施例的工作原理如下：
当打印喷头200按照设计轨迹运行时，带动轴承310一起运动，同时转向摇杆320根据轨迹方向调整下方的压力调节装置400、压辊装置500的位置及运行方向，从而达到压辊装置500与打印喷头200同步同方向后侧运行的目的。与此同时，压力调节装置400对压辊装置500施加一定的压力，使得压辊装置500将已打印材料挤压密实，排除打印引入的大气孔，并增强层间粘结强度，温度控制装置600对压辊装置500加热，使得压辊装置500表面温度达到打印机热床100表面温度，从而减小材料的翘曲。
实施例2
本实施例与实施例1的总体实施方式相似，其区别在于：打印喷头200换作水泥基材料的挤出头，压力调节装置400的压力大小为1.0N，此处打印机热床100及压辊装置500均不需要加热，室温即可。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种用于3D打印的可调节方向的热压辊简易装置，包括打印机热床和打印喷头，其特征在于，所述打印喷头的侧部设置有方向调节装置，所述方向调节装置与压力调节装置连接，所述压力调节装置上设置有用以对所述打印机热床上的打印样件进行滚轧的压辊装置，所述压辊装置与温度控制装置相连接，所述打印喷头、方向调节装置、温度控制装置与控制系统连接，所述方向调节装置根据所述控制系统中打印喷头的运行轨迹而调整所述压力调节装置和压辊装置的位置及运行方向，从而达到压辊装置与打印喷头同步同方向后侧运行的目的。
2.如权利要求1所述的一种用于3D打印的可调节方向的热压辊简易装置，其特征在于，所述方向调节装置包括轴承、转向摇杆和转动电机，所述轴承的内圈固定在所述打印喷头上，所述轴承外圈周向设置有齿结构，所述转向摇杆的一端固定在所述齿结构上，另一端与所述压力调节装置连接，所述转动电机通过固定架安装在所述打印喷头上，所述转动电机的输出端设置有与所述齿结构啮合的转动齿轮，所述转动电机与所述控制系统连接。
3.如权利要求1所述的一种用于3D打印的可调节方向的热压辊简易装置，其特征在于，所述压力调节装置包括弹簧，所述弹簧的一端与所述转向摇杆连接，另一端与所述压辊装置连接。
4.如权利要求3所述的一种用于3D打印的可调节方向的热压辊简易装置，其特征在于，所述压力调节装置使得压辊装置对打印样件的滚轧力度包括但不限于0.3N、0.5N、0.7N、1.0N。
5.如权利要求1所述的一种用于3D打印的可调节方向的热压辊简易装置，其特征在于，所述压辊装置包括压辊，所述压辊的外表面设置有打印机热床表面相同的几何结构。
6.如权利要求5所述的一种用于3D打印的可调节方向的热压辊简易装置，其特征在于，所述几何结构包括网格凹凸结构。
7.如权利要求5所述的一种用于3D打印的可调节方向的热压辊简易装置，其特征在于，所述压辊包括铝基板材质内层和硅晶玻璃材质外表面。
8.如权利要求1所述的一种用于3D打印的可调节方向的热压辊简易装置，其特征在于，所述温度控制装置包括温度传感器、信息采集及温控单元组成，温度信息采集用于收集温度传感器温度信号，并由所述控制系统控制温控单元以调节温度，所述温控单元包括加热棒加热或红外加热或电磁加热或气体加热或液体加热。
9.如权利要求1所述的一种用于3D打印的可调节方向的热压辊简易装置，其特征在于，所述打印喷头包括熔融沉积式热塑性材料的挤出头或者水泥油墨的挤出头。
10.如权利要求9所述的一种用于3D打印的可调节方向的热压辊简易装置，其特征在于，所述打印喷头的打印材料包括聚乳酸、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、聚碳酸酯、尼龙、石蜡、聚己内酯、聚苯硫醚。
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