CN204322525U - 一种3d打印装置 - Google Patents

Abstract

一种3D打印装置，包括成型腔、控制器、计算机辅助系统、材料供给系统和循环系统，成型腔包括腔壁和由腔壁形成的操作区，其特征在于：所述操作区内安装有喷射头、平整器、挤出头、纵向导轨、横向导轨、工作台、支撑构件和3D制品。该装置具有成本低，效率高，制品表面质量好等优点。

Description

一种3D打印装置

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，特别涉及熔融沉积成型高速3D打印技术领域，具体的指一种采用熔融沉积成型和喷射沉积成型技术相结合的3D打印装置。

背景技术

3D打印技术不再局限于传统注塑成型工艺的公母模要求，不仅可以制造注塑工艺可以成型的产品，更可以制造各种注塑工艺无法成型的产品。利用3D打印装置制作带有装饰图案的零部件，不仅可以减少传统注塑工艺成型时所需的约束条件，也可以省去做模具的时间，大大提高了生产效率，节约了生产成本。

熔融沉积成型法是一种新型的3D打印方法。该方法将丝状的热塑性材料加热熔化，与此同时，挤出喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却固化后形成一层截面。然后重复以上过程，逐层熔融沉积，直至形成整个实体制品。

目前，人们不仅要求产品具有较高的机械强度和较好的化学耐候性，更对产品的外观具有较高的要求。但由于3D打印产品是通过逐层沉积，逐层固化而成型的，因此传统的熔融沉积法所成型的产品表面光滑性较差，不能够满足人们对于产品外观的要求。

发明内容

本实用新型的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种成本低，效率高，制品表面质量好的熔融沉积型3D打印装置。

本实用新型的技术方案如下：

一种3D打印装置，包括成型腔、控制器、计算机辅助系统、材料供给系统和循环系统，成型腔包括腔壁和由腔壁形成的操作区，其特征在于：所述操作区内安装有喷射头、平整器、挤出头、纵向导轨、横向导轨、工作台、支撑构件和3D制品，所述纵向导轨在成型腔内沿y轴方向延伸，所述喷射头和平整器设置在纵向导轨上，所述横向导轨在成型腔内沿x轴方向延伸，所述挤出头同时设置在纵向导轨和横向导轨上，所述工作台设置于喷射头、平整器和挤出头的竖直下方，且所述工作台可沿z轴方向竖直上下移动，其为所述支撑构件和3D制品的成型提供了工作表面，其中所述喷射头、平整器、挤出头和工作台均由控制器控制，所述控制器用于接收所述计算机辅助系统发出的数据。

所述材料供给系统包括支撑材料供给器、原型材料供给器、支撑材料供给管路、支撑材料返回管路和原型材料供给管路；所述支撑材料供给器通过支撑材料供给管路与喷射头连接，所述支撑材料返回管路一端与喷射头连接，另一端与支撑材料供给器连接；所述原型材料供给器通过原型材料供给管路与挤出头连接。

所述平整器为可旋转的切割器，用于将多余的材料切割掉。

所述平整器为包覆有溶剂的平整辊，用于将多余的材料溶解掉。

所述循环系统包括真空装置、冷却扇、真空管路和冷却管路；所述真空装置通过真空管路与平整器相连接，被所述平整器除去的多余材料通过所述真空装置和真空管路排出所述成型腔外部；所述冷却扇通过所述冷却管路与所述挤出头相连。

该3D打印装置的工作过程为：第一步，支撑材料供给器通过支撑材料供给管路将其内存储的支撑材料泵送到喷射头内；第二步，喷射头将支撑材料喷射到工作台上沉积为喷射层，然后进行固化，固化后再进行下一层支撑材料的喷射，固化，如此逐层循环，随着z轴方向高度的增加形成为支撑构件；第三步，喷射头内剩余的支撑材料通过支撑材料返回管路返回到支撑材料供给器内；第四步，通过平整器除去多余的材料，将支撑构件平整为所需高度，被除去的多余材料通过真空装置和真空管路被排出成型腔；第五步，原型材料供给器通过原型材料供给管路将其内存储的原型材料输送到挤出头内；第六步，挤出头将原型材料逐层熔融挤出到支撑构件内部，固化成型为3D制品。

由以上技术方案可以看出，本实用新型采用喷射沉积法先成型支撑构件，然后在支撑构件内部通过熔融沉积法成型3D制品，为3D制品的成型提供一个只有上部开口的空间，从而使得熔融材料能够沿支撑构件侧壁流动，提高固化后产品的表面质量。即采用熔融沉积法和喷射成型法相结合的技术，提高3D制品表面质量，满足人们对于3D打印制品的外观的要求。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种3D打印装置的主视图。

图2为本实用新型实施例提供的一种3D打印装置的侧视图。

具体实施方式

下面结合具体图例对本实用新型做进一步详述。

如图1所示，本实用新型的3D打印设备包括成型腔1，控制器（未示出），计算机辅助系统（未示出），材料供给系统4和循环系统5。

成型腔1包括腔壁2和由腔壁2形成的操作区3。操作区3内安装有喷射头13，平整器14，挤出头15，纵向导轨16，工作台18，支撑构件61和3D制品62。喷射头13在工作台18上喷射支撑材料以成型支撑构件61，挤出头15在工作台18上挤出原型材料以在支撑构件61内部成型3D制品62。喷射头13，平整器14，挤出头15和工作台18均由控制器控制，控制器为可接收计算机辅助系统发出的数据的计算机。

纵向导轨16在成型腔1内沿y轴方向延伸，喷射头13和平整器14设置在纵向导轨16上，且相互协同操作，使得喷射头13和平整器14能够沿着y轴来回移动。如图2所示，还包括一横向导轨17，其在成型腔1内沿x轴方向延伸，挤出头15同时设置在纵向导轨16和横向导轨17上，使得挤出头15能够在x轴和y轴限定的平面上来回移动。

工作台18设置于喷射头13，平整器14和挤出头15下方，可沿z轴方向竖直上下移动，从而调整工作台18与喷射头13，平整器14和挤出头15之间的竖直距离，其为支撑构件61和3D制品62的成型提供了工作表面。

材料供给系统4包括支撑材料供给器41，原型材料供给器42，支撑材料供给管路43，支撑材料返回管路44和原型材料供给管路45。支撑材料供给器41通过支撑材料供给管路43与喷射头13连接，可将其内存储的支撑材料泵送到喷射头13内以成型支撑构件61。支撑构件61成型后剩余的支撑材料可通过支撑材料返回管路44返回到支撑材料供给器41内。原型材料供给器42通过原型材料供给管路45与挤出头15连接，可将其内存储的原型材料输送到挤出头15内。

循环系统5包括真空装置51，冷却扇52，真空管路53和冷却管路54。真空装置51通过真空管路53与平整器14相连。冷却扇52通过冷却管路54与挤出头15相连，以使得挤出头15保持在所需温度。

由于喷射头13喷射出的液滴尺寸大小不等，因此，相同时间内液滴在工作台18上的沉积高度将不均一，为了使得同一水平面内支撑构件61高度相同，在喷射头13上设置有平整器14。平整器14可以为可旋转的切割器，用于将多余的材料切割掉；作为另一种选择，平整器14也可以为包覆有溶剂的平整辊，用于将多余的材料溶解掉。被平整器14除去的多余材料通过真空装置51和真空管路53被排出成型腔1。

该3D打印装置的工作过程为：第一步，支撑材料供给器41通过支撑材料供给管路43将其内存储的支撑材料泵送到喷射头13内；第二步，喷射头13将支撑材料喷射到工作台18上沉积为喷射层70，然后进行固化，固化后再进行下一层支撑材料的喷射，固化，如此逐层循环，随着z轴方向高度的增加形成为支撑构件61；第三步，喷射头13内剩余的支撑材料通过支撑材料返回管路44返回到支撑材料供给器41内；第四步，通过平整器14除去多余的材料，将支撑构件61平整为所需高度，被除去的多余材料通过真空装置51和真空管路53被排出成型腔1；第五步，原型材料供给器42通过原型材料供给管路45将其内存储的原型材料输送到挤出头15内；第六步，挤出头15将原型材料逐层熔融挤出到支撑构件61内部，固化成型为3D制品62。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种3D打印装置，包括成型腔（1）、控制器、计算机辅助系统、材料供给系统（4）和循环系统（5），成型腔（1）包括腔壁（2）和由腔壁（2）形成的操作区（3），其特征在于：所述操作区（3）内安装有喷射头（13）、平整器（14）、挤出头（15）、纵向导轨（16）、横向导轨（17）、工作台（18）、支撑构件（61）和（3D）制品（62），所述纵向导轨（16）在成型腔（1）内沿y轴方向延伸，所述喷射头（13）和平整器（14）设置在纵向导轨（16）上，所述横向导轨（17）在成型腔（1）内沿x轴方向延伸，所述挤出头（15）同时设置在纵向导轨（16）和横向导轨（17）上，所述工作台（18）设置于喷射头（13）、平整器（14）和挤出头（15）的竖直下方，且所述工作台（18）沿z轴方向竖直上下移动，其为所述支撑构件（61）和3D制品（62）的成型提供了工作表面，其中所述喷射头（13）、平整器（14）、挤出头（15）和工作台（18）均由控制器控制，所述控制器用于接收所述计算机辅助系统发出的数据。

2.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于：所述材料供给系统（4）包括支撑材料供给器（41）、原型材料供给器（42）、支撑材料供给管路（43）、支撑材料返回管路（44）和原型材料供给管路（45）；所述支撑材料供给器（41）通过支撑材料供给管路（43）与喷射头（13）连接，所述支撑材料返回管路（44）一端与喷射头（13）连接，另一端与支撑材料供给器（41）连接；所述原型材料供给器（42）通过原型材料供给管路（45）与挤出头（15）连接。

3.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于：所述平整器（14）为可旋转的切割器，用于将多余的材料切割掉。

4.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于：所述平整器（14）为包覆有溶剂的平整辊，用于将多余的材料溶解掉。

5.根据权利要求3或4所述的3D打印装置，其特征在于：所述循环系统（5）包括真空装置（51）、冷却扇（52）、真空管路（53）和冷却管路（54）；所述真空装置（51）通过真空管路（53）与平整器（14）相连接，被所述平整器（14）除去的多余材料通过所述真空装置（51）和真空管路（53）排出所述成型腔（1）外部；所述冷却扇（52）通过所述冷却管路（54）与所述挤出头（15）相连。