CN114905740A - 一种3d打印装置及其打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印装置，包括底座，所述底座的上侧固定连接有支撑柱，所述支撑柱的外侧滑动套设有打印座，所述打印座的内侧设置有打印托板，所述支撑柱的上端固定连接有上架，所述上架的内侧设置有打印机构，所述底座的中部设置有冷却机构，所述冷却机构包括开设在底座内部的冷却通气孔和设置在底座下侧的散热箱，所述散热箱的一端设置有散热风扇；通过设计的冷却机构，在使用时通过散热风扇和散热管配合压缩泵对吸热介质循环散热降温，然后通过冷却风扇的运行使空气经过吸热管进行降温，降温后的空气吹向打印座，从而快速进行降温，从而保证打印的物品底部快速降温，避免物品底部不能及时冷却成型而出现受力变形的现象。

Description

一种3D打印装置及其打印方法

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印装置及其打印方法。

背景技术

3D打印即快速成型技术的一种，又称增材制造。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。三维打印的设计过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器，其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。

现有的3D打印装置在开始打印时会出现不能有效的快速冷却，从而导致在打印时出现打印成型的物品出现底部支撑歪斜的现象，并在使用时需要移动装置，由于体积过大而出现不好移动的问题，为此我们提出一种3D打印装置及其打印方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D打印装置及其打印方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种3D打印装置，包括底座，所述底座的上侧固定连接有支撑柱，所述支撑柱的外侧滑动套设有打印座，所述打印座的内侧设置有打印托板，所述支撑柱的上端固定连接有上架，所述上架的内侧设置有打印机构，所述底座的中部设置有冷却机构，所述冷却机构包括开设在底座内部的冷却通气孔和设置在底座下侧的散热箱，所述散热箱的一端设置有散热风扇，所述散热箱的内部设置有散热管，所述散热管的一端连接有压缩泵，所述冷却通气孔的内部设置有吸热管，所述吸热管的一端与压缩泵连接，所述吸热管的另一端与散热管通过膨胀阀连通，所述底座的内部对应吸热管的位置设置有冷却风扇，且冷却风扇位于打印座的下方。

优选的，所述吸热管和散热管的内侧均设置有内导向杆，所述内导向杆的外表面固定连接有导向螺旋片，且导向螺旋片支撑在吸热管和散热管内壁上，所述吸热管和散热管的外表面均设置有散热片。

优选的，所述底座和上架的一侧设置有升降直线导轨，所述升降直线导轨通过一侧的滑座与打印座滑动连接。

优选的，所述打印座的内侧开设有托槽，所述打印托板卡合在托槽内侧，所述托槽的底部设置有导热石墨片，所述导热石墨片贴合在打印托板的下表面，所述导热石墨片的下侧设置有导热碳纤维片。

优选的，所述打印座的边缘设置有导气孔，且导气孔设置为倾斜状。

优选的，所述打印机构包括固定安装在上架一端的纵向直线导轨、滑动安装在上架内侧和纵向直线导轨上的横向直线导轨，所述横向直线导轨的下侧通过滑座滑动连接有打印喷嘴，所述打印喷嘴与打印机送料机构连接。

优选的，所述打印座的四角处设置有压片，所述压片的一端与打印座通过阻尼转轴转动连接，所述压片的另一端压在打印托板的四角处。

优选的，所述底座的下表面两端固定连接有支撑板，所述支撑板的内侧设置有移动机构，所述移动机构包括通过轴承转动安装在支撑板内侧的调节螺杆和滑动安装在支撑板内部的调节滑板，所述调节滑板的下侧两端设置有移动轮，所述调节滑板的两端转动连接有调节顶板，所述调节顶板的一端转动连接有调节螺母，所述调节螺母套设在调节螺杆上，所述调节螺杆的一端穿过支撑板并固定连接有转轮。

优选的，所述调节螺杆的两端均套设有调节螺母，且两个调节螺母对称安装在调节螺杆上，所述调节螺杆两端的螺旋方向相反。

一种3D打印装置的打印方法，包括以下步骤：

S1、先把准备好的打印托板放置在托槽内，通过转动压片压在打印托板上固定，同时导热石墨片贴合在打印托板的底部，然后通过升降直线导轨驱动打印座沿着支撑柱上升靠近打印机构；

S2、在打印座通过升降直线导轨上升前，通过压缩泵运行使介质在散热管和吸热管内流通，冷却风扇运行使空气从吸热管的表面经过，通过吸热管对空气热量吸收，然后吹向打印座处，而吸热后的介质通过膨胀阀进入散热管内，同时散热风扇运行使空气从散热管上经过把热量带走进行散热；

S3、吹向打印座的冷气，通过导热碳纤维片和导热石墨片的导热对打印托板的热量吸收，在打印时横向直线导轨和纵向直线导轨配合带动打印喷嘴喷出物料在打印托板上，通过冷却后的打印托板快速吸热进行凝固，避免没有冷却下来物料出现倾斜的现象；

S4、在打印好一层后，升降直线导轨带动打印座下降，继续打印第二层，同时冷却风扇持续运行向打印座处吹冷风，冷风通过导热碳纤维片和导热石墨片对打印托板吸热，同时通过打印座上的导气孔向打印托板上打印的物料吹冷气散热，然后一层层打印直至成型即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.通过设计的冷却机构，在使用时通过散热风扇和散热管配合压缩泵对吸热介质循环散热降温，然后通过冷却风扇的运行使空气经过吸热管进行降温，降温后的空气吹向打印座，从而快速进行降温，从而保证打印的物品底部快速降温，避免物品底部不能及时冷却成型而出现受力变形的现象。

2.通过设计的导热石墨片和导热碳纤维片，在使用时配合导热石墨片的水平导热作用，使打印物品的热量通过升降直线导轨传递后在导热石墨片上水平散开，然后通过导热碳纤维片快速向外散热，从而配合冷却机构快速降温。

3.通过设计的移动机构，在使用时通过转动转轮带动调节螺杆转动，从而使调节螺杆驱动调节螺母移动，使调节螺母带动调节顶板上端移动，而调节顶板的下端顶动调节滑板和移动轮滑动，使移动轮从支撑板内滑出，从而通过移动轮移动装置，在使用时可以收起移动轮通过支撑板支撑使用，在使用时更加稳定，避免出现移动轮支撑地面发生晃动的现象。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的冷却机构结构示意图；

图3为本发明的吸热管结构示意图；

图4为本发明的图1中A处放大结构示意图；

图5为本发明的打印机构结构示意图；

图6为本发明的图1中B处放大结构示意图；

图中：1、底座；2、支撑柱；3、打印座；4、升降直线导轨；5、上架；6、打印机构；7、打印托板；8、冷却机构；9、移动机构；10、支撑板；11、冷却风扇；12、吸热管；13、冷却通气孔；14、散热箱；15、散热管；16、压缩泵；17、散热风扇；18、内导向杆；19、导向螺旋片；20、散热片；21、托槽；22、导热石墨片；23、导热碳纤维片；24、横向直线导轨；25、打印喷嘴；26、纵向直线导轨；27、移动轮；28、调节滑板；29、调节螺杆；30、调节顶板；31、调节螺母；32、转轮。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1至图6，本发明提供一种技术方案：一种3D打印装置，包括底座1，底座1的上侧固定连接有支撑柱2，支撑柱2的外侧滑动套设有打印座3，打印座3的内侧设置有打印托板7，打印座3的四角处设置有压片，压片的一端与打印座3通过阻尼转轴转动连接，压片的另一端压在打印托板7的四角处，使打印托板7安装在打印座3上更加稳定，支撑柱2的上端固定连接有上架5，上架5的内侧设置有打印机构6，底座1的中部设置有冷却机构8，冷却机构8包括开设在底座1内部的冷却通气孔13和设置在底座1下侧的散热箱14，散热箱14的一端设置有散热风扇17，散热箱14的内部设置有散热管15，散热管15的一端连接有压缩泵16，冷却通气孔13的内部设置有吸热管12，吸热管12的一端与压缩泵16连接，吸热管12的另一端与散热管15通过膨胀阀连通，底座1的内部对应吸热管12的位置设置有冷却风扇11，且冷却风扇11位于打印座3的下方，通过压缩泵16的运行使介质在散热管15和吸热管12内流通，冷却风扇11运行使空气从吸热管12的表面经过，通过吸热管12对空气热量吸收，然后吹向打印座3处进行冷却，且打印座3的边缘设置有导气孔，且导气孔设置为倾斜状，方便冷气通过导气孔吹向打印托板7上的物料。

从上述描述可知，本发明具有以下有益效果：在使用时通过散热风扇17和散热管15配合压缩泵16对吸热介质循环散热降温，然后通过冷却风扇11的运行使空气经过吸热管12进行降温，降温后的空气吹向打印座3，从而快速进行降温，从而保证打印的物品底部快速降温，避免物品底部不能及时冷却成型而出现受力变形的现象。

进一步地，可参阅图2和图3，吸热管12和散热管15的内侧均设置有内导向杆18，内导向杆18的外表面固定连接有导向螺旋片19，且导向螺旋片19支撑在吸热管12和散热管15内壁上，吸热管12和散热管15的外表面均设置有散热片20，在使用时通过外侧散热片20配合加快导热，同时通过导向螺旋片19的导向使内部介质流通时充分对热量进行吸收和散发。

进一步地，可参阅图1和图5，底座1和上架5的一侧设置有升降直线导轨4，升降直线导轨4通过一侧的滑座与打印座3滑动连接，打印机构6包括固定安装在上架5一端的纵向直线导轨26、滑动安装在上架5内侧和纵向直线导轨26上的横向直线导轨24，横向直线导轨24的下侧通过滑座滑动连接有打印喷嘴25，打印喷嘴25与打印机送料机构连接。

一种3D打印装置的打印方法，包括以下步骤：

S1、先把准备好的打印托板7放置在托槽21内，通过转动压片压在打印托板7上固定，同时导热石墨片22贴合在打印托板7的底部，然后通过升降直线导轨4驱动打印座3沿着支撑柱2上升靠近打印机构6；

S2、在打印座3通过升降直线导轨4上升前，通过压缩泵16运行使介质在散热管15和吸热管12内流通，冷却风扇11运行使空气从吸热管12的表面经过，通过吸热管12对空气热量吸收，然后吹向打印座3处，而吸热后的介质通过膨胀阀进入散热管15内，同时散热风扇17运行使空气从散热管15上经过把热量带走进行散热；

S3、吹向打印座3的冷气，通过导热碳纤维片23和导热石墨片22的导热对打印托板7的热量吸收，在打印时横向直线导轨24和纵向直线导轨26配合带动打印喷嘴25喷出物料在打印托板7上，通过冷却后的打印托板7快速吸热进行凝固，避免没有冷却下来物料出现倾斜的现象；

S4、在打印好一层后，升降直线导轨4带动打印座3下降，继续打印第二层，同时冷却风扇11持续运行向打印座3处吹冷风，冷风通过导热碳纤维片23和导热石墨片22对打印托板7吸热，同时通过打印座3上的导气孔向打印托板7上打印的物料吹冷气散热，然后一层层打印直至成型即可。

实施例二：

请参阅图1至图6所示，在实施例一的基础上，本发明提供一种技术方案：打印座3的内侧开设有托槽21，打印托板7卡合在托槽21内侧，托槽21的底部设置有导热石墨片22，导热石墨片22贴合在打印托板7的下表面，导热石墨片22的下侧设置有导热碳纤维片23，在使用时通过导热石墨片22水平向导热作用，从而使打印托板7上的热量水平导开，然后通过导热碳纤维片23快速散发，从而配合冷却机构8能够快速均匀降温。

采用上述的导热石墨片22和导热碳纤维片23，在使用时配合导热石墨片22的水平导热作用，使打印物品的热量通过升降直线导轨4传递后在导热石墨片22上水平散开，然后通过导热碳纤维片23快速向外散热，从而配合冷却机构8快速降温。

进一步地，可参阅图1和图6，底座1的下表面两端固定连接有支撑板10，支撑板10的内侧设置有移动机构9，移动机构9包括通过轴承转动安装在支撑板10内侧的调节螺杆29和滑动安装在支撑板10内部的调节滑板28，调节滑板28的下侧两端设置有移动轮27，调节滑板28的两端转动连接有调节顶板30，调节顶板30的一端转动连接有调节螺母31，调节螺母31套设在调节螺杆29上，调节螺杆29的一端穿过支撑板10并固定连接有转轮32，转动转轮32带动调节螺杆29转动，调节螺杆29驱动调节螺母31滑动，而调节螺母31带动调节顶板30转动，从而调节顶板30带动调节滑板28上下滑动带动移动轮27调节位置；调节螺杆29的两端均套设有调节螺母31，且两个调节螺母31对称安装在调节螺杆29上，调节螺杆29两端的螺旋方向相反，使调节螺杆29在驱动两个调节螺母31移动时能够对向移动，从而方便顶动调节滑板28滑动调节位置。

采用上述的移动机构9，在使用时通过转动转轮32带动调节螺杆29转动，从而使调节螺杆29驱动调节螺母31移动，使调节螺母31带动调节顶板30上端移动，而调节顶板30的下端顶动调节滑板28和移动轮27滑动，使移动轮27从支撑板10内滑出，从而通过移动轮27移动装置，在使用时可以收起移动轮27通过支撑板10支撑使用，在使用时更加稳定，避免出现移动轮27支撑地面发生晃动的现象。

本发明的工作原理及使用流程：在使用时需要移动装置只需转动转轮32带动调节螺杆29转动，调节螺杆29驱动调节螺母31滑动，而调节螺母31带动调节顶板30的上端移动，而调节顶板30的下端带动调节滑板28下滑顶出移动轮27，通过移动轮27推动装置移动，移动到使用位置后反向旋转转轮32收起移动轮27，通过支撑板10支撑使用，在使用时先把准备好的打印托板7放置在托槽21内，通过转动压片压在打印托板7上固定，同时导热石墨片22贴合在打印托板7的底部，然后通过升降直线导轨4驱动打印座3沿着支撑柱2上升靠近打印机构6，同时通过压缩泵16的运行使介质在散热管15和吸热管12内流通，冷却风扇11运行使空气从吸热管12的表面经过，通过吸热管12对空气热量吸收，然后吹向打印座3处配合导热石墨片22和导热碳纤维片23的导热对打印托板7冷却，通过横向直线导轨24和纵向直线导轨26配合带动打印喷嘴25喷出物料在打印托板7上，通过冷却后的打印托板7快速使物料冷却成型，同时通过打印座3上的导气孔向打印托板7上打印的物料吹冷气散热，从而避免出现物料出现没有及时冷却而倾斜，在冷却风扇11运行吹冷气时，吸热管12内吸热后的介质通过膨胀阀进入散热管15内，同时散热风扇17运行使空气从散热管15上经过把热量带走进行散热，在使用时吸热管12和散热风扇17吸热散热均可通过外侧散热片20配合加快导热，同时通过导向螺旋片19的导向使内部介质流通时充分对热量进行吸收和散发。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种3D打印装置，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)的上侧固定连接有支撑柱(2)，所述支撑柱(2)的外侧滑动套设有打印座(3)，所述打印座(3)的内侧设置有打印托板(7)，所述支撑柱(2)的上端固定连接有上架(5)，所述上架(5)的内侧设置有打印机构(6)，所述底座(1)的中部设置有冷却机构(8)，所述冷却机构(8)包括开设在底座(1)内部的冷却通气孔(13)和设置在底座(1)下侧的散热箱(14)，所述散热箱(14)的一端设置有散热风扇(17)，所述散热箱(14)的内部设置有散热管(15)，所述散热管(15)的一端连接有压缩泵(16)，所述冷却通气孔(13)的内部设置有吸热管(12)，所述吸热管(12)的一端与压缩泵(16)连接，所述吸热管(12)的另一端与散热管(15)通过膨胀阀连通，所述底座(1)的内部对应吸热管(12)的位置设置有冷却风扇(11)，且冷却风扇(11)位于打印座(3)的下方。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印装置，其特征在于：所述吸热管(12)和散热管(15)的内侧均设置有内导向杆(18)，所述内导向杆(18)的外表面固定连接有导向螺旋片(19)，且导向螺旋片(19)支撑在吸热管(12)和散热管(15)内壁上，所述吸热管(12)和散热管(15)的外表面均设置有散热片(20)。

3.根据权利要求1所述的一种3D打印装置，其特征在于：所述底座(1)和上架(5)的一侧设置有升降直线导轨(4)，所述升降直线导轨(4)通过一侧的滑座与打印座(3)滑动连接。

4.根据权利要求1所述的一种3D打印装置，其特征在于：所述打印座(3)的内侧开设有托槽(21)，所述打印托板(7)卡合在托槽(21)内侧，所述托槽(21)的底部设置有导热石墨片(22)，所述导热石墨片(22)贴合在打印托板(7)的下表面，所述导热石墨片(22)的下侧设置有导热碳纤维片(23)。

5.根据权利要求1所述的一种3D打印装置，其特征在于：所述打印座(3)的边缘设置有导气孔，且导气孔设置为倾斜状。

6.根据权利要求1所述的一种3D打印装置，其特征在于：所述打印机构(6)包括固定安装在上架(5)一端的纵向直线导轨(26)、滑动安装在上架(5)内侧和纵向直线导轨(26)上的横向直线导轨(24)，所述横向直线导轨(24)的下侧通过滑座滑动连接有打印喷嘴(25)，所述打印喷嘴(25)与打印机送料机构连接。

7.根据权利要求1所述的一种3D打印装置，其特征在于：所述打印座(3)的四角处设置有压片，所述压片的一端与打印座(3)通过阻尼转轴转动连接，所述压片的另一端压在打印托板(7)的四角处。

8.根据权利要求1所述的一种3D打印装置，其特征在于：所述底座(1)的下表面两端固定连接有支撑板(10)，所述支撑板(10)的内侧设置有移动机构(9)，所述移动机构(9)包括通过轴承转动安装在支撑板(10)内侧的调节螺杆(29)和滑动安装在支撑板(10)内部的调节滑板(28)，所述调节滑板(28)的下侧两端设置有移动轮(27)，所述调节滑板(28)的两端转动连接有调节顶板(30)，所述调节顶板(30)的一端转动连接有调节螺母(31)，所述调节螺母(31)套设在调节螺杆(29)上，所述调节螺杆(29)的一端穿过支撑板(10)并固定连接有转轮(32)。

9.根据权利要求8所述的一种3D打印装置，其特征在于：所述调节螺杆(29)的两端均套设有调节螺母(31)，且两个调节螺母(31)对称安装在调节螺杆(29)上，所述调节螺杆(29)两端的螺旋方向相反。

10.一种3D打印装置的打印方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、先把准备好的打印托板(7)放置在托槽(21)内，通过转动压片压在打印托板(7)上固定，同时导热石墨片(22)贴合在打印托板(7)的底部，然后通过升降直线导轨(4)驱动打印座(3)沿着支撑柱(2)上升靠近打印机构(6)；

S2、在打印座(3)通过升降直线导轨(4)上升前，通过压缩泵(16)运行使介质在散热管(15)和吸热管(12)内流通，冷却风扇(11)运行使空气从吸热管(12)的表面经过，通过吸热管(12)对空气热量吸收，然后吹向打印座(3)处，而吸热后的介质通过膨胀阀进入散热管(15)内，同时散热风扇(17)运行使空气从散热管(15)上经过把热量带走进行散热；

S3、吹向打印座(3)的冷气，通过导热碳纤维片(23)和导热石墨片(22)的导热对打印托板(7)的热量吸收，在打印时横向直线导轨(24)和纵向直线导轨(26)配合带动打印喷嘴(25)喷出物料在打印托板(7)上，通过冷却后的打印托板(7)快速吸热进行凝固，避免没有冷却下来物料出现倾斜的现象；

S4、在打印好一层后，升降直线导轨(4)带动打印座(3)下降，继续打印第二层，同时冷却风扇(11)持续运行向打印座(3)处吹冷风，冷风通过导热碳纤维片(23)和导热石墨片(22)对打印托板(7)吸热，同时通过打印座(3)上的导气孔向打印托板(7)上打印的物料吹冷气散热，然后一层层打印直至成型即可。

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