CN205661050U

CN205661050U - 大尺寸工业级3d打印机

Info

Publication number: CN205661050U
Application number: CN201620487697.4U
Authority: CN
Inventors: 范孝良; 李传帅; 赵冲; 代红川
Original assignee: North China Electric Power University
Current assignee: North China Electric Power University
Priority date: 2016-05-26
Filing date: 2016-05-26
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2026-05-26

Abstract

本实用新型公开了一种大尺寸工业级3D打印机，包括机架，机架上设置有Y轴扫描机构、X轴扫描机构、Z轴扫描机构、打印平台以及控制机构，X轴扫描机构上设置有喷头挤出机构；所述喷头挤出机构包括U型挤出机座，挤出机座上固定设置有挤出夹，挤出机座的下方设置有带喉管和喷嘴的挤出头，挤出夹的两侧分别设置有散热风扇和喷头步进电机，挤出头的喉管穿过挤出机座后位于喷头步进电机输出轴上设置的挤出轮与挤出夹中设置的深沟轴承之间，且挤出头喉管的顶端与固定设置在挤出夹上的长条铝块顶端面平齐。本实用新型具有结构简单、结构强度高、稳定性好、打印精度高的优点，能够满足工业级大尺寸打印、喷头高速运动以及打印平台精确稳定升降的要求。

Description

大尺寸工业级3D打印机

技术领域

本实用新型涉及打印机技术领域，特别是一种工业级3D打印机。

背景技术

3D打印是现代出现的增材制造技术，是采用打印头、喷嘴或其他打印机技术，通过材料沉积来制造物体的技术。熔融沉积( FDM) 又叫熔丝沉积，利用热塑性材料的热熔性、粘结性等特点，采用热融喷头，使丝状材料经熔化后从喷头内挤压而出，并沉积在指定位置进行层层堆积叠加，最终形成所需产品。

小型桌面化和大型生产型是3D打印设备的两个重要发展方向。然而，目前3D打印技术多数还停留在桌面级、小型化的生产层面上，大尺寸、高速工业打印还没能很好的参与到生产加工之中。如通过对打印机结构尺寸的增大来演变为工业生产用3D打印机，必然对打印机结构的强度和稳定性提出更高要求，且还会存在装配复杂，成本较高的缺点。因此研制大型化生产型的3D打印机，是提高生产效率、最大程度发挥3D打印设备集约化优势的必然选择，控制设备成本、提高造型效率及成形精度是大型快速成形设备需要解决的关键问题。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种结构强度高、稳定性好、打印精度高、且能够满足工业级大尺寸打印要求的3D打印机。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

大尺寸工业级3D打印机，包括方框形机架，机架的顶端设置有Y轴扫描机构和X轴扫描机构，机架的内侧设置有Z轴扫描机构， Z轴扫描机构上安装有打印平台，X轴扫描机构上设置有喷头挤出机构；所述机架上还设置有分别控制X轴扫描机构、Y轴扫描机构、Z轴扫描机构以及喷头挤出机构动作的控制机构；所述喷头挤出机构包括通过挂块设置在X轴扫描机构上的U型挤出机座，挤出机座上固定设置有挤出夹，挤出机座的下方设置有带喉管和喷嘴的挤出头，所述挤出夹的两侧分别设置有散热风扇和喷头步进电机，挤出头的喉管穿过挤出机座后位于喷头步进电机输出轴上设置的挤出轮与挤出夹中设置的深沟轴承之间，且挤出头喉管的顶端与固定设置在挤出夹上的长条铝块顶端面平齐。

上述大尺寸工业级3D打印机，所述方框形机架包括通过角件固定连接成方框形支架的十四根铝型材，其中四根竖立，八根水平设置为两层平面边框，第一平面边框固定设置在竖立铝型材的底端，第二平面边框固定设置在竖立铝型材的下部，其余两根铝型材相对水平设置在竖立铝型材的顶端；所述Y轴扫描机构固定设置在未设置水平铝型材的相邻竖立铝型材顶端之间。

上述大尺寸工业级3D打印机，所述Y轴扫描机构包括两根通过L型连接件平行设置在竖立铝型材顶端的Y轴模组型材，两根Y轴模组型材之间通过传动轴连接，传动轴的一端设置有Y轴步进电机，Y轴步进电机通过支架设置在Y轴模组型材端部；所述Y轴模组型材上滑动设置有安装X轴扫描机构的Y轴滑块。

上述大尺寸工业级3D打印机，所述X轴扫描机构包括通过L型连接件设置在两个Y轴滑块上的X轴模组型材，X轴模组型材的一端设置有X轴步进电机，X轴模组型材上设置有安装喷头挤出机构的X轴滑块。

上述大尺寸工业级3D打印机，所述Z轴扫描机构包括平行设置的两根丝杆，丝杆的底端通过联轴器连接Z轴步进电机，Z轴步进电机通过L型连接件安装在机架的第二平面边框上；丝杆的两侧分别设置有相对称的光杆，光杆的上下两端、以及丝杆的顶端分别通过立式支架与机架的水平铝型材连接；所述打印平台与螺接在丝杆上的丝杆螺母和滑动设置在光杆上的直线轴承固定连接。

上述大尺寸工业级3D打印机，所述打印平台通过平台支架设置在Z轴扫描机构的丝杆螺母和直线轴承上，打印平台和平台支架通过相配装的调平螺栓和调平螺母连接。

上述大尺寸工业级3D打印机，位于打印平台和平台支架之间的调平螺栓上套接有弹簧。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型采用开放式结构，具有结构简单、成本低廉、结构强度高、稳定性好、打印精度高、抗震性能好、标准化程度高的优点，能够满足工业级大尺寸打印、喷头高速运动以及打印平台精确稳定升降的要求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型所述机架的结构示意图；

图3为本实用新型所述X轴扫描机构的结构分解示意图；

图4为本实用新型所述Y轴扫描机构的结构分解示意图；

图5为本实用新型所述Z轴扫描机构的结构分解示意图；

图6为本实用新型所述打印平台的结构分解示意图；

图7为本实用新型所述喷头挤出机构的结构分解示意图。

其中：1.X轴扫描机构，11.X轴模组型材，12. X轴滑块，13.X轴步进电机，14. 电机连接座，2.Y轴扫描机构，21.Y轴模组型材，22.传动轴，23.Y轴滑块，24.Y轴步进电机，3.Z轴扫描机构，31.光杆，32.丝杆，33.直线轴承，34.丝杆螺母，35.立式支架，36.Z轴步进电机，4.喷头挤出机构，41.挤出机座，42.挤出头，43.挤出夹，44.深沟轴承，45.挤出轮，46.喷头步进电机，47.散热风扇，48.长条铝块，5.打印平台，52.平台支架，53.调平螺栓，54.调平螺母，55.弹簧，6.机架，61.铝型材，62.角件，63. L型连接件，7.挂块。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

一种大尺寸工业级3D打印机，其结构如图1所示，包括方框形机架6，机架的顶端设置有Y轴扫描机构2和X轴扫描机构1，机架的内侧设置有Z轴扫描机构3，Z轴扫描机构上安装有打印平台5，X轴扫描机构上设置有喷头挤出机构4；机架上还设置有控制机构，用于分别控制X轴扫描机构、Y轴扫描机构、Z轴扫描机构以及喷头挤出机构动作。

机架6的结构如图2所示，包括通过角件62固定连接成方框形支架的十四根铝型材61，其中四根竖立，八根水平设置为两层平面边框，第一平面边框固定设置在竖立铝型材的底端，第二平面边框固定设置在竖立铝型材的下部，其余两根铝型材相对水平设置在竖立铝型材的顶端。

Y轴扫描机构2的结构如图4所示，包括两根Y轴模组型材21，Y轴模组型材21通过L型连接件63设置在竖立铝型材的顶端，两根Y轴模组型材21之间通过传动轴22连接，传动轴的一端设置有Y轴步进电机24，Y轴步进电机24通过电机支架设置在Y轴模组型材21端部；Y轴模组型材21上滑动设置有安装X轴扫描机构的Y轴滑块23。

X轴扫描机构1的结构如图3所示，包括通过L型连接件设置在两个Y轴滑块23上的X轴模组型材11，X轴模组型材11的一端通过电机连接座14设置有X轴步进电机13，X轴模组型材11上设置有安装喷头挤出机构的X轴滑块12。

喷头挤出机构4的结构如图7所示，包括U型挤出机座41，挤出机座41通过挂块7连接在X轴滑块12上。挤出机座41上固定设置有挤出夹43，挤出机座41的下方设置有带喉管和喷嘴的挤出头42；挤出夹43的两侧分别设置有散热风扇和喷头步进电机，挤出夹43内设置有深沟轴承44；挤出头43的喉管穿过挤出机座后，位于深沟轴承44与喷头步进电机之间，挤出头42喉管的顶端穿过挤出夹43后，与固定设置在挤出夹43上的长条铝块48顶端面平齐。喷头步进电机的输出轴上设置有挤出轮45，挤出头42的喉管位于挤出轮45和深沟轴承44之间。上述散热风扇、挤出夹和喷头步进电机之间以及散热风扇、长条铝块和喷头步进电机之间分别通过长螺丝紧固。

Z轴扫描机构3的结构如图5所示，包括平行设置的两根丝杆32，丝杆的底端通过联轴器连接Z轴步进电机36，Z轴步进电机36通过L型连接件安装在机架的第二平面边框上；丝杆的两侧分别设置有相对称的光杆31，光杆的上下两端、以及丝杆的顶端分别通过立式支架35与机架的水平铝型材连接；所述打印平台5与螺接在丝杆32上的丝杆螺母34和滑动设置在光杆31上的直线轴承33固定连接。

打印平台5通过平台支架52设置在Z轴扫描机构3的丝杆螺母34和直线轴承33上，如图6所示，打印平台5和平台支架52支架通过相配装的调平螺栓53和调平螺母54连接，位于打印平台5和平台支架52之间的调平螺栓53上套接有弹簧55。

本实用新型使用时，首先将打印材料穿过喉管伸入喷嘴内，其次控制机构根据获得的打印标的驱动X轴扫描机构、Y轴扫描机构、Z轴扫描机构以及喷头挤出机构动作；喷头挤出机构动作时，喷头步进电机带动挤出轮旋转，喉管便可在挤出轮和深沟轴承的作用下带动内部线料向下通过喷嘴加热熔融喷出，完成打印操作。

Claims

1.大尺寸工业级3D打印机，其特征在于：包括方框形机架（6），机架的顶端设置有Y轴扫描机构（2）和X轴扫描机构（1），机架的内侧设置有Z轴扫描机构（3），Z轴扫描机构上安装有打印平台（5），X轴扫描机构上设置有喷头挤出机构（4）；所述机架上还设置有分别控制X轴扫描机构、Y轴扫描机构、Z轴扫描机构以及喷头挤出机构动作的控制机构；

所述喷头挤出机构（4）包括通过挂块（7）设置在X轴扫描机构上的U型挤出机座（41），挤出机座（41）上固定设置有挤出夹（43），挤出机座（41）的下方设置有带喉管和喷嘴的挤出头（42），所述挤出夹（43）的两侧分别设置有散热风扇（47）和喷头步进电机（46），挤出头（42）的喉管穿过挤出机座（41）后位于喷头步进电机输出轴上设置的挤出轮（45）与挤出夹（43）中设置的深沟轴承（44）之间，且挤出头（42）喉管的顶端与固定设置在挤出夹（43）上的长条铝块（48）顶端面平齐。

2.根据权利要求1所述的大尺寸工业级3D打印机，其特征在于：所述机架（6）包括通过角件（62）固定连接成方框形支架的十四根铝型材（61），其中四根竖立，八根水平设置为两层平面边框，第一平面边框固定设置在竖立铝型材的底端，第二平面边框固定设置在竖立铝型材的下部，其余两根铝型材相对水平设置在竖立铝型材的顶端；所述Y轴扫描机构（2）固定设置在未设置水平铝型材的相邻竖立铝型材顶端之间。

3.根据权利要求2所述的大尺寸工业级3D打印机，其特征在于：所述Y轴扫描机构（2）包括两根通过L型连接件（63）平行设置在竖立铝型材顶端的Y轴模组型材（21），两根Y轴模组型材（21）之间通过传动轴（22）连接，传动轴的一端设置有Y轴步进电机（24），Y轴步进电机（24）通过支架设置在Y轴模组型材（21）端部；所述Y轴模组型材（21）上滑动设置有安装X轴扫描机构的Y轴滑块（23）。

4.根据权利要求3所述的大尺寸工业级3D打印机，其特征在于：所述X轴扫描机构（1）包括通过L型连接件设置在两个Y轴滑块（23）上的X轴模组型材（11），X轴模组型材（11）的一端设置有X轴步进电机（13），X轴模组型材（11）上设置有安装喷头挤出机构的X轴滑块（12）。

5.根据权利要求2所述的大尺寸工业级3D打印机，其特征在于：所述Z轴扫描机构（3）包括平行设置的两根丝杆（32），丝杆的底端通过联轴器连接Z轴步进电机（36），Z轴步进电机（36）通过L型连接件安装在机架的第二平面边框上；丝杆的两侧分别设置有相对称的光杆（31），光杆的上下两端、以及丝杆的顶端分别通过立式支架（35）与机架的水平铝型材连接；所述打印平台（5）与螺接在丝杆（32）上的丝杆螺母（34）和滑动设置在光杆（31）上的直线轴承（33）固定连接。

6.根据权利要求5所述的大尺寸工业级3D打印机，其特征在于：所述打印平台（5）通过平台支架（52）设置在Z轴扫描机构（3）的丝杆螺母（34）和直线轴承（33）上，打印平台（5）和平台支架（52）通过相配装的调平螺栓（53）和调平螺母（54）连接。

7.根据权利要求6所述的大尺寸工业级3D打印机，其特征在于：位于打印平台（5）和平台支架（52）之间的调平螺栓（53）上套接有弹簧（55）。