CN202934940U - 彩色三维打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机电技术领域，彩色三维打印机，包括一机架，机架上设有一打印平台，还包括至少一个打印喷头构成的打印喷头组，打印喷头的喷涂方向朝向打印平台；还包括至少三个储料装置构成的储料装置组，储料装置组连接打印喷头组；储料装置组中至少一个储料装置是用于盛放含有未固化的光固化剂的树脂基复合材料的储料装置，作为光固化储料盒；储料装置组中至少另一个所述储料装置用于盛放不含有未固化的光固化剂的打印物料的储料装置，作为配料储料盒；储料装置组中至少另一个储料装置用于盛放颜料的储料装置，作为颜料储料盒；还包括一用于发出紫外线的紫外发射装置。

Description

彩色三维打印机

技术领域

本实用新型涉及机电技术领域，尤其涉及三维打印机。

背景技术

在工业新产品的设计研发阶段，为了完善设计方案、获得客户认可，一般要制作实物模型，从而据此进行产品外观确认和功能测试等。然而制作实物模型往往要开模，无疑会增加开发成本，同时由于模具开发需要时间，必然会延长开发周期。

在进行小批量产品（例如：纪念品、限量版的产品、小批量的订制品等）的制作过程中，只要涉及到开模的，制作成本就会相对较高。

三维打印机是集机械、控制及计算机等技术为一体的机电一体化系统，主要由机械系统、数控系统、分层软件组成。其中还需要成形材料，三维打印时需要对成形材料有两个方面的基本要求：要求成形材料应具有可成形性；要求保证成型件的质量和使用性能。而现有的成形材料已经成为阻碍快速成形技术发展的重要因素之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种彩色三维打印机，以解决上述技术问题。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

彩色三维打印机，包括一机架，机架上设有一承载打印物品的打印平台，其特征在于，还包括至少一个打印喷头构成的打印喷头组，所述打印喷头的喷涂方向朝向所述打印平台；

还包括至少三个储料装置构成的储料装置组，所述储料装置组连接所述打印喷头组；

所述储料装置组中至少一个所述储料装置是用于盛放含有未固化的光固化剂的树脂基复合材料的储料装置，作为光固化储料盒；

所述储料装置组中至少另一个所述储料装置用于盛放不含有未固化的光固化剂的打印物料的储料装置，作为配料储料盒；

所述储料装置组中至少另一个所述储料装置用于盛放颜料的储料装置，作为颜料储料盒；

还包括一用于发出紫外线的紫外发射装置。

通过所述打印喷头组向所述打印平台分别喷涂含有光固化剂的物料，以及不含有光固化剂的物料。按照所要打印的物品的分层刨面结构逐层喷涂含有光固化剂的物料；含有光固化剂的物料在受到所述紫外发射装置的照射后，起固化反应，得到硬质物品。不含有光固化剂的成分，得不到固化，可以在产品成型后去除。通过控制打印喷头组的移动、是否喷涂、喷涂物料的种类，以及喷涂数量的参数，来确定所打印的物品的形状以及质地。

所述颜料储料盒内设有至少三个相对独立的腔室，至少三个相对独立的腔室包括一个用于盛放红色颜料的红色颜料腔，一个用于盛放蓝色颜料的黄色颜料腔，一个用于盛放黄色颜料的黄色颜料腔。

具体实施1

彩色三维打印机还包括一微型处理器系统，所述微型处理器控制系统的控制端连接所述打印喷头组的受控端；所述打印喷头组中的打印喷头分别设有两个供料口，分别为第一供料口、第二供料口，所述第一供料口通过控制阀连接所述光固化储料盒、所述颜料储料盒，所述第二供料口通过控制阀连接所述配料储料盒，微型处理器系统信号端连接所述控制阀。

微型处理器系统根据所要打印的物品的数据模型，控制光固化储料盒中的物料流出状况，进而控制所要打印的物品的形状。

所述微型处理器系统通过所述控制阀控制所述光固化储料盒中的物料流出时，通过所述控制阀控制所述配料储料盒中的物料停止流出。从而减少物料间的影响。

也可以是，所述微型处理器系统通过所述控制阀控制所述光固化储料盒中的物料流出时，所述配料储料盒中的物料继续流出，两种物料混合后自打印喷头流出，或者自打印喷头流出后混合。提供打印速度，并简化系统结构。

具体实施2

彩色三维打印机还包括一微型处理器系统，所述微型处理器控制系统的控制端连接所述打印喷头组的受控端。

所述打印喷头组中设有至少两个打印喷头，至少两个打印喷头中至少一个通过一混合装置连接所述光固化储料盒、所述颜料储料盒，作为光固化喷头；至少另一个打印喷头连接所述配料储料盒，作为配料喷头。光固化喷头喷出物料时，所述微型处理器系统可以控制所述配料喷头同时喷出物料，也可以停止喷出物料。

所述打印平台包括一用于承接打印物料的承接装置，所述打印平台设有一腔体，可以以所述腔体作为所述承接装置。所述承接装置还可以是一盆装的承接盘或盒状的承接盒，所述承接盘或承接盒置于所述腔体内，与所述腔体可拆卸连接。以防止未固化的不饱和树脂到处流动。

光固化储料盒中可以盛放纯光固化剂，或者混合有光固化剂的不饱和树脂。都可以起到光固化作用。还可以混入热固化剂，在光固化后，可以通过热固化对产品进一步固化，以提高产品的强度。混合有光固化剂的不饱和树脂内还可以混入陶瓷粉末、玻璃纤维、金属纤维等，以增加产品的强度。

所述配料储料盒中盛放有不饱和树脂。如果光固化储料盒中盛放的是混合有光固化剂的不饱和树脂的话，所述配料盒中优选盛放相同材质的不饱和树脂或饱和树脂。以便于相互融合。特别是饱和树脂，饱和树脂不与混合有光固化剂的不饱和树脂反应，打印出的产品的外缘更加光滑。

所述储料装置中的光固化储料盒、配料储料盒中至少一个中的物料中混合有已经发泡的发泡剂。且，所述储料装置中的光固化储料盒、配料储料盒中至少一个中的物料中混合有已经增强纤维，所采用的增强纤维可以是玻璃纤维、植物纤维、化纤纤维、碳纤维中的至少一种。以便减轻三维实体的重量、增强三维实体的强度。

所述储料装置中的光固化储料盒、配料储料盒中至少一个中的物料中混合有颜料。以便于进行着色。优选所述储料装置中设有至少三个储料装置，三个储料装置中的物料中分别设有三原色中的各色染料。以便于打印出丰富多彩的物品。

所述打印平台的承载面朝上，下方通过一升降机构连接所述机架。彩色三维打印机还包括一微型处理器系统，所述升降机构设有一升降驱动机构，所述升降驱动机构的控制端连接所述微型处理器系统。以便于灵活调整打印平台高度。

还包括一刮平器，所述刮平器在打印平台的承载面上方沿水平方向移动，在铺设不饱和树脂层后，采用刮平器刮平不饱和树脂层。以保证质量。

彩色三维打印机还包括一微型处理器系统，所述微型处理器控制系统的控制端连接所述打印喷头组的受控端。所述机架上还设有一至少具有上下移动和左右移动两个位移自由度的打印支架，所述打印喷头组设置在所述打印支架上，所述打印支架连接一驱动机构，所述驱动机构的控制端连接所述微型处理器系统。

所述打印支架还具有前后移动的自由度。

所述打印喷头组可以是先喷涂出一层不含有光固化剂的物料层，然后喷涂含有光固化剂的物料。也可以是在一层中分别喷涂不含有光固化剂的物料层，和含有光固化剂的物料层。

随着涂层数的增多，喷涂墨盒组高度在所述打印支架的带动下随之上升。以免破坏涂层。

在喷涂过程中喷涂墨盒组的出料口靠近或者接触承载面，承载面可以是打印平台的上表面或者是上一次喷涂构成的涂层。

所述打印支架上设有一距离传感器，用于检测喷涂墨盒组的出料口与涂层间的距离；所述距离传感器连接所述微型处理器系统。

所述距离传感可以是接触式距离传感器、光学距离传感器、超声波距离传感器、电磁波距离传感器等中的一种或者几种的组合。

可是喷涂一层后启动所述紫外发射装置进行照射固化，也可以是喷涂多层后启动所述紫外发射装置进行照射。在未完成所打印的物品整体结构前，照射的结果可以掌握成各个涂层完全固化，或者是至少最上面一个涂层是不完全固化。

在不完全固化时，有利于下一个涂层与上一个不完全固化的涂层紧密融合。

所述紫外发射装置朝所述打印平台方向照射。所述紫外发射装置可以自下往上照射，也可以自上往下照射。此时紫外发射装置包括一紫外灯管，所述紫外灯管固定在一灯头内，所述灯头通过一转轴连接一灯座，紫外发射装置还包括一转轴转动控制装置，所述转轴转动控制装置的受控端连接所述微型处理器，所述转轴转动控制装置的控制端通过联动机构连接所述转轴。也可以将灯头固定，自侧面照射，也可是上述几种照射方式的组合。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。

参照图1，彩色三维打印机，包括一机架1，机架1上设有一承载打印物品的打印平台2，还包括至少一个打印喷头构成的打印喷头组4，打印喷头的喷涂方向朝向打印平台2；还包括至少两个储料装置构成的储料装置组3，储料装置组3连接打印喷头组4；打印喷头组4中至少一个储料装置中盛放的物料中含有光固化剂，作为光固化储料盒，且至少另一个储料装置不含有光固化剂，作为配料储料盒；还包括一用于发出紫外线的紫外发射装置，储料装置组中至少另一个储料装置用于盛放颜料的储料装置，作为颜料储料盒。

通过打印喷头组4向打印平台2分别喷涂含有光固化剂的物料，以及不含有光固化剂的物料。按照所要打印的物品7的分层刨面结构逐层喷涂含有光固化剂的物料；含有光固化剂的物料在受到紫外发射装置的照射后，起固化反应，得到硬质物品。不含有光固化剂的成分，得不到固化，可以在产品成型后去除。通过控制打印喷头组4的移动、是否喷涂、喷涂物料的种类，以及喷涂数量的参数，来确定所打印的物品7的形状以及质地。

颜料储料盒内设有至少三个相对独立的腔室，至少三个相对独立的腔室包括一个用于盛放红色颜料的红色颜料腔，一个用于盛放蓝色颜料的黄色颜料腔，一个用于盛放黄色颜料的黄色颜料腔。

光固化储料盒中可以盛放纯光固化剂，或者混合有光固化剂的不饱和树脂。都可以起到光固化作用。配料储料盒中盛放有不饱和树脂。如果光固化储料盒中盛放的是混合有光固化剂的不饱和树脂的话，配料盒中优选盛放相同材质的不饱和树脂。以便于相互融合。

储料装置中的光固化储料盒、配料储料盒中至少一个中的物料中混合有已经发泡的发泡剂。且，储料装置中的光固化储料盒、配料储料盒中至少一个中的物料中混合有已经增强纤维，所采用的增强纤维可以是玻璃纤维、植物纤维、化纤纤维、碳纤维等纤维材料。以便减轻三维实体的重量、增强三维实体的强度。

储料装置中的光固化储料盒、配料储料盒中至少一个中的物料中混合有颜料。以便于进行着色。优选储料装置中设有至少三个储料装置，三个储料装置中的物料中分别设有三原色中的各色染料。以便于打印出丰富多彩的物品。

打印平台2的承载面朝上，下方通过一升降机构连接机架1。彩色三维打印机还包括一微型处理器系统，升降机构设有一升降驱动机构，升降驱动机构的控制端连接微型处理器系统。以便于灵活调整打印平台2高度。

还包括一刮平器，刮平器在打印平台2的承载面上方沿水平方向移动，在铺设不饱和树脂层后，采用刮平器刮平不饱和树脂层。以保证质量。

彩色三维打印机还包括一微型处理器系统，微型处理器控制系统的控制端连接打印喷头组4的受控端。机架1上还设有一至少具有上下移动和左右移动两个位移自由度的打印支架5，打印喷头组4设置在打印支架5上，打印支架5连接一驱动机构，驱动机构的控制端连接微型处理器系统。打印支架5还具有前后移动的自由度。随着涂层数的增多，喷涂墨盒组高度在打印支架5的带动下随之上升。以免破坏涂层。

打印喷头组4可以是先喷涂出一层不含有光固化剂的物料层，然后喷涂含有光固化剂的物料。也可以是在一层中分别喷涂不含有光固化剂的物料层，和含有光固化剂的物料层。

在喷涂过程中喷涂墨盒组的出料口靠近或者接触承载面，承载面可以是打印平台2的上表面或者是上一次喷涂构成的涂层。 打印支架5上设有一距离传感器6，用于检测喷涂墨盒组的出料口与涂层间的距离；距离传感器6连接微型处理器系统。距离传感可以是接触式距离传感器6、光学距离传感器6、超声波距离传感器6、电磁波距离传感器6等中的一种或者几种的组合。

可是喷涂一层后启动紫外发射装置进行照射固化，也可以是喷涂多层后启动紫外发射装置进行照射。在未完成所打印的物品7整体结构前，照射的结果可以掌握成各个涂层完全固化，或者是不完全固化。在不完全固化时，有利于下一个涂层与上一个不完全固化的涂层紧密融合。

紫外发射装置朝打印平台2方向照射。紫外发射装置可以自下往上照射，也可以自上往下照射，或者是自侧面照射，也可是上述几种照射方式的组合。

具体实施1

彩色三维打印机还包括一微型处理器系统，微型处理器控制系统的控制端连接打印喷头组4的受控端；打印喷头组4中的打印喷头分别设有两个供料口，第一供料口通过控制阀连接光固化储料盒、颜料储料盒，第二供料口通过控制阀连接配料储料盒；微型处理器系统信号连接控制阀，控制阀光固化储料盒中的物料流出状况。微型处理器系统根据所要打印的物品7的数据模型，控制光固化储料盒中的物料流出状况，进而控制所要打印的物品7的形状。

微型处理器系统通过控制阀控制光固化储料盒中的物料流出时，通过控制阀控制配料储料盒中的物料停止流出。从而减少物料间的影响。也可以是，微型处理器系统通过控制阀控制光固化储料盒中的物料流出时，配料储料盒中的物料继续流出，两种物料混合后自打印喷头流出，或者自打印喷头流出后混合。提供打印速度，并简化系统结构。

具体实施2

彩色三维打印机还包括一微型处理器系统，微型处理器控制系统的控制端连接打印喷头组4的受控端。

打印喷头组4中设有至少两个打印喷头，至少两个打印喷头中至少一个通过一混合装置连接光固化储料盒、颜料储料盒，作为光固化喷头；至少另一个打印喷头连接配料储料盒，作为配料喷头。光固化喷头喷出物料时，微型处理器系统可以控制配料喷头同时喷出物料，也可以停止喷出物料。

采用本实用新型的打印机，具有固化速度快、生产效率高等优点。采用本实用新型的打印方法打印出的三维实体，具有抗压力强、经久耐用、环保节能等优点。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型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.彩色三维打印机，包括一机架，机架上设有一承载打印物品的打印平台，其特征在于，还包括至少一个打印喷头构成的打印喷头组，所述打印喷头的喷涂方向朝向所述打印平台；

还包括至少三个储料装置构成的储料装置组，所述储料装置组连接所述打印喷头组；

所述储料装置组中至少一个所述储料装置是用于盛放含有未固化的光固化剂的树脂基复合材料的储料装置，作为光固化储料盒；

所述储料装置组中至少另一个所述储料装置用于盛放不含有未固化的光固化剂的打印物料的储料装置，作为配料储料盒；

所述储料装置组中至少另一个所述储料装置用于盛放颜料的储料装置，作为颜料储料盒；

还包括一用于发出紫外线的紫外发射装置。

2.根据权利要求1所述的彩色三维打印机，其特征在于，所述颜料储料盒内设有至少三个相对独立的腔室，至少三个相对独立的腔室包括一个用于盛放红色颜料的红色颜料腔，一个用于盛放蓝色颜料的黄色颜料腔，一个用于盛放黄色颜料的黄色颜料腔。

3.根据权利要求1所述的彩色三维打印机，其特征在于，还包括一微型处理器系统，所述微型处理器控制系统的控制端连接所述打印喷头组的受控端。

4.根据权利要求3所述的彩色三维打印机，其特征在于，所述打印喷头组中的打印喷头分别设有两个供料口，分别为第一供料口、第二供料口，所述第一供料口通过控制阀连接所述光固化储料盒、所述颜料储料盒，所述第二供料口通过控制阀连接所述配料储料盒，微型处理器系统信号端连接所述控制阀。

5.根据权利要求3所述的彩色三维打印机，其特征在于，所述打印喷头组中设有至少两个打印喷头，至少两个打印喷头中至少一个通过一混合装置连接所述光固化储料盒、所述颜料储料盒，作为光固化喷头；至少另一个打印喷头连接所述配料储料盒，作为配料喷头。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的彩色三维打印机，其特征在于，所述打印平台的承载面朝上，下方通过一升降机构连接所述机架，所述升降机构设有一升降驱动机构，所述升降驱动机构的控制端连接所述微型处理器系统。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的彩色三维打印机，其特征在于，所述机架上还设有一至少具有上下移动、左右移动、前后移动三个位移自由度的打印支架，所述打印喷头组设置在所述打印支架上，所述打印支架连接一驱动机构，所述驱动机构的控制端连接所述微型处理器系统。

8.根据权利要求1-5中任意一项所述的彩色三维打印机，其特征在于，所述打印平台包括一用于承接打印物料的承接装置，所述打印平台设有一腔体，以所述腔体作为所述承接装置。

9.根据权利要求1-5中任意一项所述的彩色三维打印机，其特征在于，所述紫外发射装置朝所述打印平台方向照射。

10.根据权利要求9所述的彩色三维打印机，其特征在于，紫外发射装置包括一紫外灯管，所述紫外灯管固定在一灯头内，所述灯头通过一转轴连接一灯座，紫外发射装置还包括一转轴转动控制装置，所述转轴转动控制装置的受控端连接所述微型处理器，所述转轴转动控制装置的控制端通过联动机构连接所述转轴。