CN206967961U - 一种无支撑打印的五轴3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种无支撑打印的五轴3D打印机，包括支架及位于支架上的打印平台，所述打印平台通过控制器控制的X方向移动装置和Y方向移动装置在水平面移动，打印喷头设置有打印平台上方；支架上还设置有Z方向运动装置，所述可翻转的平台可通过固定于支架中间的平台旋转轴在竖直方向进行旋转；所述可翻转的平台上还设置有转动部件；所述可翻转的平台、转动部件与X方向移动装置、Y方向移动装置和Z方向运动装置配合实现将打印点运动至打印喷头，通过增加的可翻转的平台和转动部件来调整正在打印部分的角度，使其和重力方向一致，从而不需要增加额外的支撑部分保证打印件的成型。从而省去大量的耗材损耗和时间浪费。
Description
技术领域
本实用新型涉及3D打印领域，具体是一种无支撑打印的五轴3D打印机。
背景技术
现有FDM形式(熔融沉积成型)3D打印机采取的是在空间X，Y，Z三个方向进行打印，在打印过程中，因为大多数打印件都有伸出或者悬空部分，在耗材融化未凝固的状态下，耗材是没有足够强度保持形状，会向下坍塌，导致成型失败，所以需要用其他材料或者不同的打印方法先打印出实心的支撑，支撑住可能坍塌的部分，在打印完成后，再通过物理或者化学的方法将支撑部分去除。
因为需要在打印过程中消耗耗材打印支撑部分，所以打印速度会大大降低，很大比例的打印件支撑部分的体积远远高于打印件实质的体积，是对时间和耗材的严重浪费，而在打印完成后，去除支撑会花费大量的时间和人力，一些脆弱的打印件也会在去除支撑时候意外遭到损坏。
因为现有的FDM式3D打印机对支撑的依赖，在打印一个空壳类打印件时，多采取分次打印在拼接的方式，打印件的“整体性”得不到保障，在使用或者观赏的情况下都有不好的影响。若采取整体成型的方式，那么在选择耗材时候，就需要选择不同属性的耗材，支撑部分使用“可溶解”耗材，希望打印的部分采用“不可溶解”的耗材，打印完成以后，通过在打印件上开几个小孔，让溶剂流入，将支撑部分溶解流出，该方法虽然相对于前一种方法“整体性”有所提高，但是溶解支撑的过程漫长而繁琐，非常不利于应用。
由于现有FDM式3D打印机打印方向相对打印平台夹角一致，所以在打印有一定角度的光滑面时候会有严重的“台阶纹”，即后打印的部分与先打印的部分有断层，不利于零件的美观和精度的要求。
综上，虽然在3D打印机出现的开始阶段有过一次“认知”和“使用”的爆发，但出于上述的缺点导致的“低效”、“高成本”，使该技术没有获得更广泛的使用和发展。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无支撑打印的五轴3D打印机，通过采用增加运动轴的方式将打印件在打印的部分调整至和重力方向一致，从而省去支撑部分，以达到提高打印效率和后处理效率，做到“即打即用”，而且可以完成现有设备无法完成的一些形状，较好的解决了现有技术中存在的缺点。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
一种无支撑打印的五轴3D打印机，包括支架(1)及位于支架(1)上的打印平台，所述打印平台通过控制器控制的X方向移动装置(2)和Y方向移动装置(3)在水平面移动，打印喷头(4)设置在打印平台上方；其特征在于：支架(1)上还设置有Z方向运动装置(5)，通过控制器控制其在竖直方向移动；所述的打印平台为可翻转的平台(6)，所述可翻转的平台 (6)可通过固定于支架(1)中间的平台旋转轴(7)在竖直方向进行旋转；所述可翻转的平台(6)上还设置有转动部件；所述可翻转的平台、转动部件与X方向移动装置(2)、Y方向移动装置(3)和Z方向运动装置(5)配合实现将打印点运动至打印喷头(4)。
进一步的，所述可翻转的平台(6)内设置有陀螺仪感知打印件的姿态，并通过控制器控制所述可翻转的平台(6)、转动部件的运动实现打印件(10) 的重力线位于其打印完成部分的支撑面内，保持打印件整体刚性，省去支撑部件。
进一步的，所述转动部件为与所述可翻转的平台(6)平行，通过转轴连接的转盘(11)。
进一步的，所述转动部件为翻转盘(8)，其通过翻转轴(9)与所述可翻转的平台(6)连接，并在与可翻转的平台(6)平面相垂直的方向进行翻转。
进一步的，为了弥补可翻转的平台(6)翻转带来的高度变化，还设置有高度补偿装置。
进一步的，所述高度补偿装置为在可翻转的平台(6)上设置滑槽，滑槽内有一顶针，顶针的末端连接可以伸缩的打印喷头(4)，随着打印喷头 (4)位置的变化，顶针推动喷头，保持喷头与打印件放置平台的距离一致，从而被动补偿高度变化。
进一步的，所述高度补偿装置为在支架两侧设置光电传感器，感知打印喷头与打印点的距离，并通过控制器来根据光电传感器的信号来控制Z方向运动装置(5)上下运动，实现高度补偿。
本实用新型的有益效果是：本机械结构采用了使用空间中X，Y，Z三个方向的运动来控制打印件的形状，再使用增加的可翻转的平台和转动部件来调整正在打印部分的角度，使其和重力方向一致，从而不需要增加额外的支撑部分保证打印件的成型，尤其在打印完整壳体零件方面有着极大的优势。从而省去大量的耗材损耗和时间浪费。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型转盘结构示意图；
图3为本实用新型翻转盘结构示意图；
附图标记说明：
1、支架，2、X方向移动装置,3、Y方向移动装置，4、打印喷头，5、Z 方向运动装置，6、可翻转的平台，7、平台旋转轴，8、翻转盘，9、翻转轴， 10、打印件，11、转盘。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1-3所示，一种无支撑打印的五轴3D打印机，包括支架(1)及位于支架(1)上的打印平台，所述打印平台通过控制器控制的X方向移动装置(2)和Y方向移动装置(3)在水平面移动，打印喷头(4)设置在打印平台上方；其特征在于：支架(1)上还设置有Z方向运动装置(5)，通过控制器控制其在竖直方向移动；所述的打印平台为可翻转的平台(6)，所述可翻转的平台(6)可通过固定于支架(1)中间的平台旋转轴(7)在竖直方向进行旋转；所述可翻转的平台(6)上还设置有转动部件；所述可翻转的平台、转动部件与X方向移动装置(2)、Y方向移动装置(3)和Z方向运动装置(5)配合实现将打印点运动至打印喷头(4)。
进一步的，所述可翻转的平台(6)内设置有陀螺仪感知打印件的姿态，并通过控制器控制所述可翻转的平台(6)、转动部件的运动实现打印件(10) 的重力线位于其打印完成部分的支撑面内，保持打印件整体刚性，省去支撑部件。
进一步的，所述转动部件为与所述可翻转的平台(6)平行，通过转轴连接的转盘(11)。
进一步的，所述转动部件为翻转盘(8)，其通过翻转轴(9)与所述可翻转的平台(6)连接，并在与可翻转的平台(6)平面相垂直的方向进行翻转。
进一步的，为了弥补可翻转的平台(6)翻转带来的高度变化，还设置有高度补偿装置。
进一步的，所述高度补偿装置为在可翻转的平台(6)上设置滑槽，滑槽内有一顶针，顶针的末端连接可以伸缩的打印喷头(4)，随着打印喷头 (4)位置的变化，顶针推动喷头，保持喷头与打印件放置平台的距离一致，从而被动补偿高度变化。
进一步的，所述高度补偿装置为在支架两侧设置光电传感器，感知打印喷头与打印点的距离，并通过控制器来根据光电传感器的信号来控制Z方向运动装置(5)上下运动，实现高度补偿。
本实用新型在打印过程中，打印方向会随着打印件设计的角度进行调整，融化的耗材会和先前打印已凝固的耗材形成同角度排列，大大减少了了“台阶纹”，打印件的质量和外观大幅度提升。
同时本实用新型可以最大程度上不使用支撑，所以打印一个完整的空壳件也成为了可能，在艺术和工业上面都有非常广阔的应用；除去了打印过程中“支撑”的耗时和打印完成后去除“支撑”的繁琐和耗时，3D打印更容易被更多人使用和学习。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种无支撑打印的五轴3D打印机，包括支架(1)及位于支架(1)上的打印平台，所述打印平台通过控制器控制的X方向移动装置(2)和Y方向移动装置(3)在水平面移动，打印喷头(4)设置在打印平台上方；其特征在于：支架(1)上还设置有Z方向运动装置(5)，通过控制器控制其在竖直方向移动；所述的打印平台为可翻转的平台(6)，所述可翻转的平台(6)可通过固定于支架(1)中间的平台旋转轴(7)在竖直方向进行旋转；所述可翻转的平台(6)上还设置有转动部件；所述可翻转的平台、转动部件与X方向移动装置(2)、Y方向移动装置(3)和Z方向运动装置(5)配合实现将打印点运动至打印喷头(4)。
2.根据权利要求1所述的一种无支撑打印的五轴3D打印机，其特征在于：所述可翻转的平台(6)内设置有陀螺仪感知打印件的姿态，并通过控制器控制所述可翻转的平台(6)、转动部件的运动实现打印件(10)的重力线位于其打印完成部分的支撑面内。
3.根据权利要求2所述的一种无支撑打印的五轴3D打印机，其特征在于：所述转动部件为与所述可翻转的平台(6)平行，通过转轴连接的转盘(11)。
4.根据权利要求2所述的一种无支撑打印的五轴3D打印机，其特征在于：所述转动部件为翻转盘(8)，其通过翻转轴(9)与所述可翻转的平台(6)连接，并在与可翻转的平台(6)平面相垂直的方向进行翻转。
5.根据权利要求2所述的一种无支撑打印的五轴3D打印机，其特征在于：还设置有高度补偿装置。
6.根据权利要求5所述的一种无支撑打印的五轴3D打印机，其特征在于：所述高度补偿装置为在可翻转的平台(6)上设置滑槽，滑槽内有一顶针，顶针的末端连接可以伸缩的打印喷头(4)，随着打印喷头(4)位置的变化，顶针推动喷头。
7.根据权利要求5所述的一种无支撑打印的五轴3D打印机，其特征在于：所述高度补偿装置为在支架两侧设置光电传感器，感知打印喷头与打印点的距离，并通过控制器来根据光电传感器的信号来控制Z方向运动装置(5)上下运动，实现高度补偿。
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