CN207579117U - 一种fdm式3d模型表面层纹处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种FDM式3D模型表面层纹处理装置，包括设置于装置底部并用于支撑的支架，所述支架上固定安装有层纹处理机构，所述层纹处理机构上部安装有传送机构，所述支架的长度方向与传送机构长度方向相互平行且均处于水平位置；所述层纹处理机构包括沿所述传送机构运行方向依次设置在所述支架上的抛光室、清洗室和烘干室，所述传送机构具有多个均匀相间设置的用于固定悬挂待处理模型的模型吊钩，所述模型吊钩在传送机构的驱动下依次贯穿所述抛光室、清洗室和烘干室。本实用新型通过采用化学方式对模型进行表面处理，克服了现有人工手动处理的不足，同时，解决了手工无法处理模型狭小的空间的问题。

Description

一种FDM式3D模型表面层纹处理装置

技术领域

本实用新型涉及3D打印领域，尤其涉及对采用FDM式处理3D打印模型表面层纹的装置，具体的说，是一种FDM式3D模型表面层纹处理装置。

背景技术

FDM是“Fused Deposition Modeling”的简写形式，即为熔融沉积成型。搞懂FDM成型技术，首先我们需要转变思维。通常2D打印是在一张纸上（一个平面上）完成打印，而3D打印是完成一个立体模型的打印。FDM，通俗来讲就是利用高温将材料融化成液态，通过打印头挤出后固化，最后在立体空间上排列形成立体实物。

熔融沉积成型的原理如下：加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动，热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层"画出"截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。

当然作为成型技术的FDM同其它成型技术相比有其固有的优缺点。优点：成型精度高、打印模型硬度好、多种颜色。缺点：成型物体表面粗糙。由于打印成型的原理必然导致表面会存在层纹，无法实现像模具或者机械加工后的模型具有的光滑的表面质量，因此，在模型的美观度和后期应用上会受到一些限制。为了消除这一点不足，通常会采用后期处理的方式进行消除。现有技术对3D打印模型层叠纹理的处理，通常是利用上灰、打磨、喷色这些步骤，但是由于3D打印模型一般结构比较复杂，所以处理起来耗时，而且对人员的要求高，效率低，严重影响了3D打印技术的推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种FDM式3D模型表面层纹处理装置，用于解决背景技术中所提到的，现有技术中处理采用FDM方式打印的模型表面粗糙，存在层纹影响模型外观，导致限制模型使用的问题，目的是更好的通过使用上述装置对模型层纹进行精确处理，获得比较好的处理效果。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种FDM式3D模型表面层纹处理装置，包括设置于装置底部并用于支撑的支架，所述支架上固定安装有层纹处理机构，所述层纹处理机构上部安装有传送机构，所述支架的长度方向与传送机构长度方向相互平行且均处于水平位置；所述层纹处理机构包括沿所述传送机构运行方向依次设置在所述支架上的抛光室、清洗室和烘干室，所述传送机构具有多个均匀相间设置的用于固定悬挂待处理模型的模型吊钩，所述模型吊钩在传送机构的驱动下依次贯穿所述抛光室、清洗室和烘干室。

为了更好的实现本实用新型，提高抛光的效率和便捷度，特别采用下述结构设置：所述抛光室包括壳体，所述壳体上部沿所述模型吊钩运动方向上开设有用于容纳待处理模型的槽口；所述壳体下部一体连接有用于存储抛光液的锥形槽，所述锥形槽下方安装有增压装置，所述增压装置的吸入口淹没在所述锥形槽的抛光液内，所述增压装置的排出口通过密闭连接的主管路与固定设置在所述壳体上的连接块连通，所述连接块上连接有至少一根可调节喷管，所述喷管端头安装有喷嘴。

为了更好的实现本实用新型，提高抛光的效率、便捷度，以及对不同模型的适应能力特别采用下述结构设置：所述喷嘴的喷射端口横截面为圆形，喷嘴纵截面为矩形。这种设置能够获得比较精准的喷射位置，并且能够获得较大的喷射力，适用于表面结构复杂，存在异形结构的模型，采用上述喷嘴11能够使抛光液更好的进入模型内部，通过飞溅方式将模型的内外表面均匀抛光。

为了更好的实现本实用新型，提高抛光的效率、便捷度，以及对不同模型的适应能力特别采用下述结构设置：所述喷嘴的喷射端口横截面为矩形，喷嘴纵截面为扇形且靠近喷射端口一测大于连接喷管一侧。这种设置喷嘴11喷射出来的抛光液呈扇形，随着喷射距离的增加喷射覆盖面积不断增大，但喷射力越弱，甚至在空中发生雾化现象，这种适合于表面规则，平整度好的模型，具有喷射覆盖面积大，抛光液均匀，单次腐蚀厚度低，能够更好的把握表面腐蚀厚度，更容易控制表面处理的质量。

为了更好的实现本实用新型，提高清洁的效率和便捷度，特别采用下述结构设置：所述清洗室的结构与所述抛光室的结构相同且清洗室底部盛装有清洗液。

为了更好的实现本实用新型，便捷度，特别采用下述结构设置：所述烘干室为相对安装在所述支架两侧，在中间形成一个用于容纳待烘干模型并在所述传送机构的驱动下使模型通过的烘干空腔。所述烘干室16内设置有发热电热丝13用于作为提供烘干的热源。电热丝13的功率可以根据实际烘干需要的时间和强度通过控制电流的方式来进行调节，适用范围广。

为了更好的实现本实用新型，提高抛光的便捷度，特别采用下述结构设置：所述传送机构包括链条，用于张紧所述链条并驱动连接的两个链轮，所述链条水平设置并与支架所在平面平行，所述链条为两条且两条链条之间垂直固定连接有多个所述模型吊钩。

本实用新型还提供利用FDM式3D模型表面层纹处理装置处理模型表面层纹的方法，包括以下步骤：

步骤S100，将3D打印完成的模型通过模型吊钩安装在链条上，链条在链轮的带动缓慢移动，模型首先进入抛光室中，通过喷嘴喷出抛光液，均匀覆盖在模型表面，通过腐蚀融化模型表层的细微纹路消除打印过程产生的层叠纹理；

步骤S200，继续驱动链轮转动，模型随着链条的移动进入清洗室，从喷嘴喷出清洗液，将模型表面覆盖的抛光液洗掉，避免清洗液长时间作用对模型造成过度腐蚀；

步骤S300，模型最后进入烘干室，依靠室中壁面覆盖的加热丝对模型进行表面烘干，模型在链条的带动下脱离层纹处理机构完成一个循环处理；

步骤S400，继续驱动链轮循环进行步骤S100-S300直到层纹处理完成；

步骤S500，由操作人员将处理完的模型从模型吊钩上取下，完成层纹处理。

为了更好的提高处理效率，并获得更好的表面处理质量，优选地，在步骤S100之前还增加对待处理的模型进行磨平的步骤。有的模型的外形非常的规则，比如存在多个平面或者自然曲面、斜面或者弧面等。在利用抛光液进行腐蚀抛光之前，利用粒径度在1500-2000目的砂纸现对模型的表面进行打磨处理，将相邻层纹之间的凹凸感消失后，再通过上述步骤S100-步骤S500进行处理，不仅能够进一步提高处理的效率，同时还能明显提高处理后模型的表面质量。

工作原理：

由于采用FDM方式进行叠加打印，必不可少的会出现层纹结构，虽然层纹结构相对比较细微，但放大后能够明显发现模型表面是多个类似于弧形的表面相互连接的，模型的表面其实是成波浪状的起伏表面。因为采用抛光液进行抛光腐蚀会对表面的任何一个地方进行腐蚀，只是由于模型是采用悬挂方式，能够将最为突出的地方腐蚀得更多，反复几次就能获得比较平滑的表面，以达到表面处理的效果；譬如海水对海滩上的砂石的抚平作用是一个道理；但是，缺不能快速的像机械加工的切削一样，一次性获得非常理想的表面质量。因此，采用砂纸对表面进行预处理，将比较明显的凹凸感和比较严重的层纹打磨掉，能够直接获得比较平整的表面；但由于砂纸无论多么的细腻，始终是通过摩擦模型表面实现的打磨，因此，不能避免的会在模型表面留下无数条细小的划伤和细纹，但这种细纹比打印留下的层纹要小非常多，故而，能够同时兼顾模型的效果和处理的效率。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型通过采用化学方式对模型进行表面处理，克服了现有人工手动处理的不足，同时，解决了手工无法处理模型狭小的空间的问题。

（2）本实用新型可以通过调节抛光液的浓度或者传送机构的快慢实现对表面处理深度的控制，能够适用于各种要求的层纹处理。

（3）本实用新型能够和现有的手工处理方式进行结合使用，能够兼容现有的砂纸打磨的技术，能够获得更好的效果和更高的处理效率。

附图说明

图1为3D模型表面层纹处理装置主视图；

图2为3D模型表面层纹处理装置左视图。

其中1-层纹处理机构；2-增压装置；3-主管路；4-喷管；5-模型；6-模型吊钩；7-链轮；8-链条；9-支架；10-连接块；11-喷嘴；12-锥形槽；13-加热丝；14-抛光室；15-清洗室；16-烘干室。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1-2所示，一种FDM式3D模型表面层纹处理装置，包括设置于装置底部并用于支撑的支架9，所述支架9上固定安装有层纹处理机构1，所述层纹处理机构1上部安装有传送机构，所述支架9的长度方向与传送机构长度方向相互平行且均处于水平位置；所述层纹处理机构1包括沿所述传送机构运行方向依次设置在所述支架9上的抛光室14、清洗室15和烘干室16，所述传送机构具有多个均匀相间设置的用于固定悬挂待处理模型5的模型5吊钩6，所述模型5吊钩6在传送机构的驱动下依次贯穿所述抛光室14、清洗室15和烘干室16。

所述抛光室14包括壳体，所述壳体上部沿所述模型5吊钩6运动方向上开设有用于容纳待处理模型5的槽口；所述壳体下部一体连接有用于存储抛光液的锥形槽12，所述锥形槽12下方安装有增压装置2，所述增压装置2的吸入口淹没在所述锥形槽12的抛光液内，所述增压装置2的排出口通过密闭连接的主管路3与固定设置在所述壳体上的连接块10连通，所述连接块10上连接有至少一根可调节喷管4，所述喷管4端头安装有喷嘴11。

实施例2：

为了更好的实现本实用新型，提高抛光的效率、便捷度，以及对不同模型的适应能力，在实施例1的基础上，进一步结合附图1-2所示，本实施例中，所述喷嘴11的喷射端口横截面为圆形，喷嘴11纵截面为矩形。这种设置能够获得比较精准的喷射位置，并且能够获得较大的喷射力，适用于表面结构复杂，存在异形结构的模型，采用上述喷嘴11能够使抛光液更好的进入模型内部，通过飞溅方式将模型的内外表面均匀抛光。

本实施例中，所述喷嘴11的喷射端口横截面为矩形，喷嘴11纵截面为扇形且靠近喷射端口一测大于连接喷管一侧。这种设置喷嘴11喷射出来的抛光液呈扇形，随着喷射距离的增加喷射覆盖面积不断增大，但喷射力越弱，甚至在空中发生雾化现象，这种适合于表面规则，平整度好的模型，具有喷射覆盖面积大，抛光液均匀，单次腐蚀厚度低，能够更好的把握表面腐蚀厚度，更容易控制表面处理的质量。

本实施例中，所述清洗室15的结构与所述抛光室14的结构相同且清洗室15底部盛装有清洗液。

本实施例中，所述烘干室16为相对安装在所述支架9两侧，在中间形成一个用于容纳待烘干模型5并在所述传送机构的驱动下使模型5通过的烘干空腔。所述烘干室16内设置有发热电热丝13用于作为提供烘干的热源。电热丝13的功率可以根据实际烘干需要的时间和强度通过控制电流的方式来进行调节，适用范围广。

本实施例中，所述传送机构包括链条8，用于张紧所述链条8并驱动连接的两个链轮7，所述链条8水平设置并与支架9所在平面平行，所述链条8为两条且两条链条8之间垂直固定连接有多个所述模型吊钩6。

实施例3：一种利用FDM式3D模型表面层纹处理装置处理模型表面层纹的方法，包括以下步骤：

步骤S100，将3D打印完成的模型5通过模型吊钩6安装在链条8上，链条8在链轮7的带动缓慢移动，模型5首先进入抛光室14中，通过喷嘴11喷出抛光液，均匀覆盖在模型5表面，通过腐蚀融化模型5表层的细微纹路消除打印过程产生的层叠纹理；关于抛光液的选择是根据被抛光的模型5决定的，本实施例以最为常用的ABS塑料为打印材料为例，由于ABS塑料具有较好的抗酸碱性，一般的酸碱不能对ABS塑料产生腐蚀作用，因此就不能达到抛光的效果。本实施例中采用香蕉水作为抛光液，能够一层层的对模型5进行缓慢腐蚀，最终达到理想的抛光效果。当然，在此需要强调和说明的是，能够采用FDM且需要进行后续抛光的材料不多，对于本领域技术人员来说所述的抛光液和下述的清洗液都是属于本领域技术人员公知的，因此在实施例中就不做一一列举。

步骤S200，继续驱动链轮7转动，模型5随着链条7的移动进入清洗室15，从喷嘴11喷出清洗液，将模型5表面覆盖的抛光液洗掉，避免清洗液长时间作用对模型5造成过度腐蚀；

步骤S300，模型最后进入烘干室16，依靠室中壁面覆盖的加热丝13对模型5进行表面烘干，模型5在链条8的带动下脱离层纹处理机构1完成一个循环处理；

步骤S400，继续驱动链轮7循环进行步骤S100-S300直到层纹处理完成；

步骤S500，由操作人员将处理完的模型5从模型吊钩6上取下，完成层纹处理。

实施例4：

步骤S000利用粒径度在1500-2000目的砂纸现对模型的表面进行打磨处理，直到相邻层纹之间的凹凸感消失；

步骤S100，将3D打印完成的模型5通过模型吊钩6安装在链条8上，链条8在链轮7的带动缓慢移动，模型5首先进入抛光室14中，通过喷嘴11喷出抛光液，均匀覆盖在模型5表面，通过腐蚀融化模型5表层的细微纹路消除打印过程产生的层叠纹理；

步骤S200，继续驱动链轮7转动，模型5随着链条7的移动进入清洗室15，从喷嘴11喷出清洗液，将模型5表面覆盖的抛光液洗掉，避免清洗液长时间作用对模型5造成过度腐蚀；

步骤S300，模型最后进入烘干室16，依靠室中壁面覆盖的加热丝13对模型5进行表面烘干，模型5在链条8的带动下脱离层纹处理机构1完成一个循环处理；

步骤S400，继续驱动链轮7循环进行步骤S100-S300直到层纹处理完成；

步骤S500，由操作人员将处理完的模型5从模型吊钩6上取下，完成层纹处理。

有的模型的外形非常的规则，比如存在多个平面或者自然曲面、斜面或者弧面等。在利用抛光液进行腐蚀抛光之前，利用粒径度在1500-2000目的砂纸现对模型的表面进行打磨处理，将相邻层纹之间的凹凸感消失后，再通过上述步骤S100-步骤S500进行处理，不仅能够进一步提高处理的效率，同时还能明显提高处理后模型的表面质量。

工作原理：

由于采用FDM方式进行叠加打印，必不可少的会出现层纹结构，虽然层纹结构相对比较细微，但放大后能够明显发现模型5表面是多个类似于弧形的表面相互连接的，模型5的表面其实是成波浪状的起伏表面。因为采用抛光液进行抛光腐蚀会对表面的任何一个地方进行腐蚀，只是由于模型5是采用悬挂方式，能够将最为突出的地方腐蚀得更多，反复几次就能获得比较平滑的表面，以达到表面处理的效果；譬如海水对海滩上的砂石的抚平作用是一个道理；但是，缺不能快速的像机械加工的切削一样，一次性获得非常理想的表面质量。因此，采用砂纸对表面进行预处理，将比较明显的凹凸感和比较严重的层纹打磨掉，能够直接获得比较平整的表面；但由于砂纸无论多么的细腻，始终是通过摩擦模型5表面实现的打磨，因此，不能避免的会在模型5表面留下无数条细小的划伤和细纹，但这种细纹比打印留下的层纹要小非常多，故而，能够同时兼顾模型5的效果和处理的效率。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种FDM式3D模型表面层纹处理装置，其特征在于：包括设置于装置底部并用于支撑的支架（9），所述支架（9）上固定安装有层纹处理机构（1），所述层纹处理机构（1）上部安装有传送机构，所述支架（9）的长度方向与传送机构长度方向相互平行且均处于水平位置；所述层纹处理机构（1）包括沿所述传送机构运行方向依次设置在所述支架（9）上的抛光室（14）、清洗室（15）和烘干室（16），所述传送机构具有多个均匀相间设置的用于固定悬挂待处理模型（5）的模型（5）吊钩（6），所述模型（5）吊钩（6）在传送机构的驱动下依次贯穿所述抛光室（14）、清洗室（15）和烘干室（16）。

2.根据权利要求1所述的一种FDM式3D模型表面层纹处理装置，其特征在于：所述抛光室（14）包括壳体，所述壳体上部沿所述模型（5）吊钩（6）运动方向上开设有用于容纳待处理模型（5）的槽口；所述壳体下部一体连接有用于存储抛光液的锥形槽（12），所述锥形槽（12）下方安装有增压装置（2），所述增压装置（2）的吸入口淹没在所述锥形槽（12）的抛光液内，所述增压装置（2）的排出口通过密闭连接的主管路（3）与固定设置在所述壳体上的连接块（10）连通，所述连接块（10）上连接有至少一根可调节喷管（4），所述喷管（4）端头安装有喷嘴（11）。

3.根据权利要求2所述的一种FDM式3D模型表面层纹处理装置，其特征在于：所述喷嘴（11）的喷射端口横截面为圆形，喷嘴（11）纵截面为矩形。

4.根据权利要求2所述的一种FDM式3D模型表面层纹处理装置，其特征在于：所述喷嘴（11）的喷射端口横截面为矩形，喷嘴（11）纵截面为扇形且靠近喷射端口一测大于连接喷管一侧。

5.根据权利要求2所述的一种FDM式3D模型表面层纹处理装置，其特征在于：所述清洗室（15）的结构与所述抛光室（14）的结构相同且清洗室（15）底部盛装有清洗液。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种FDM式3D模型表面层纹处理装置，其特征在于：所述烘干室（16）为相对安装在所述支架（9）两侧，在中间形成一个用于容纳待烘干模型（5）并在所述传送机构的驱动下使模型（5）通过的烘干空腔。

7.根据权利要求6所述的一种FDM式3D模型表面层纹处理装置，其特征在于：所述传送机构包括链条（8），用于张紧所述链条（8）并驱动连接的两个链轮（7），所述链条（8）水平设置并与支架（9）所在平面平行，所述链条（8）为两条且两条链条（8）之间垂直固定连接有多个所述模型吊钩（6）。