CN205130407U - 一种3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种3D打印设备，包括储料器、蠕动泵、挤出头、紫外光固化装置、打印托盘、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构及控制器，所述储料器内盛装有液态的光敏液态材料，所述蠕动泵的一端通过管路连接储料器，另一端通过管路连接挤出头，所述紫外光固化装置与所述挤出头相连，所述打印托盘位于所述挤出头的下方，所述控制器对所述蠕动泵、紫外光固化装置、X轴运动机构、Y轴运动机构及Z轴运动机构进行控制。本实用新型通过蠕动泵与挤出头的配合，来实现液态打印材料的输送、打印，打印精度高；将紫外光固化装置与挤出头固定在一起，作业过程中保持同步，在打印的同时实现快速固化。

Description

一种3D打印设备

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，特别涉及一种3D打印设备。

背景技术

3D打印技术是一种快速成型技术，它以数字模型文件为基础，运用金属，塑料，无机材料等，通过逐层打印的方式来构造物体。

熔融沉积快速成型(FDM)是目前主流的3D打印技术，它是将丝状热熔性材料加热融化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。热熔材料熔化后从喷头喷出，沉积在打印工作台面板或者前一层已固化的材料上，温度低于固化温度后开始固化，通过材料的层层堆积形成最终成品。

FDM技术的优势在于制造简单，运行维护成本低廉，但是其所使用的耗材为丝状材料，其挤出丝料的温度直接影响打印成品的质量，而出丝温度无法精确控制，难以达到打印精度要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种3D打印设备，其能够实现液态打印材料的输送、打印，打印精度高。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种3D打印设备，包括储料器、蠕动泵、挤出头、紫外光固化装置、打印托盘、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构及控制器，所述储料器内盛装有液态的光敏液态材料，所述蠕动泵的一端通过管路连接储料器，另一端通过管路连接挤出头，所述紫外光固化装置与所述挤出头相连，所述打印托盘位于所述挤出头的下方，所述X轴运动机构用于驱动所述打印托盘在X轴方向上移动，所述Y轴运动机构用于驱动所述打印托盘在Y轴方向上移动，所述Z轴运动机构用于驱动所述挤出头和紫外光固化装置在Z轴方向上移动，所述控制器对所述蠕动泵、紫外光固化装置、X轴运动机构、Y轴运动机构及Z轴运动机构进行控制。

进一步地，所述挤出头包括主壳体及喷嘴，所述主壳体内形成有进料腔，其上开设有进料口，所述进料口与进料腔连通，并通过管路连接所述蠕动泵，所述喷嘴的内部形成有出料口，所述喷嘴的上端连接所述主壳体的下端。

优先地，所述紫外光固化装置包括紫外光源、聚焦透镜及安装杆，所述紫外光源通过安装杆与所述主壳体固定连接，所述聚焦透镜设置在所述紫外光源的出射光路上且与紫外光源固定连接，所述紫外光源的出射光束穿过聚焦透镜后形成一光斑，所述光斑位于所述喷嘴的正下方。

优先地，所述紫外光固化装置包括外壳、一组紫外光源及反射罩，所述外壳套设于所述主壳体外，所述紫外光源和反射罩设于外壳与主壳体之间，且所述反射罩位于紫外光源的下方，所述紫外光源的出射光束经反射罩反射后形成一光束汇聚点，所述光束汇聚点位于所述喷嘴的正下方。

优先地，所述紫外光固化装置还包括一组紫外光补偿光源，所述紫外光补偿光源环绕设置在所述外壳的外周面上。

优先地，所述紫外光源采用紫外LED点光源，其波长为350～400nm。

采用上述技术方案后，本实用新型与背景技术相比，具有如下优点：

1、本实用新型通过蠕动泵与挤出头的配合，来实现液态打印材料的输送、打印，打印精度高。

2、本实用新型将紫外光固化装置与挤出头固定在一起，作业过程中保持同步，在打印的同时实现快速固化。

3、本实用新型的紫外光固化装置点光源，能量集中度高，便于实现打印材料的快速固化。

附图说明

图1为实施例一的整体结构示意图；

图2为挤出头的结构示意图；

图3为实施例一的紫外光固化装置的结构示意图；

图4为实施例二的整体结构示意图；

图5为实施例二的紫外光固化装置的结构示意图；

图6为实施例三的整体结构示意图；

图7为实施例三的紫外光固化装置的结构示意图。

图8为实施例四的紫外光固化装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

请参阅图1，本实用新型公开了一种3D打印设备，包括储料器1、蠕动泵2、挤出头3、紫外光固化装置4、打印托盘、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构及控制器，其中：

储料器1内盛装有液态的光敏液态材料。在本实施例中，光敏液态材料采用光敏水凝胶材料，当然也可以采用其他类型的光敏液态材料，本实用新型不做具体限定。光敏水凝胶材料的成分主要包括水凝胶、紫外光固化剂以及功能性材料，水凝胶作为基体材料，紫外光固化剂用于在紫外光诱导条件下增进或控制固化反应，功能性材料是根据具体的打印样品需求所添加的材料，如为了表现样品颜色而添加的颜料，为了增进样品强度而添加的纤维。

参考图1所示，蠕动泵2的一端通过管路连接储料器1，另一端通过管路连接挤出头3。

配合图1和图2所示，挤出头3包括主壳体31及喷嘴32，其中：

主壳体31内形成有进料腔311，其上开设有进料口312，进料口312与进料腔311连通，并通过管路连接蠕动泵2。

喷嘴32的内部形成有出料口321，喷嘴32的上端连接主壳体31的下端。

参考图3所示，紫外光固化装置4包括紫外光源41、聚焦透镜42及安装杆43，其中：

紫外光源41通过安装杆43与主壳体31固定连接。在本实施例中，紫外光源41采用紫外LED点光源，其波长为350～400nm。

聚焦透镜42设置在紫外光源41的出射光路上且与紫外光源41固定连接。紫外光源41的出射光束穿过聚焦透镜42后形成一光斑A，光斑A位于喷嘴32的正下方。

打印托盘位于挤出头3的下方。

X轴运动机构用于驱动打印托盘在X轴方向上移动，Y轴运动机构用于驱动打印托盘在Y轴方向上移动，Z轴运动机构用于驱动挤出头3和紫外光固化装置4在Z轴方向上移动。X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构的具体结构属于现有技术，本实用新型不再赘述。

控制器对蠕动泵2、紫外光固化装置4、X轴运动机构、Y轴运动机构及Z轴运动机构进行控制。

本实施例3D打印设备的工作过程如下：

1、控制器控制X轴运动机构、Y轴运动机构及Z轴运动机构移动，确定挤出头3和打印托盘的位置，即确定打印坐标位置。

2、控制器控制蠕动泵2工作，蠕动泵2将液态的光敏液态材料输送至挤出头3，光敏液态材料从喷嘴32挤出。

3、光敏液态材料从喷嘴32挤出并脱离喷嘴32后，向打印托盘掉落，此时紫外光固化装置4产生的光斑A作用于光敏液态材料，光敏液态材料快速固化。

4、重复上述步骤1-3，在下一个打印坐标位置进行作业。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于：紫外光固化装置4的结构不同。

配合图4和图5所示，在本实施例中，紫外光固化装置4包括外壳41’、一组紫外光源42’及反射罩43’，其中：

参考图5所示，外壳41’套设于主壳体31外。

紫外光源42’和反射罩43’设于外壳41’与主壳体31之间，且反射罩43’位于紫外光源42’的下方。紫外光源42’采用紫外LED点光源，其波长为350～400nm。紫外光源42’的数量可根据打印速度、固化效率等作业需求进行选择，本实用新型不做具体限定。

紫外光源42’的出射光束经反射罩43’反射后形成一光束汇聚点B，光束汇聚点B位于喷嘴32的正下方。

本实施例3D打印设备的工作过程如下：

1、控制器控制X轴运动机构、Y轴运动机构及Z轴运动机构移动，确定挤出头3和打印托盘的位置，即确定打印坐标位置。

2、控制器控制蠕动泵2工作，蠕动泵2将液态的光敏液态材料输送至挤出头3，光敏液态材料从喷嘴32挤出。

3、光敏液态材料从喷嘴32挤出并脱离喷嘴32后，向打印托盘掉落，此时光敏液态材料恰好位于光束汇聚点B上，光敏液态材料在多路紫外光束的照射下实现快速固化。

4、重复上述步骤1-3，在下一个打印坐标位置进行作业。

实施例三

配合图6和图7所示，本实施例与实施例一的区别在于：紫外光固化装置4还包括一组紫外光补偿光源44’，紫外光补偿光源44’环绕设置在外壳41’的外周面上。

本实施例3D打印设备的工作过程如下：

1、控制器控制X轴运动机构、Y轴运动机构及Z轴运动机构移动，确定挤出头3和打印托盘的位置，即确定打印坐标位置。

2、控制器控制蠕动泵2工作，蠕动泵2将液态的光敏液态材料输送至挤出头3，光敏液态材料从喷嘴32挤出。

3、光敏液态材料从喷嘴32挤出并脱离喷嘴32后，向打印托盘掉落，此时光敏液态材料恰好位于光束汇聚点B上，光敏液态材料在多路紫外光束的照射下实现快速固化。

4、重复上述步骤1-3，在下一个打印坐标位置进行作业，同时开启距离上一打印坐标位置最近的紫外光补偿光源44’，对上一打印坐标位置堆叠的光敏液态材料进行二次照射，以保证固化充分。

实施例四

本实施例与实施例二的区别在于：紫外光固化装置4为可移动式结构。

参考图8所示，在本实施例中，外壳41’活动套设于主壳体31外，紫外光源42’和反射罩43’固定设置在外壳41’的内壁上，这样紫外光源42’和反射罩43’可以与外壳41’同步运动。

外壳41’通过电动推杆45’驱动其上下滑动，这样当光敏液态材料从喷嘴32挤出并脱离喷嘴32后，在掉落过程中，外壳41’在电动推杆45’的驱动作用下向下运动，此时光束汇聚点B也随着向下运动，这样光束汇聚点B与挤出的光敏液态材料同步下降，可以保证固化充分。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种3D打印设备，其特征在于：包括储料器、蠕动泵、挤出头、紫外光固化装置、打印托盘、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构及控制器，所述储料器内盛装有液态的光敏液态材料，所述蠕动泵的一端通过管路连接储料器，另一端通过管路连接挤出头，所述紫外光固化装置与所述挤出头相连，所述打印托盘位于所述挤出头的下方，所述X轴运动机构用于驱动所述打印托盘在X轴方向上移动，所述Y轴运动机构用于驱动所述打印托盘在Y轴方向上移动，所述Z轴运动机构用于驱动所述挤出头和紫外光固化装置在Z轴方向上移动，所述控制器对所述蠕动泵、紫外光固化装置、X轴运动机构、Y轴运动机构及Z轴运动机构进行控制。

2.如权利要求1所述的一种3D打印设备，其特征在于：所述挤出头包括主壳体及喷嘴，所述主壳体内形成有进料腔，其上开设有进料口，所述进料口与进料腔连通，并通过管路连接所述蠕动泵，所述喷嘴的内部形成有出料口，所述喷嘴的上端连接所述主壳体的下端。

3.如权利要求2所述的一种3D打印设备，其特征在于：所述紫外光固化装置包括紫外光源、聚焦透镜及安装杆，所述紫外光源通过安装杆与所述主壳体固定连接，所述聚焦透镜设置在所述紫外光源的出射光路上且与紫外光源固定连接，所述紫外光源的出射光束穿过聚焦透镜后形成一光斑，所述光斑位于所述喷嘴的正下方。

4.如权利要求2所述的一种3D打印设备，其特征在于：所述紫外光固化装置包括外壳、一组紫外光源及反射罩，所述外壳套设于所述主壳体外，所述紫外光源和反射罩设于外壳与主壳体之间，且所述反射罩位于紫外光源的下方，所述紫外光源的出射光束经反射罩反射后形成一光束汇聚点，所述光束汇聚点位于所述喷嘴的正下方。

5.如权利要求4所述的一种3D打印设备，其特征在于：所述紫外光固化装置还包括一组紫外光补偿光源，所述紫外光补偿光源环绕设置在所述外壳的外周面上。

6.如权利要求3或4所述的一种3D打印设备，其特征在于：所述紫外光源采用紫外LED点光源，其波长为350～400nm。