CN208646045U - 框架集成式fdm打印设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种框架集成式FDM打印设备。所述框架集成式FDM打印设备包括：安装框架以及集成设置于所述安装框架的运动机构、挤出机构以及打印平台；所述运动机构包括横向运动轴、两个纵向运动轴以及两组升降轴，两个所述纵向运动轴对称间隔设置于所述安装框架远离地面的一端，所述横向运动轴滑动安装于两个所述纵向运动轴之间，两组所述升降轴分别对称设置于所述安装框架的相对两侧；所述挤出机构滑动设置于所述横向运动轴上，所述打印平台安装于两组所述升降轴之间。所述框架集成式FDM打印设备兼具打印FDM打印机及小型桌面机的功能特性，可便于广泛推广适用以满足市场需要。

Description

框架集成式FDM打印设备

技术领域

本实用新型涉及FDM打印技术领域，特别是涉及一种框架集成式FDM打印设备。

背景技术

目前，FDM（Fused Deposition Modeling，工艺熔融沉积制造）技术在工业生产、医疗卫生等行业得到快速发展；其中，在工业生产中，主要应用于生产成型较大的零部件，而在医疗卫生等行业主要使用桌面机，打印成型尺寸较小的产品。然而 FDM打印设备的应用市场目前存在以下问题：大型FDM打印设备的打印效率虽高，但成型精度较差，在精度要求较高的产品打印完成后，需要较多的后期处理工序，导致生产成本较高；小型FDM桌面打印机打印效率低，打印尺寸小，且基本使用丝材，而使得材料成本高。这样使得现有技术中的FDM打印设备对市场的应能力较差，特别是针对目前在市场上流行的工艺品、中小型家具及其一些特殊造型的摆件，无法满足尺寸的灵活性、精度的高要求、高打印效率以及低生产成本的市场需要。

发明内容

基于此，有必要针对技术中FDM打印设备对市场的适应能力较差，无法满足产品尺寸灵活、高精度、高效率以及低成本的问题，提供一种产品尺寸设计灵活、高精度、高效率以及低成本的能够适应市场需求的框架集成式FDM打印设备。

一种框架集成式FDM打印设备，包括：安装框架以及集成设置于所述安装框架的运动机构、挤出机构以及打印平台；所述运动机构包括横向运动轴、两个纵向运动轴以及两组升降轴，两个所述纵向运动轴对称间隔设置于所述安装框架远离地面的一端，所述横向运动轴滑动安装于两个所述纵向运动轴之间，两组所述升降轴分别对称设置于所述安装框架的相对两侧；所述挤出机构滑动设置于所述横向运动轴上，用于提供打印材料，所述打印平台安装于两组所述升降轴之间，且所述打印平台沿两组所述升降轴朝向远离所述挤出机构的方向等距离移动。

在其中一个实施例中，每组所述升降轴包括丝杆与光轴，所述丝杆和所述光轴的两端分别固定在安装框架的上下两端。

在其中一个实施例中，每组所述升降轴包括两个丝杆与两个光轴，设置于所述打印平台一侧的两个所述光轴安装于两个所述丝杆之间。

在其中一个实施例中，所述挤出机构包括机筒、挤出头、螺杆以及驱动件，所述挤出头安装于所述机筒靠近所述打印平台的一端，所述螺杆活动容置于所述机筒内，所述驱动件连接所述螺杆并控制所述螺杆沿固定方向转动。

在其中一个实施例中，所述框架集成式FDM打印设备还包括供料机构，所述供料机构包括料斗与供料泵，所述料斗安装于所述机筒远离所述挤出头的一端，所述供料泵与所述料斗连接，用于向所述机筒输送打印材料。

在其中一个实施例中，所述框架集成式FDM打印设备还包括冷却机构，所述冷却机构包括水冷板与水冷环，所述水冷板套设于所述机筒靠近所述料斗的一端，所述水冷环套设于所述机筒靠近所述挤出头的一端。

在其中一个实施例中，所述打印平台包括两个工作台支架与玻璃台，每一所述工作台支架与一组所述升降轴连接，所述玻璃台支撑设置于两个所述工作台支架上。

在其中一个实施例中，所述打印平台还包括两个托架，每一所述托架设置于一所述升降轴靠近所述工作台支架的一端，并与所述工作台支架连接。

在其中一个实施例中，所述打印平台还包括加热器，所述加热器设置于所述玻璃台上。

在其中一个实施例中，所述安装框架上还设置有电气控制柜

上述框架集成式FDM打印设备，通过将运动机构、挤出机构以及打印平台集成设置在安装框架上，形成模块化集合型结构，从而可便于快速组装FDM打印设备，从而可大大缩短产品的研发周期，降低生产成本。并且采用框架集成式设计的FDM打印设备，兼具大型FDM打印设备与小型桌面机的生产优势，适用于成型较大尺寸范围的产品，能够在保证打印精度的同时，打印效率也得到有效提升。

附图说明

图1为一实施例的框架集成式FDM打印设备的立体结构示意图。

图2为一实施例的升降轴与打印平台连接结构示意图。

图3为一实施例的挤出机构的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在一实施方式中，一种框架集成式FDM打印设备，包括：安装框架以及集成设置于所述安装框架的运动机构、挤出机构以及打印平台；所述运动机构包括横向运动轴、两个纵向运动轴以及升降轴，两个所述纵向运动轴对称间隔设置于所述安装框架远离地面的一端，所述横向运动轴滑动安装于两个所述纵向运动轴之间，两组所述升降轴分别对称设置于所述安装框架的相对两侧；所述挤出机构滑动设置于所述横向运动轴上，用于提供打印材料，所述打印平台安装于所述升降轴上，并沿所述升降轴朝向或远离所述挤出机构的方向移动。

上述框架集成式FDM打印设备，通过将运动机构、挤出机构以及打印平台集成设置在安装框架上，形成模块化集合型结构，从而可便于快速组装FDM打印设备，从而可大大缩短产品的研发周期，降低生产成本。并且采用框架集成式设计的FDM打印设备，兼具大型FDM打印设备与小型桌面机的生产优势，适用于成型较大尺寸范围的产品，能够在保证打印精度的同时，打印效率也得到有效提升。

下面结合具体实施例对所述框架集成式FDM打印设备进行说明，以进一步理解所述框架集成式FDM打印设备的实用新型构思。在一实施方式中，一种框架集成式FDM打印设备，包括：安装框架以及集成设置于所述安装框架的运动机构、挤出机构以及打印平台。进一步地，所述安装框架1上还设置有电气控制柜7。具体地，所述安装框架包括外围框体以及设置于外围框体上的多个安装条，各所述安装条用于对应设置所述运动机构、所述挤出机构以及所述打印平台。例如，外围框体为矩形框。矩形框由多根相互垂直的连接杆构成。应该理解的是，所述外围框体为所述安装框架的支撑主体，外围框体为镂空型结构，各个安装条分别安装在外围框体的镂空处。例如，所述运动机构、所述挤出机构以及所述打印平台对应地安装在相应的安装条上，从而实现FDM设备的各个零部件集成设置在所述安装框架上。这样，由于采用安装框架进行对FDM的各个组成部件进行集成安装，因此相较于传统FDM打印机需要设置地基进行安装FDM打印设备而言，可极大节约安装周期，从而降低生产成本。在其中一实施例中，所述安装框架为铝型材框架。这样，通过重量较轻的铝型材安装框架进行集成安装所述运动机构、所述挤出机构以及所述打印平台，有利于减轻FDM打印设备的整机重量，从而可便于运输安装FDM打印设备。

请参阅图1，所述运动机构包括横向运动轴2、两个纵向运动轴4以及两组升降轴5，两个所述纵向运动轴4对称间隔设置于所述安装框架1远离地面的一端，所述横向运动轴2滑动安装于两个所述纵向运动轴4之间，两组所述升降轴5分别对称设置于所述安装框架1的相对两侧；其中，所述横向运动轴2也称之为Y轴，在其中一实施例中，所述横向运动轴2包括横向支撑轴、传送带以及横向驱动件，所述横向支撑轴设置于所述安装框架上，所述传送带设置于所述横向支撑轴上，所述横向驱动件安装于所述横向支撑轴上并连接所述传送带，用于控制所述传送带传动。在其中一实施例中，所述驱动件包括电机或驱动气缸。这样安装于所述横向运动轴2上的部件能够沿横向进行往复移动。在其中一实施例中，两个所述纵向运动轴4也称之为X轴，通过将两个纵向运动轴4对称安装在安装框架1上，使得横向运动轴2位于二者之间。这样，通过横向运动轴2与纵向运动轴4形成二维运动平面。其中，所述升降轴5也称之为Z轴，通过两个所述纵向运动轴4、所述横向运动轴2以及所述升降轴5形成三维运动模型，从而可对应地实现对三维立体产品的打印操作。需要说明的是，所述纵向运动轴4的结构与所述横向运动轴2的结构相同，再次不再赘述所述纵向运动轴4的具体结构。进一步地，所述横向运动轴2与各所述纵向运动轴4均设置有保护罩。这样，通过设置所述横向保护罩，可有效保护所述横向运动轴2以及所述纵向轴4以避免外界扬尘等污染物污损其内部的零部件。

请一并参阅图1和图2，所述挤出机构3滑动设置于所述横向运动轴2上，用于提供打印材料，所述打印平台6安装于两组所述升降轴5之间，且所述打印平台6沿两组所述升降轴5朝向远离所述挤出机构3的方向等距离移动。其中，所述挤出机构3用于盛放打印材料，并对打印材料进行处理，在上位机控制下沿产品打印路径挤出打印材料，层层堆叠形成产品。其中，所述挤出机构3可以选择螺杆式挤出机构，也可以选择滚轮式挤出机构。需要说明的是，所述挤出机构3的挤出材料方向朝向所述打印平台6，这样通过所述横向运动轴2自身传送带的作用下，所述挤出机构3可沿横向运动，并通过所述横向运动轴2沿所述纵向运动轴4上滑动，所述挤出机构3可实现沿纵向移动，形成二维运动轨迹，以便于完成产品的一个切片层的打印。进一步地，根据产品打印层厚度的设置，预设打印平台6的沉降距离，即从而当完成产品一个切片层的打印后，通过两组所述升降轴5的下沉移动以带动打印平台6相应地下沉预设距离，以便于所述挤出机构3进行下一层级的打印。应该理解的是，产品切片层设计，每层沉降的距离均是相同的，这样通过使打印平台6沿两组升降轴逐渐远离所述挤出机构3移动，从而不断层级堆叠形成最终产品。且通过设置两组升降轴5有利于平稳控制打印平台6沉降，从而避免产品在打印中由于层级沉降稳定性较差而影响最终打印效果。

为了便于稳定控制打印平台平稳地沿所述升降轴移动，在其中一实施例，请一并参阅图2，每组所述升降轴5包括丝杆503与光轴504，所述丝杆503和所述光轴504的两端分别固定在安装框架1的上下两端。具体地，所述丝杆503具有安装母座，所述打印平台6通过所述安装母座安装于所述丝杆503上。这样，所述打印平台6可通过所述丝杆503转动而上下移动。所述光轴504上设置有导向块，所述打印平台6与所述导向块滑动连接。这样，所述打印平台6在所述导向块的限定作用下沿预设方向移动，从而可避免偏离预设移动方向移动，从而影响产品打印成型。

进一步为了提高打印平台的升降精度和稳定性，在其中一实施例中，每组所述升降轴5包括两个丝杆503与两个光轴504，设置于所述打印平台6一侧的两个所述光轴504安装于两个所述丝杆503之间。即通过增加每升降轴5中的控制件丝杆503与光轴504的数量，形成两组对称结构，从而可进一步加强升降轴5支撑打印平台6的支撑力，并同时可进一步保证打印平台每次沉降时更加平稳，相应地可对应有效提高打印产品的精度。

为了能够直接使用颗粒物料进行打印，以便降低打印材料的成本，在其中一实施例中，请一并参阅图3，所述挤出机构3包括机筒306、挤出头304、螺杆307以及驱动件310，所述挤出头304安装于所述机筒306靠近所述打印平台6的一端，所述螺杆307活动容置于所述机筒306内，所述驱动件310连接所述螺杆307并控制所述螺杆307沿固定方向转动。其中，所述机筒306用于容纳并热融处理打印材料的设备。例如，所述机筒306为金属圆柱形套筒。其中，所述挤出头304为所述机筒306的出料端。需要说明的是，在本实施例中，所述框架集成式FDM打印设备能够根据零部件的尺寸和精度灵活调整所述挤出头304的孔径和打印线条的宽度，以便于兼顾打印的效率和精度。其中，所述螺杆307通过所述驱动件310驱动沿朝向挤出头的方向旋动，从而可将机筒306进料端的打印材料铸件输送至所述挤出头304，且在此过程中通过螺杆挤压可将打印材料进行融化处理。其中，所述驱动件包括电机或驱动气缸。这样，相较于传统FDM桌面打印机所使用的滚轮式挤出机构3仅仅能够进行丝材挤出而言，采用螺杆式挤出机构3 FDM打印机能够直接使用颗粒物料进行打印，大大的降低了打印材料的成本，而且螺杆挤出机构对打印线条宽度的适应能力较强，FDM打印设备能够根据零部件的尺寸和精度灵活调整挤出头孔径和打印线条的宽度，以便于兼顾打印的效率和精度。进一步地，所述机筒306的外部设置有加热机件305与温度检测件301，所述加热机件305与温度检测件301电性连接。所述温度检测件301用于实时检测机筒内打印材料温度，所述加热件305的设置能够根据物料的流速及环境温度自动调节加热效率，以便保证环境温度和打印速度变化时，能够提供物料一致的加热效果，使物料熔化的效果达到最佳。

为了方便及时向挤出机构供应打印材料，在其中一实施例中，所述框架集成式FDM打印设备还包括供料机构，所述供料机构包括料斗与供料泵309，所述料斗安装于所述机筒306远离所述挤出头304的一端，所述供料泵309与所述料斗连接，用于向所述机筒306输送打印材料。其中，所述料斗用于盛放打印用原材料，所述供料泵309用于向所述料斗内输送打印材料。这样通过将供料机构连接所述挤出机构的机筒306，从而可便于及时供应打印材料。

为了保证挤出机构能够顺利输入打印材料，且同时保证供料用电器设备工作环境适宜，在其中一实施例中，所述框架集成式FDM打印设备还包括供料机构还包括冷却机构8，所述冷却机构8包括水冷板302与水冷环308，所述水冷板302套设于所述机筒306靠近所述料斗的一端，所述水冷环308套设于所述机筒306靠近所述挤出头的一端。其中水冷环308的内部冷却水流动可带走热量，可保证机筒306入料口处温度不至于过高。这样，通过在机筒306外部设置水冷环308能够保证颗粒物料顺利进入料筒，提高物料的输送能力，同时隔离机筒306上产生的热量。其中冷却板的内部设置有流道，流道形式可根据使用要求设计，通过高压冷却水的流动消除传动到上端电器设备上的热量。这样，通过设置水冷板302可保证其上部的电器设备处于较适宜的工作环境中。

为了形成良好的打印工作台面，以保证产品打印精度，在其中一实施例中，所述打印平台6包括两个工作台支架602与玻璃台604，每一所述工作台支架602与一组所述升降轴5连接，所述玻璃台604支撑设置于两个所述工作台支架602上。进一步地，所述打印平台还包括两个托架304，每一所述托架304设置于一所述升降轴5靠近所述工作台支架602的一端，并与所述工作台支架602连接。具体地，每一所述托架与所述升降轴5的丝杆母座以及光轴导向块块连接，从而拖动打印平台6在竖直方向上下运动。进一步地，所述打印平台6还包括加热器603，所述加热器603设置于所述玻璃台604上。通过所述加热器603的设置，能够保证所述玻璃台604有一定的温度，从而防止打印产品出现翘边问题，以便提高打印产品的质量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种框架集成式FDM打印设备，其特征在于，包括：安装框架以及集成设置于所述安装框架的运动机构、挤出机构以及打印平台；

所述运动机构包括横向运动轴、两个纵向运动轴以及两组升降轴，两个所述纵向运动轴对称间隔设置于所述安装框架远离地面的一端，所述横向运动轴滑动安装于两个所述纵向运动轴之间，两组所述升降轴分别对称设置于所述安装框架的相对两侧；

所述挤出机构滑动设置于所述横向运动轴上，用于提供打印材料，所述打印平台安装于两组所述升降轴之间，且所述打印平台沿两组所述升降轴朝向远离所述挤出机构的方向等距离移动。

2.根据权利要求1所述的框架集成式FDM打印设备，其特征在于，每组所述升降轴包括丝杆与光轴，所述丝杆和所述光轴的两端分别固定在安装框架的上下两端。

3.根据权利要求2所述的框架集成式FDM打印设备，其特征在于，每组所述升降轴包括两个丝杆与两个光轴，设置于所述打印平台一侧的两个所述光轴安装于两个所述丝杆之间。

4.根据权利要求1所述的框架集成式FDM打印设备，其特征在于，所述挤出机构包括机筒、挤出头、螺杆以及驱动件，所述挤出头安装于所述机筒靠近所述打印平台的一端，所述螺杆活动容置于所述机筒内，所述驱动件连接所述螺杆并控制所述螺杆沿固定方向转动。

5.根据权利要求4所述的框架集成式FDM打印设备，其特征在于，还包括供料机构，所述供料机构包括料斗与供料泵，所述料斗安装于所述机筒远离所述挤出头的一端，所述供料泵与所述料斗连接，用于向所述机筒输送打印材料。

6.根据权利要求5所述的框架集成式FDM打印设备，其特征在于，还包括冷却机构，所述冷却机构包括水冷板与水冷环，所述水冷板套设于所述机筒靠近所述料斗的一端，所述水冷环套设于所述机筒靠近所述挤出头的一端。

7.根据权利要求1所述的框架集成式FDM打印设备，其特征在于，所述打印平台包括两个工作台支架与玻璃台，每一所述工作台支架与一组所述升降轴连接，所述玻璃台支撑设置于两个所述工作台支架上。

8.根据权利要求7所述的框架集成式FDM打印设备，其特征在于，所述打印平台还包括两个托架，每一所述托架设置于一所述升降轴靠近所述工作台支架的一端，并与所述工作台支架连接。

9.根据权利要求8所述的框架集成式FDM打印设备，其特征在于，所述打印平台还包括加热器，所述加热器设置于所述玻璃台上。

10.根据权利要求1所述的框架集成式FDM打印设备，其特征在于，所述安装框架上还设置有电气控制柜。