CN209126175U - 一种基于3dp工艺的桌面级3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的基于3DP工艺的桌面级3D打印机，包括主控机构、桁架、y轴进给机构、x轴进给机构、打印机构、粉缸及z轴升降机构；y轴进给机构设置于桁架，x轴进给机构设置于y轴进给机构并沿y轴方向移动，打印机构设置于x轴进给机构并沿x轴方向移动，粉缸用于向打印机构供给打印粉末并提供成型空间，z轴升降机构用于驱动粉缸沿z轴方向移动。本实用新型通过x轴进给机构和y轴进给机构来调节打印机构的二维平面机构位置，以及竖直方向上的z轴进给机构调节粉体底板沿z轴方向升降，结合主控机构，使得本实用新型的桌面级3D打印机能够使用多种材料，实现较好精度的立体打印。

Description

一种基于3DP工艺的桌面级3D打印机

技术领域

本实用新型属于3D打印设备技术领域，具体涉及一种基于3DP工艺的桌面级3D打印机。

背景技术

快速成型技术能够有效地减短研发周期，其中采用3DP工艺的3D打印机无需支撑结构、成型速度快、设备投资小、运行和维护成本低、可打印彩色原型，适用性良好，被认为具有很好的发展潜力和应用前景，具有很大的创作空间。

21世纪以来，3DP在国外提出并且得到了迅猛的发展，而目前国内市场上只是出现了两三家企业研发的较少类型的工业级3DP工艺3D打印机，对于桌面级3DP工艺的3D打印机还是空白。市场上较多的是桌面级FDM工艺的3D打印机，使用的材料一般是ABS或PLA材料，相对于上述材料，桌面级3DP工艺3D打印机使用的材料可以更多，比如石膏、陶瓷、塑料、沙、金属粉末等，且打印精度和效率更高。总之，桌面级3DP工艺的3D打印机的设计，可以填补市场空白，成本低，精度高，易使用，可以用于工业设计、创客、教育、医疗、动漫、考古、灯饰等领域，具有广阔的应用前景。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于3DP工艺的桌面级3D打印机，能够使用多种材料，加工精度较高的小形零件，可以适用于多个领域。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于3DP工艺的桌面级3D打印机，包括主控机构、桁架、y轴进给机构、x轴进给机构、打印机构、粉缸、粘接剂连供盒以及z轴升降机构；

所述主控机构分别与y轴进给机构、x轴进给机构、打印机构以及z轴升降机构信号相连；

所述y轴进给机构设置于所述桁架上部，

所述x轴进给机构设置于所述y轴进给机构并沿y轴方向移动，

所述打印机构设置于所述x轴进给机构并沿x轴方向移动，所述x轴方向与y轴方向处于同一水平面，所述打印机构与所述粘接剂连供盒通过软管相连，

所述粉缸位于所述打印机构下方，所述粉缸用于向所述打印机构供给打印粉末并提供成型空间，

所述z轴升降机构设置于所述桁架下部，所述粉缸设置于所述z轴升降机构，所述z轴升降机构用于驱动所述粉缸沿z轴方向移动，所述z轴方向与水平面垂直。

本实用新型的特点还在于，

所述y轴进给机构包括水平并列并转动设置于所述桁架上的两个y轴传动光杠，两个所述y轴传动光杠靠近所述桁架的两端均套合有y轴齿形带轮，同侧的两个所述y轴齿形带轮之间通过齿形带连接，其中一个y轴传动光杠还通过齿形带连接有y向进给电机；

所述y轴进给机构还包括水平并列设置于所述桁架上的两个y轴导轨光杆，所述y轴导轨光杆与所述y轴传动光杠互相垂直，两个所述y轴导轨光杆上各套合有y轴滑块，所述y向进给电机设置于其中一个所述y轴滑块上，两个所述y轴滑块分别固定于同侧的y轴齿形带上；

所述x轴进给机构固连于两个所述y轴滑块。

所述x轴进给机构包括分别转动设置于两个所述y轴滑块上的x轴齿形带轮，两个所述x轴齿形带轮之间通过x轴齿形带相连接，其中一个所述x轴齿形带轮固连有x向进给电机，所述x向进给电机设置于该x轴齿形带轮所在的y轴滑块上；

所述x轴进给机构还包括两个固定连接于y轴滑块之间的x轴导轨光杆，两个所述x轴导轨光杆上套合有x轴滑块，两个所述x轴滑块上分别固定于同侧的x轴齿条上，所述打印机构固连于两个所述x轴滑块。

所述打印机构包括打印喷头架以及设置于所述打印喷头架上的打印喷头和铺粉辊，所述打印喷头架固连于两个所述x轴滑块，所述打印喷头与所述粘接剂连供盒通过软管相连，所述铺粉辊两端转动连接于两个所述y轴滑块上，所述铺粉辊通过铺粉辊电机带动自转。

所述粉缸包括供粉缸和成型缸。

所述粉缸包括上下开口的围板，所述围板中设置有隔板，所述隔板将围板内空间分为供粉缸和成型缸。

所述z轴升降机构包括两个z轴升降部，两个z轴升降部分别驱动所述供粉缸和成型缸升降，所述z轴升降部包括通过z轴导向光杆连接的上端固定板和下端固定板，所述z轴导向光杆上套设有z轴滑板，所述z轴滑板和下端固定板之间通过丝杠组件相连，所述丝杠组件固定于所述下端固定板的一端固定套设有z轴齿形带轮，所述z轴升降部还包括z向进给电机，所述z向进给电机也固连有z轴齿形带轮，两个所述z轴齿形带轮通过z轴齿形带相连；所述z轴滑板的上端连接有支撑杆，所述支撑杆穿过所述上端固定板，所述支撑杆的上端头连接有粉体托板，所述粉体托板通过调平组件连接有粉体底板。

所述调平组件为四角调平螺母。

所述粉缸还包括粉体收集装置。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的基于3DP工艺的桌面级3D打印机，通过水平方向上相互垂直的x轴进给机构和y轴进给机构来调节打印机构的二维平面机构位置，以及竖直方向上的z轴进给机构调节粉体底板沿z轴方向升降，结合主控机构，使得本实用新型的桌面级3D打印机能够使用多种材料，实现较好精度小型零件或工艺品的立体打印，适用于多个领域。

附图说明

图1是本实用新型的一种基于3DP的桌面级3D打印机的结构示意图；

图2是图1中x轴进给机构、y轴进给机构以及打印机构的结构示意图；

图3是图1中粉缸装置的结构示意图；

图4是图1中粉体成型缸z轴升降机构和供粉缸z轴升降机构结构示意图。

图中，1.桁架，2.y轴导轨光杆，3.铺粉辊电机，4.粘结剂连供盒装置，5.软管，6.打印喷头架，7.y轴传动光杠支撑架，8.y轴传动光杠，9.y向进给电机，10.x向进给电机，11.y轴滑块，12.粉缸，13.第一z向进给电机，14.下端固定板，15.铺粉辊，16.x轴导轨光杆，17.y轴导轨光杆支撑架，18.铺粉辊同步带轮，19.铺粉辊电机同步带轮，20.打印喷头，21.x轴齿形带轮，22.粉体收集装置，23.成型缸，24.供粉缸，25.隔板，26.固定板，27.围板，28.支撑杆，29.粉体底板，30.粉体托板，31.固定端座，32.丝杠，33.丝杆套，34.第一z向进给电机罩，35.z轴滑板，36.第二z向进给电机，37.第二z向进给电机罩，38.支撑端座，39.z轴导轨光杆，40.上端固定板，41.球头螺栓，42.四角调平螺母。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

参见图1至图4，本实用新型提供的基于3DP的桌面级3D打印机，包括主控机构(图未示)、桁架1、y轴进给机构、x轴进给机构、打印机构、粉缸12、粘接剂连供盒4以及z轴升降机构；

主控机构分别与y轴进给机构、x轴进给机构、打印机构以及z轴升降机构信号相连；

y轴进给机构设置于桁架1上部，

x轴进给机构设置于y轴进给机构并沿y轴方向移动，

打印机构设置于x轴进给机构并沿x轴方向移动，x轴方向与y轴方向处于同一水平面，打印机构与粘接剂连供盒4通过软管5相连，

粉缸12位于打印机构下方，粉缸12用于向打印机构供给打印粉末并提供成型空间，

z轴升降机构设置于桁架1下部，粉缸12设置于z轴升降机构，z轴升降机构用于驱动粉缸12沿z轴方向移动，z轴方向与水平面垂直。

具体的，y轴进给机构包括水平并列并转动设置于桁架1上的两个y轴传动光杠8，两个y轴传动光杠8靠近桁架1的两端均套合有y轴齿形带轮，同侧的两个y轴齿形带轮之间通过齿形带连接，其中一个y轴传动光杠8还通过齿形带连接有y向进给电机9；本实施例中，在桁架1上设置y轴传动光杠支撑架7，y轴传动光杠8设置于两侧相对的y轴传动光杠支撑架7。电机9和与电机9通过齿形带连接的y轴传动光杠8上对应设置齿形带轮，该齿形带套设于这两个齿形带轮之间。

y轴进给机构还包括水平并列设置于桁架1上的两个y轴导轨光杆2，y轴导轨光杆2与y轴传动光杠8互相垂直，两个y轴导轨光杆2上各套合有y轴滑块11，y向进给电机9设置于其中一个y轴滑块11上，两个y轴滑块11分别固定于同侧的y轴齿形带上；具体的，y轴滑块11通过螺钉固连齿条，该齿条与y轴齿条带啮合。

x轴进给机构固连于两个y轴滑块11。具体的，x轴进给机构包括分别转动设置于两个y轴滑块11上的x轴齿形带轮21，两个x轴齿形带轮21之间通过x轴齿形带相连接，其中一个x轴齿形带轮21固连有x向进给电机10，x向进给电机10设置于该x轴齿形带轮21所在的y轴滑块11上；

x轴进给机构还包括两个固定连接于y轴滑块11之间的x轴导轨光杆16，两个x轴导轨光杆16上套合有x轴滑块，两个x轴滑块上分别固定于同侧的x轴齿条上。

打印机构固连于两个x轴滑块。具体的，打印机构包括打印喷头架6以及设置于打印喷头架6上的打印喷头20和铺粉辊15，打印喷头架6固连于两个x轴滑块，铺粉辊15两端转动连接于两个y轴滑块11上，铺粉辊15通过铺粉辊电机3带动自转。具体的，铺粉辊15上套合铺粉辊同步带轮18，铺粉辊电机3上套合铺粉辊电机同步带轮19，铺粉辊同步带轮18和铺粉辊电机同步带轮19之间通过齿形带相连。

本实用新型的粉缸12可以为独立的供粉缸24和成型缸23。在打印时，供粉缸24由z轴升降机构带动上升一层，而成型缸23下降由z轴升降机构带动下降一层。

优选的，为了便于打印完成后成品的取出，粉缸12包括上下开口的围板27，围板27中设置有隔板25，隔板25将围板27内空间分为供粉缸24和成型缸23。

z轴升降机构包括两个z轴升降部，两个z轴升降部分别驱动供粉缸和成型缸升降，z轴升降部包括通过z轴导向光杆39连接的上端固定板40和下端固定板14，z轴导向光杆39上套设有z轴滑板35，z轴滑板35和下端固定板14之间通过丝杠组件相连，丝杠组件固定于下端固定板14的一端固定套设有z轴齿形带轮，z轴升降部还包括z向进给电机，z向进给电机也固连有z轴齿形带轮，两个z轴齿形带轮通过z轴齿形带相连；z轴滑板35的上端连接有支撑杆28，支撑杆28穿过上端固定板40，支撑杆28的上端头连接有粉体托板30。如果供粉缸24和成型缸23是独立的缸体，则由粉体托板30相连带动升降即可。如果是优选的结构，粉体托板30通过球头螺栓41固定粉体底板29，通过调平组件连接调平粉体底板29，粉底底板29即作为由隔板分成的供粉缸24和成型缸23的底板，围板27位置固定，只需升降两个粉体底板29即可。具体的，调平组件为四角调平螺母42。本实施例中，两个z轴升降部分别通过第一z向进给电机13和第二z向进给电机36驱动独立工作，第一z向进给电机13外面设置第一z向进给电机罩34保护，第二z向进给电机36通过第二z向进给电机罩37保护。

进一步的，粉缸12还包括粉体收集装置22，粉体收集装置22紧贴成型缸23设置。

使用时，利用计算机软件设计出要打印的物体的立体模型，上位机将模型切片分层并将每层图片数据处理成主控机构可识别的打印数据，开始打印后向下位机逐层发送每层打印数据，主控机构控制设备复位，执行铺粉工作，铺粉时，成型缸23所在的粉体底板29下降一个铺粉层厚的高度，供粉缸24的粉体底板29上升一个铺粉层厚的高度，由y向进给机构带动铺粉辊15推出若干粉末，并被铺粉辊15推到成型缸23内铺平并被压实；

铺粉完成后，主控机构根据上位机传来的打印数据，利用y轴导轨光杆2上y轴滑块11带动x轴进给机构运动，并且由x轴滑块带动打印机构在x轴导轨光杆16上运动，将打印喷头20定位在初始的待打印区域；

主控机构根据打印数据驱动打印喷头20，由粘结剂连供盒装置4供给粘接剂，驱动打印喷头20喷射粘结剂，喷印完一个幅面后，成型缸23的粉体底板29下降一个层厚，本实用新型的打印机复位；

供粉缸24上升一个层厚，再次执行铺粉工作，铺覆一个层厚的打印粉末，再完成选区喷印工作，如此往复，直至模型所有分层全部打完即完成该模型的3D打印工作，打印装置和铺粉装置复位。

Claims (9)

1.一种基于3DP工艺的桌面级3D打印机，其特征在于，包括主控机构、桁架、y轴进给机构、x轴进给机构、打印机构、粉缸、粘接剂连供盒以及z轴升降机构；

所述主控机构分别与y轴进给机构、x轴进给机构、打印机构以及z轴升降机构信号相连；

所述y轴进给机构设置于所述桁架上部，

所述x轴进给机构设置于所述y轴进给机构并沿y轴方向移动，

所述打印机构设置于所述x轴进给机构并沿x轴方向移动，所述x轴方向与y轴方向处于同一水平面，所述打印机构与所述粘接剂连供盒通过软管相连，

所述粉缸位于所述打印机构下方，所述粉缸用于向所述打印机构供给打印粉末并提供成型空间，

所述z轴升降机构设置于所述桁架下部，所述粉缸设置于所述z轴升降机构，所述z轴升降机构用于驱动所述粉缸沿z轴方向移动，所述z轴方向与水平面垂直。

2.如权利要求1所述的桌面级3D打印机，其特征在于，所述y轴进给机构包括水平并列并转动设置于所述桁架上的两个y轴传动光杠，两个所述y轴传动光杠靠近所述桁架的两端均套合有y轴齿形带轮，同侧的两个所述y轴齿形带轮之间通过齿形带连接，其中一个y轴传动光杠还通过齿形带连接有y向进给电机；

所述y轴进给机构还包括水平并列设置于所述桁架上的两个y轴导轨光杆，所述y轴导轨光杆与所述y轴传动光杠互相垂直，两个所述y轴导轨光杆上各套合有y轴滑块，所述y向进给电机设置于其中一个所述y轴滑块上，两个所述y轴滑块分别固定于同侧的y轴齿形带上；

所述x轴进给机构固连于两个所述y轴滑块。

3.如权利要求2所述的桌面级3D打印机，其特征在于，所述x轴进给机构包括分别转动设置于两个所述y轴滑块上的x轴齿形带轮，两个所述x轴齿形带轮之间通过x轴齿形带相连接，其中一个所述x轴齿形带轮固连有x向进给电机，所述x向进给电机设置于该x轴齿形带轮所在的y轴滑块上；

所述x轴进给机构还包括两个固定连接于y轴滑块之间的x轴导轨光杆，两个所述x轴导轨光杆上套合有x轴滑块，两个所述x轴滑块上分别固定于同侧的x轴齿条上，所述打印机构固连于两个所述x轴滑块。

4.如权利要求3所述的桌面级3D打印机，其特征在于，所述打印机构包括打印喷头架以及设置于所述打印喷头架上的打印喷头和铺粉辊，所述打印喷头架固连于两个所述x轴滑块，所述打印喷头与所述粘接剂连供盒通过软管相连，所述铺粉辊两端转动连接于两个所述y轴滑块上，所述铺粉辊通过铺粉辊电机带动自转。

5.如权利要求3所述的桌面级3D打印机，其特征在于，所述粉缸包括供粉缸和成型缸。

6.如权利要求3所述的桌面级3D打印机，其特征在于，所述粉缸包括上下开口的围板，所述围板中设置有隔板，所述隔板将围板内空间分为供粉缸和成型缸。

7.如权利要求6所述的桌面级3D打印机，其特征在于，所述z轴升降机构包括两个z轴升降部，两个z轴升降部分别驱动所述供粉缸和成型缸升降，所述z轴升降部包括通过z轴导向光杆连接的上端固定板和下端固定板，所述z轴导向光杆上套设有z轴滑板，所述z轴滑板和下端固定板之间通过丝杠组件相连，所述丝杠组件固定于所述下端固定板的一端固定套设有z轴齿形带轮，所述z轴升降部还包括z向进给电机，所述z向进给电机也固连有z轴齿形带轮，两个所述z轴齿形带轮通过z轴齿形带相连；所述z轴滑板的上端连接有支撑杆，所述支撑杆穿过所述上端固定板，所述支撑杆的上端头连接有粉体托板，所述粉体托板通过调平组件连接有粉体底板。

8.如权利要求7所述的桌面级3D打印机，其特征在于，所述调平组件为四角调平螺母。

9.如权利要求5或6所述的桌面级3D打印机，其特征在于，所述粉缸还包括粉体收集装置。