CN204914579U - 一种催化固化型3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种固化催化成型立体打印机，包括机架、载物平台、装控制器、移动平台、固化主剂喷出头、固化主剂容器、挤出装置、催化加速剂喷头以及催化加速剂容器，在机架下部安装有载物平台，载物平台下端安装控制箱，该控制箱内安装有打印机的处理器；载物平台上方对应的机架上部驱动安装有移动平台；移动平台下端安装有固化主剂喷出头，该固化主剂喷出头通过导管连接到固化主剂容器，固化主剂容器内装有固化主剂，固化主剂容器安装有挤出装置。本实用新型可进行多材质、多功能、高精度、多彩色的3D打印，采用本技术打印出的模型密度高、不易损坏，而且模型没有分层感，整体效果好。

Description

一种催化固化型3D打印机

技术领域

本实用新型属于3D打印技术，涉及3D打印机，尤其是一种催化固化型3D打印机。

背景技术

目前，市场上的快速成型技术分为3DP技术、FDM熔融层积成型技术、SLA立体平版印刷技术、SLS选区激光烧结、DLP激光成型技术和UV紫外线成型技术等。

3DP技术：采用3DP技术的3D打印机使用标准喷墨打印技术，通过将液态连结体铺放在粉末薄层上，以打印横截面数据的方式逐层创建各部件，创建立体实体模型，采用这种技术打印成型的样品模型与实际产品具有同样的色彩，还可以将彩色分析结果直接描绘在模型上，模型样品所传递的信息较大，但材质比较单一，无法应用多种材质。

FDM熔融层积成型技术：FDM熔融层积成型技术是将丝状的热熔性材料加热融化，同时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，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层，直至形成整个实体造型。其成型材料种类多，成型件强度高、精度较高，主要适用于成型小塑料件。

SLA立体平版印刷技术：SLA立体平版印刷技术以光敏树脂为原料，通过计算机控制激光按零件的各分层截面信息在液态的光敏树脂表面进行逐点扫描，被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。一层固化完成后，工作台下移一个层厚的距离，然后在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，直至得到立体实体模型。该方法成型速度快，自动化程度高，可成形任意复杂形状，尺寸精度高，主要应用于复杂、高精度的精细工件快速成型。

SLS选区激光烧结技术：SLS选区激光烧结技术是通过预先在工作台上铺一层粉末材料(金属粉末或非金属粉末)，然后让激光在计算机控制下按照界面轮廓信息对实心部分粉末进行烧结，然后不断循环，层层堆积成型。该方法制造工艺简单，材料选择范围广，成本较低，成型速度快，主要应用于铸造业直接制作快速模具。

DLP激光成型技术：DLP激光成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相似，不过它是使用高分辨率的数字光处理器(DLP)投影仪来固化液态光聚合物，逐层的进行光固化，由于每层固化时通过幻灯片似的片状固化，因此速度比同类型的SLA立体平版印刷技术速度更快。该技术成型精度高，在材料属性、细节和表面光洁度方面可匹敌注塑成型的耐用塑料部件，但以上5种方式打印的物体只有少量的几种颜色，色彩贫乏。

经过检索，以下相近技术领域的现有专利技术以及已公开的专利文献：

一种SLA型三维打印机(CN104772908A)。该SLA型三维打印机包括用于容纳光敏树脂的承载体、用于以透光的形式展现二维图像的液晶面板、用于向上方发出穿过所述二维图像所对应的区域以使所述光敏树脂固化的光源装置、驱动已固化的光敏树脂升降的升降部件以及用于控制所述液晶面板、所述光源装置及所述升降部件的控制单元。其中，所述SLA型三维打印机还包括测力部件，所述测力部件位于所述承载体的下方。本实用新型的SLA型三维打印机至少可以防止液晶面板被压而损伤。

带喷头自动清洗功能的微喷三维打印装置(CN104760286A)，包括打印基板、喷头、墨盒、废液回收槽，还包括喷头清洗装置，所述的清洗装置包括清洗液墨盒、清洗管、清洗槽；清洗液墨盒中盛放有清洗液；材料盒与清洗液墨盒并列在一起，盒下部设有可拆卸的管道，在管道中部设有闸阀，在材料墨盒管道下部设有三通电磁阀，三通电磁阀另两端均接有管道，一管道与喷头相连，另一管道中部带有闸阀与清洗液墨盒下端管道相连；清洗管槽与废液回收槽活动连接于打印机腔壁上，打印基板位于打印机内腔底部中央。材料墨盒数量大于等于2；清洗墨盒的墨腔中容纳的是清洗液，其专用的化学成分能溶解残留在喷头内的打印材料。清洗墨盒与材料墨盒一样，并列安装在打印机上，控制系统通过三通阀门来切换工作状态，清洗时打印程序可调用清洗过程完成清洗操作。

一种用于三维打印机的曝光装置、三维打印机和三维打印方法(CN104760402A)。所述曝光装置包括背光源和设置在所述背光源出光侧的像素面板，所述像素面板包括排列为阵列的多个像素单元、以及分别与多个所述像素单元一一对应的多个开关元件，所述开关元件用于控制相应的所述像素单元处于透光或不透光的状态，以使得所述像素面板能够显示待打印的图像。所述曝光装置还包括用于约束所述像素面板的移动范围的外框。本实用新型能够有效减小三维打印机的体积。并且，本实用新型中的像素面板能够在外框中进行微小位移，使原本的遮光区也能够进行曝光，提升了曝光的均匀性，改善了打印效果。

综上所述，本专利申请所要求保护的技术方案与已公开的现有技术相比存在较为明显的区别。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种简单快捷、打印效果好的催化固化型3D打印机。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种固化催化成型立体打印机，其特征在于：包括机架、载物平台、控制箱、移动平台、固化主剂喷出头、固化主剂容器、喷出装置、催化加速剂喷头以及催化加速剂容器，在机架下部安装有载物平台，载物平台下端安装控制箱，该控制箱内安装有打印机的处理器；载物平台上方对应的机架上部驱动安装有移动平台；

移动平台下端安装有固化主剂喷出头，该固化主剂喷出头通过导管连接到固化主剂容器，固化主剂容器内装有固化主剂，固化主剂容器安装有喷出装置。

在可移动平台上同时安装具有催化加速剂喷头，该催化加速剂喷头通过导管连接催化加速剂容器，催化加速剂容器内装有催化加速剂。

而且，在移动平台上还安装有紫外线灯。

而且，在立体打印机的移动平台上安装多个固化主剂喷出头，该多个固化主剂喷出头分别通过导管连接固化主剂容器内部所设置的多个封闭的储藏室。

而且，催化加速剂容器内分为多个相对封闭的储藏室分别用于盛装多种具有多种颜色及功能的催化加速剂。

而且，机架为一立方体形框架，在机架上端驱动安装有一水平横向设置的横梁，该横梁由电机驱动在机架上水平纵向移动；横梁上驱动安装有一移动平台，该移动平台由电机驱动沿横向水平横向移动。

而且，机架为一三棱柱形立体框架，机架的三根立柱内侧驱动安装有一移动平台，该移动平台与机架的三根立柱之间分别铰装有一连杆，该三根连杆驱动移动平台进行精确的水平移动或升降调节。

而且，固化主剂喷出头安装有蠕动泵、隔膜泵、柱塞式泵、齿轮泵或喷胶阀作为喷出装置。

本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型可进行多材质、多功能、高精度、多彩色的3D打印，采用本技术打印出的模型密度高、不易损坏，而且模型没有分层感，整体效果好。

附图说明

图1为实施例一的打印机结构示意图；

图2为实施例二的打印机结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

实施例1

一种固化催化成型立体打印机，包括机架9、载物平台10、控制箱11、移动平台1、固化主剂喷出头5、固化主剂容器3、喷出装置2、催化加速剂喷头7以及催化加速剂容器4，在机架下部安装有用于承载模型的载物平台，载物平台下端安装控制箱，该控制箱内安装有打印机的处理器；载物平台上方对应的机架上部驱动安装有移动平台，该移动平台受处理器控制可以在机架上进行升、降以及水平移动；

移动平台的具体安装结构参见附图1所示，机架9为一立方体形框架，在机架上端驱动安装有一水平横向设置的横梁8，该横梁由电机驱动在机架上水平纵向移动；横梁上驱动安装有一移动平台，该移动平台由电机驱动沿横向水平横向移动；移动平台在水平方向横向或纵向移动，从而带动固化主剂喷出头和催化加速剂喷头进行水平移动；移动平台与载物平台之间的间隔由处理器控制进行精确地升降调节，依次分层打印。

移动平台下端安装有固化主剂喷出头，该固化主剂喷出头通过导管连接到固化主剂容器，固化主剂容器内装有固化主剂，固化主剂容器安装有喷出装置，该喷出装置受处理器控制提供压力将固化主剂均匀速喷出；

为了打印多种材质的立体模型，在立体打印机的移动平台上可以安装多个固化主剂喷出头，该多个固化主剂喷出头分别通过导管连接固化主剂容器内所设置的多个储藏室，多个固化主剂的储藏室所盛装的固化主剂分别具有不同的性质；

在可移动平台上同时安装具有催化加速剂喷头，该催化加速剂喷头通过导管连接催化加速剂容器，催化加速剂容器内装有催化加速剂，该催化加速剂可采用水、醇类或氨类的催化加速剂；催化加速剂容器内分为多个相对封闭的储藏室分别盛装多种具有不同颜色的催化加速剂，催化加速剂无色或混合颜料；

为了进一步加快固化速度，在移动平台上还安装有紫外线灯6，通过紫外线灯对材料的照射加快含双键材料的固化速度。

固化主剂喷出装置可以由蠕动泵或隔膜泵或柱塞式泵或齿轮泵或喷胶阀组成。可以用于打印多种材料，诸如导电或可磁化材料，从而满足多功能打印的要求。

实施例2

一种固化催化成型立体打印机，包括机架9、载物平台10、控制箱11、移动平台1、固化主剂喷出头5、固化主剂容器3、喷出装置2、催化加速剂喷头7以及催化加速剂容器4，

在机架下部安装有用于承载模型的载物平台，载物平台水平设置，在载物平台下方安装控制箱，该控制箱内安装有打印机的处理器；载物平台上方对应的机架上部驱动安装有移动平台，该移动平台受处理器控制可以在机架上进行升、降以及水平移动；

移动平台的具体安装结构参见附图2所示，本实施例的机架为一三棱柱形立体框架，机架的三根立柱内侧驱动安装有一移动平台，该移动平台与机架的三根立柱之间分别铰装有一连杆12，该三根连杆驱动移动平台进行精确的水平移动或升降调节，从而带动固化主剂喷出头和催化加速剂喷头进行移动；

在移动平台下端安装有固化主剂喷出头5，该固化主剂喷出头通过导管连接到固化主剂容器3，固化主剂容器内装有固化主剂，固化主剂容器安装有喷出装置2，该喷出装置受处理器控制提供压力将固化主剂均匀速喷出；

为了打印多种材质的立体模型，在立体打印机的移动平台上可以安装多个固化主剂喷出头，该多个固化主剂喷出头分别通过导管连接固化主剂容器内所设置的多个储藏室，多个固化主剂的储藏室所盛装的固化主剂分别具有不同的性质；

在可移动平台上同时安装具有催化加速剂喷头7，该催化加速剂喷头通过导管连接催化加速剂容器4，催化加速剂容器内装有催化加速剂，该催化加速剂可采用水、醇类或氨类的催化加速剂；催化加速剂容器内分为多个相对封闭的储藏室分别盛装多种具有不同颜色及功能的催化加速剂，催化加速剂无色或混合颜料；

为了进一步加快固化速度，在移动平台上还安装有紫外线灯6，通过紫外线灯对材料的照射加快含双键材料的固化速度。

固化主剂喷出装置可以由蠕动泵或隔膜泵或柱塞式泵或齿轮泵或喷胶阀组成。可以用于打印多种材料，诸如导电或可磁化材料，从而满足多功能打印的要求。

上述立体打印机的具体工作方法为：

⑴开启固化催化成型立体打印机；

⑵将数据模型输入立体打印机；

使用计算机建立立体物体的数据模型，对该立体物体数据模型进行切片分层，获得每一层的分层模型数据，从而设置立体打印机的单层打印线路，将打印线路的数据传输到到打印机的处理器；

⑶划分功能区域与非功能区域；

立体打印机的处理器得到多个分层模型数据，并且将每一个分层模型数据划分出功能区域和非功能区域，根据不同的区域划分确定相应坐标点应当喷出的材料；

①功能区域可以进一步划分导电磁化或非导电磁化区域；

②非功能区域可以进一步划分为透明区域和不透明区域，其中，不透明区域可划分为彩色区域和单色区域；

立体打印机的处理器将应当喷出的材料类别的工作指令，分别分配给固化主剂喷头以及催化加速剂喷头；

⑷使用固化主剂材料先行描绘未固化定型的轮廓；

固化主剂喷出头接收应当喷出的材料类别的工作指令，按照分层模型数据安排的单层打印线路进行喷出作业，刚喷出的固化主剂为未定型胶装组合物，形成未完全定型的单层轮廓；

固化主剂容器中的固化主剂通过固化主剂导管均匀喷出，输送至移动的平台上的固化主剂喷出头，固化主剂喷出头跟随移动平台在水平方向运动；

喷出装置将固化主剂从固化主剂喷出头喷出，勾画出分层模型数据的层状形状的单层实体，本技术采用的固化主剂组合物中含有烷氧基硅烷、氰基丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯等化合物的组合物，固化主剂粘度很大，可一定时间内保持自身形状；

立体打印机的移动平台上可以安装多个固化主剂喷出头，该多个固化主剂喷出头分别通过导管连接固化主剂容器内所设置的多个储藏室，多个固化主剂的储藏室所盛装的固化主剂分别具有不同的性质，比如固化后为透明材质或不透明材质；

多种固化主剂可以处理器的工作指令依据依次喷出，形成高度相同的层状物整体，单层厚度以催化加速剂可以完全渗透为准；

⑸使用催化加速剂加速使固化剂成型；

同时，通过紫外线灯对材料的照射加快含双键材料的固化速度；

催化加速剂喷头接收喷出功能材料的工作指令，催化加速剂喷头按照分层模型数据的区域划分向固化主剂胶体形成的未定型的单层轮廓上喷射细小催化加速剂，该催化加速剂可采用水、醇类或氨类的催化加速剂；

催化加速剂中可以混合颜料，在催化同时使固化主剂着色，带有不同颜色的催化加速剂滴在固化主剂胶体形成的未定型的单层轮廓上，固化主剂经催化加速剂催化聚合后形成固化成型的层状片体，而且催化加速剂所包含的颜料被一同吸收并固化在层状片体内，形成设定的组合颜色；

⑹重复步骤⑷和步骤⑸，直至打印完全部数据模型；

控制立体打印机的固化主剂喷出头和催化加速剂喷头移动，提升高度，在已经完成固化后的层体上喷出新一层的固化主剂，进行下一工作循环，直至完成立体物体的打印。

本技术采用的固化主剂为含有含有氰基丙烯酸酯、烷氧基硅烷化合物、氨基甲酸乙酯等等物质，固化主剂粘度较大，沉降性好，分子间隙小，络合成一体，不会出现明显的分层感。

尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (7)

1.一种固化催化成型立体打印机，其特征在于：包括机架、载物平台、控制箱、移动平台、固化主剂喷出头、固化主剂容器、喷出装置、催化加速剂喷头以及催化加速剂容器，在机架下部安装有载物平台，载物平台下端安装控制箱，该控制箱内安装有打印机的处理器；载物平台上方对应的机架上部驱动安装有移动平台；

移动平台下端安装有固化主剂喷出头，该固化主剂喷出头通过导管连接到固化主剂容器，固化主剂容器内装有固化主剂，固化主剂容器安装有喷出装置；

在可移动平台上同时安装具有催化加速剂喷头，该催化加速剂喷头通过导管连接催化加速剂容器，催化加速剂容器内装有催化加速剂。

2.根据权利要求1所述的固化催化成型立体打印机，其特征在于：在移动平台上还安装有紫外线灯。

3.根据权利要求1所述的固化催化成型立体打印机，其特征在于：在立体打印机的移动平台上安装多个固化主剂喷出头，该多个固化主剂喷出头分别通过导管连接固化主剂容器内部所设置的多个封闭的储藏室。

4.根据权利要求1所述的固化催化成型立体打印机，其特征在于：催化加速剂容器内分为多个相对封闭的储藏室分别用于盛装多种具有多种颜色及功能的催化加速剂。

5.根据权利要求1所述的固化催化成型立体打印机，其特征在于：机架为一立方体形框架，在机架上端驱动安装有一水平横向设置的横梁，该横梁由电机驱动在机架上水平纵向移动；横梁上驱动安装有一移动平台，该移动平台由电机驱动沿横向水平横向移动。

6.根据权利要求1所述的固化催化成型立体打印机，其特征在于：机架为一三棱柱形立体框架，机架的三根立柱内侧驱动安装有一移动平台，该移动平台与机架的三根立柱之间分别铰装有一连杆，该三根连杆驱动移动平台进行精确的水平移动或升降调节。

7.根据权利要求1所述的固化催化成型立体打印机，其特征在于：固化主剂喷出头安装有蠕动泵、隔膜泵、柱塞式泵、齿轮泵或喷胶阀作为喷出装置。