CN207207141U - 一种应用于低温材料的3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于低温材料的3D打印设备，包括动力驱动装置(1)、传动装置(2)、打印平台装置(3)、近端供料装置(4)、喷头冷却装置(5)、内部恒温冷却装置以及打印设备外壳(9)，所述打印设备外壳中设置有机架，动力驱动装置分别安装于机架的上端面，每个动力驱动装置输出端连接一传动装置，打印平台装置安装于机架的内部，喷头冷却装置(5)安装于近端供料装置的输出端，内部恒温冷却装置安装于打印设备外壳中并位于机架的一侧。本实用新型低温材料的3D打印设备结构精密，功能实用，装配简单方便，制造成型精度高，打印速度相对较快，从实质上大大的提高了低温材料3D打印的制造质量和生产效率。

Description

一种应用于低温材料的3D打印设备

技术领域

本实用新型涉及3D打印领域，具体涉及一种应用于低温材料的3D打印设备。

背景技术

3D打印技术是近些年来逐渐兴起的一种具有个性化成型制造技术，具有成形速度快、成本低污染少以及使用方便体积较小等优点。随着3D打印机技术逐渐发展，目前用于3D打印的打印设备也是五花八门，各有特色。有打印高分子聚合物的，金属粉或塑料粉烧结的，陶瓷打印的，食品类的以及光固化打印设备等。在各个领域中都相继的出现了领域中需要的打印设备，如在建筑中也出现了相应的房子建筑打印设备，在医疗上也出现了打印活细胞的打印设备。到目前使用最多最广泛的主要是中高温的高分子聚合物打印机，主要是才用了熔融沉积成型技术，将输进的线材物料高温熔融后经过层层堆积，最终根据我们的设计得到我们需要的模型制品。但是在高分子聚合物打印设备中研究的最多的是中高温材料的打印设备，而对低温高分子材料3D打印设备的研究很少，到目前几乎没有看到与低温高分子聚合物3D打印设备相关的研究报道。

发明内容

针对目前3D打印技术中对低温高分子材料的打印制造的技术不太成熟，涉及到的高分子聚合物的打印设备主要以中高温的打印配置来设计，极少或没有专门针对低温熔融的高分子聚合或针对某一种低温熔融聚合物来设计相应的打印设备。本文针对聚己内酯低温聚合物材料的特性专门设计了一种可适用于聚己内酯等低温材料的3D打印设备，以促进低温3D打印材料的进一步发展。另外也针对低温环保材料在医院中骨骼关节损伤修复的应用前景，就目前的FDM 打印设备的精度相对不高，成型定型速度慢等不足，而导致大部分低温材料不能以3D打印技术制造应用于各大医疗领域当中。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种应用于低温材料的3D打印设备，包括动力驱动装置(1)、传动装置(2)、打印平台装置(3)、近端供料装置(4)、喷头冷却装置(5)、内部恒温冷却装置以及打印设备外壳，所述打印设备外壳中设置有机架，动力驱动装置分别安装于机架的上端面，每个动力驱动装置输出端连接一传动装置，打印平台装置(3)安装于机架的内部，喷头冷却装置(5)安装于近端供料装置(4)的输出端，内部恒温冷却装置安装于打印设备外壳中并位于机架的一侧。

作为优选的技术方案，所述的动力驱动装置所采用的电机为步进电机或伺服电机中的一种或一种以上，电机转速要求为10000～100000r/min。

作为优选的技术方案，所述传动装置主要采用丝杆传动、滑杆传动或皮带传动中的一种或一种以上。

作为优选的技术方案，所述丝杆为双头丝杆或单头丝杆中的至少一种，且丝杆是直接嵌入到电机轴心中连为一体，丝杆的制造精度为0.001～0.02mm。

作为优选的技术方案，所述的打印平台装置包括打印平台、加热装置、调平装置和载物板，其中打印平台用的材质为铁材质、铝材质、铜材质、铝合金材质、铜合金材质中的一种，载物板为塑料复合材料洞洞孔板、塑料复合材料平面硬板或软板或玻璃板中的一种。

作为优选的技术方案，所述近端供料装置包括主动齿轮、从动U型轮、散热块、打印喷嘴、耐高温聚氟乙烯塑料管以及各部分的连接器头，其中主要在于供料挤出齿轮中心点到打印头喷嘴之间的长度距离，其长度距离设置为 30～80mm。

作为优选的技术方案，所述的喷头冷却装置为至少带一个冷却风扇以及相应的导风管；其中冷却风扇转速为1000～6000r/min；导风管主要包括冷却散热块的出风口(7)和喷嘴挤出熔融物料的出风口(8)，需要的导风管数量为一个或一个以上。

作为优选的技术方案，所述的内部恒温冷却装置为微型的恒温冷却装置，体积大少设计为400～3000cm3，冷却温度调节范围为-5～30℃。

作为优选的技术方案，所述打印设备外壳为铁质材质、铝合金材质、铜合金材质、不透明亚克力及透明亚克力材质、玻璃材质中的一种或一种以上。

作为优选的技术方案，所述外壳的形状为平面或曲面中的一种或一种以上，且外壳的上前方为倾斜平面；打印外壳的前面和上前方倾斜面以面积比例算，透明部分分别占比为60～95％和30～60％。

本实用新型的有益效果是：本实用新型为一种应用于低温材料的3D打印设备，其特点有：

1)本实用新型采用了伺服电机作为动力驱动和高精度丝杆作为传动，丝杆的制造精度达到0.005mm的高精度级别，并且丝杆是直接连进到伺服电机轴心中并为伺服电机的轴心，大大的高了打印机结构上的精度，丝杆与伺服电机的连为一体化也大大的减少了由机械部分带来的误差；

2)本实用新型采用了内部恒温冷却装置和打印头冷却装置双重冷却的方式对低温熔融材料的冷却定型，从而加快了熔融挤出物料冷却定型的时间，进而提高了3D打印制造的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为电机、丝杆和打印平台的示意图；

图2为本实用新型近端供料装置及打印喷头冷却装置的示意图；

图3为本实用新型所述其中一种导风管的示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1-图3所示，包括动力驱动装置1、传动装置2、打印平台装置3、近端供料装置4、喷头冷却装置5、内部恒温冷却装置以及打印设备外壳，所述打印设备外壳中设置有机架，动力驱动装置分别安装于机架的上端面，每个动力驱动装置输出端连接一传动装置，打印平台装置3安装于机架的内部，喷头冷却装置5安装于近端供料装置4的输出端，内部恒温冷却装置安装于打印设备外壳中并位于机架的一侧。

本实施例中，动力驱动装置所采用的电机为步进电机或伺服电机中的一种或一种以上，电机转速要求为10000～100000r/min。

本实施例中，传动装置主要采用丝杆传动、滑杆传动或皮带传动中的一种或一种以上。

本实施例中，丝杆为双头丝杆或单头丝杆中的至少一种，且丝杆是直接嵌入到电机轴心中连为一体，丝杆的制造精度为0.001～0.02mm。

本实施例中，的打印平台装置包括打印平台、加热装置、调平装置和载物板，其中打印平台用的材质为铁材质、铝材质、铜材质、铝合金材质、铜合金材质中的一种，载物板为塑料复合材料洞洞孔板、塑料复合材料平面硬板或软板或玻璃板中的一种。

本实施例中，近端供料装置包括主动齿轮、从动U型轮、散热块、打印喷嘴、耐高温聚氟乙烯塑料管以及各部分的连接器头，其中主要在于供料挤出齿轮中心点到打印头喷嘴之间的长度距离，其长度距离设置为30～80mm。

本实施例中，打印头冷却装置为至少带一个冷却风扇以及相应的导风管；其中冷却风扇转速为1000～6000r/min；导风管主要包括冷却散热块的出风口 7和喷嘴挤出熔融物料的出风口8，需要的导风管数量为一个或一个以上。

本实施例中，内部恒温冷却装置为微型的恒温冷却装置，体积大少设计为400～3000cm3，冷却温度调节范围为-5～30℃。

本实施例中，打印设备外壳为铁质材质、铝合金材质、铜合金材质、不透明亚克力及透明亚克力材质、玻璃材质中的一种或一种以上。

本实施例中，外壳的形状为平面或曲面中的一种或一种以上，且外壳的上前方为倾斜平面；打印外壳的前面和上前方倾斜面以面积比例算，透明部分分别占比为60～95％和30～60％。

采用五个伺服电机作为动力驱动装置，分别用在X轴上驱动1个、Y轴上1 个、Z轴上2个以及供料挤出上1个；采用制造精度为0.005mm的双头丝杆作为传动装置，螺距为3mm，分别用在X方向上、Y轴方向上和Z轴方向上；打印平台采用同合金，载物板采用塑料复合物洞洞孔板；采用近端供料方式，其中供料挤出齿轮中心点到打印头喷嘴之间的长度距离为48.3mm；打印喷头冷却装置使用一个冷却风扇和一个导风管，其中导风管出风口为2个，其中一个为冷却散热块导风口，另一个为熔融挤出料导风口；内部恒温冷却装置为微型的恒温冷却装置，体积大少设计为1031cm3，冷却温度调节范围为-5～30℃；打印设备外壳采用铝合金和无色透明亚克力材质材料，其中打印设备前面透明部分占比为76％，上前方斜面透明部分占比为35％；根据相关附图和设计图纸装配可得到低温材料的3D打印设备。

本实用新型的有益效果是：本实用新型为一种应用于低温材料的3D打印设备，其特点有：

1)本实用新型采用了伺服电机作为动力驱动和高精度丝杆作为传动，丝杆的制造精度达到0.005mm的高精度级别，并且丝杆是直接连进到伺服电机轴心中并为伺服电机的轴心，大大的高了打印机结构上的精度，丝杆与伺服电机的连为一体化也大大的减少了由机械部分带来的误差；

2)本实用新型采用了内部恒温冷却装置和打印头冷却装置双重冷却的方式对低温熔融材料的冷却定型，从而加快了熔融挤出物料冷却定型的时间，进而提高了3D打印制造的效率。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，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书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种应用于低温材料的3D打印设备，其特征在于：包括动力驱动装置(1)、传动装置(2)、打印平台装置(3)、近端供料装置(4)、喷头冷却装置(5)、内部恒温冷却装置以及打印设备外壳，所述打印设备外壳中设置有机架，动力驱动装置分别安装于机架的上端面，每个动力驱动装置输出端连接一传动装置，打印平台装置(3)安装于机架的内部，喷头冷却装置(5)安装于近端供料装置(4)的输出端，内部恒温冷却装置安装于打印设备外壳中并位于机架的一侧。

2.如权利要求1所述的应用于低温材料的3D打印设备，其特征在于：所述的动力驱动装置所采用的电机为步进电机或伺服电机中的一种或一种以上，电机转速要求为10000～100000r/min。

3.如权利要求1所述的应用于低温材料的3D打印设备，其特征在于：所述传动装置主要采用丝杆传动、滑杆传动或皮带传动中的一种或一种以上。

4.如权利要求3所述的应用于低温材料的3D打印设备，其特征在于：所述丝杆为双头丝杆或单头丝杆中的至少一种，且丝杆是直接嵌入到电机轴心中连为一体，丝杆的制造精度为0.001～0.02mm。

5.如权利要求1所述的应用于低温材料的3D打印设备，其特征在于：所述的打印平台装置包括打印平台、加热装置、调平装置和载物板，其中打印平台用的材质为铁材质、铝材质、铜材质、铝合金材质、铜合金材质中的一种，载物板为塑料复合材料洞洞孔板、塑料复合材料平面硬板或软板或玻璃板中的一种。

6.如权利要求1所述的应用于低温材料的3D打印设备，其特征在于：所述近端供料装置包括主动齿轮、从动U型轮、散热块、打印喷嘴、耐高温聚氟乙烯塑料管以及各部分的连接器头，其中主要在于供料挤出齿轮中心点到打印头喷嘴之间的长度距离，其长度距离设置为30～80mm。

7.如权利要求1所述的应用于低温材料的3D打印设备，其特征在于：所述的喷头冷却装置为至少带一个冷却风扇以及相应的导风管；其中冷却风扇转速为1000～6000r/min；导风管主要包括冷却散热块的出风口(7)和喷嘴挤出熔融物料的出风口(8)，需要的导风管数量为一个或一个以上。

8.如权利要求1所述的应用于低温材料的3D打印设备，其特征在于：所述的内部恒温冷却装置为微型的恒温冷却装置，体积大少设计为400～3000cm3，冷却温度调节范围为-5～30℃。

9.如权利要求1所述的应用于低温材料的3D打印设备，其特征在于：所述打印设备外壳为铁质材质、铝合金材质、铜合金材质、不透明亚克力及透明亚克力材质、玻璃材质中的一种或一种以上。

10.如权利要求9所述的应用于低温材料的3D打印设备，其特征在于：所述外壳的形状为平面或曲面中的一种或一种以上，且外壳的上前方为倾斜平面；打印外壳的前面和上前方倾斜面以面积比例算，透明部分分别占比为60～95％和30～60％。