CN210160402U

CN210160402U - 3d打印装置

Info

Publication number: CN210160402U
Application number: CN201920988810.0U
Authority: CN
Inventors: 高东升; 孙正波; 吕继壁; 张胜; 王桂平
Original assignee: Prande Intelligent Equipment Technology Jiangsu Co Ltd
Current assignee: Prande Intelligent Equipment Technology Jiangsu Co Ltd
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2020-03-20
Anticipated expiration: 2029-06-27

Abstract

本申请涉及一种3D打印装置，属于3D打印技术领域，该3D打印装置包括：壳体；设置在壳体中的三轴机械手；设置于三轴机械手的机架上的微波发生器和撒粉系统；设置于壳体中的控制系统；控制系统分别与微波发生器、撒粉系统和三轴机械手信号相连，三轴机械手带动撒粉系统和微波发生器沿X、Y、Z轴运动；微波发生器用于对3D打印工件逐层进行微波照射，以使撒粉系统喷撒出的金属粉末熔化；设置于壳体中的冷却系统，冷却系统用于冷却熔化后的金属粉末；由于三轴机械手打印尺寸精度高、微波作为能量对金属粉末进行照射烧结具有稳定性高、连续性好等特点，因此可以提供高精度、成型表面光滑、可选材料广泛且成型后强度高的3D打印工件。

Description

3D打印装置

技术领域

本申请涉及一种3D打印装置，属于3D打印技术领域。

背景技术

3D打印技术是指以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印可以以较短的生产周期和较高的自由度生产小批量的定制部件，完成复杂而精细的造型。

3D打印技术包括热成型与光成型。热成型就是把原料细化，然后用热能把这些材料在3D空间上重新排列组合起来。主要的技术有熔融沉积成型技术、选择性激光烧结技术等。光成型中最常见的是立体光刻技术又称FDM，是把能够和紫外激光发射光化学反应的液体材料进行激光照射，逐层固化的方式进行成型。

目前，还没有一种方法能够同时做到高精度、成型表面光滑、可选材料广泛且成型后强度高。

实用新型内容

本申请提供了一种3D打印装置，可以解决现有的3D打印装置无法同时做到高精度、成型表面光滑、可选材料广泛且成型后强度高的问题。本申请提供如下技术方案：所述3D打印装置包括：

壳体；

设置在所述壳体中的三轴机械手；

设置于所述三轴机械手的机架上的微波发生器和撒粉系统；

设置于所述壳体中的控制系统；

所述控制系统分别与所述微波发生器、撒粉系统和三轴机械手信号相连，所述三轴机械手带动所述撒粉系统和所述微波发生器沿X、Y、Z轴运动；

所述微波发生器用于对3D打印工件逐层进行微波照射，以使撒粉系统喷撒出的金属粉末熔化；

设置于所述壳体中的冷却系统，所述冷却系统用于冷却熔化后的金属粉末。

可选地，所述三轴机械手包括：

所述机架；

设置于所述机架上的光轴导向组件，以及用于驱动所述光轴导向组件沿Z轴方向升降的第一电机，所述光轴导向组件连接有载物台，以带动所述载物台沿Z轴方向升降；

设置于所述机架上的导轨滑块组件，所述导轨滑块组件上安装有所述微波发生器和撒粉系统，以带动所述微波发生器和撒粉系统沿Y轴运动；

用于带动所述导轨滑块组件沿X轴运动的同步带组件，所述同步带组件通过第二电机驱动。

可选地，所述第一电机与所述光轴导向组件通过滚珠丝杠组件连接。

可选地，所述微波发生器包括：磁铁和管芯，所述磁铁用于产生所述微波发生器工作时所需的轴向恒定磁场；

所述管芯包括阳极、微波能量输出器、灯丝和阴极；

所述灯丝用于加热阴极；所述阴极用于被加热后发射电子以维持所述微波发生器工作时所需的电流；所述阳极用于接收所述阴极发射的电子；所述微波能量输出器用于将所述微波发生器产生的微波能量耦合出来。

可选地，所述控制系统包括：

控制组件；

与所述控制组件信号相连的人机交互组件，所述人机交互组件基于人机交互技术获取增材截面路径参数；所述控制组件根据所述增材截面路径参数规划增材截面路径，以控制所述三轴机械手带动所述微波发生器和撒粉系统按照所述增材截面路径运动进行3D打印。

可选地，所述3D打印装置用于打印飞机的机身；或者，飞机模型的机身。

可选地，所述壳体上设置有密封门，所述密封门用于进行上下料。

本申请的有益效果在于：通过壳体；设置在壳体中的三轴机械手；设置于三轴机械手的机架上的微波发生器和撒粉系统；设置于壳体中的控制系统；控制系统分别与微波发生器、撒粉系统和三轴机械手信号相连，三轴机械手带动撒粉系统和微波发生器沿X、Y、Z轴运动；微波发生器用于对3D打印工件逐层进行微波照射，以使撒粉系统喷撒出的金属粉末熔化；设置于壳体中的冷却系统，冷却系统用于冷却熔化后的金属粉末；可以解决现有的3D打印装置无法同时做到高精度、成型表面光滑、可选材料广泛且成型后强度高的问题；由于三轴机械手打印尺寸精度高，3D打印工件的部分部位可以免去二次加工、微波作为能量对金属粉末进行照射烧结，具有稳定性高，连续性好等特点，因此，可以提供高精度、成型表面光滑、可选材料广泛且成型后强度高的3D打印工件。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本申请一个实施例提供的3D打印装置的结构示意图；

图2是本申请一个实施例提供的三轴机械手的结构示意图；

图3是本申请一个实施例提供的微波发生器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

图1是本申请一个实施例提供的3D打印装置的结构示意图，如图1所示，该3D打印装置至少包括：壳体1；壳体1为金属壳体。可选地，壳体1上设置有密封门，该密封门用于进行上下料。比如：用于人工完成金属粉末上料，人工完成3D打印工件下料。

设置在壳体1中的三轴机械手2。参考图2，三轴机械手2包括：机架21；设置于机架21上的光轴导向组件22，以及用于驱动光轴导向组件22沿Z轴方向升降的第一电机23，光轴导向组件22连接有载物台24，以带动载物台24沿Z轴方向升降。

机架21用于支撑三轴机械手2在X、Y、Z轴三个方向上运动。

其中，图2中以光轴导向组件22的数量为两个，分别位于第一电机23的左右两侧为例进行说明，在实际实现时，光轴导向组件22的数量可以为一个或者多个，本实施例不对光轴导向组件22的数量作限定。

可选地，第一电机23可以是伺服电机。可选地，第一电机23绕与Z轴平行的轴旋转，第一电机23与光轴导向组件22通过滚珠丝杠组件25连接。滚珠丝杠组件25将第一电机23输出的旋转动力转化为在Z轴方向上升降的动力。

载物台24用于放置3D打印工件，第一电机23带动光轴导向组件22在Z轴方向上升降，光轴导向组件22带动载物台24在Z轴方向上升降，这样，3D打印工件可以在Z轴方向上升降。

设置于机架21上的导轨滑块组件26，导轨滑块组件26上安装有微波发生器3和撒粉系统4，以带动微波发生器3和撒粉系统4沿Y轴运动。

用于带动导轨滑块组件26沿X轴运动的同步带组件27，同步带组件27通过第二电机28驱动。这样，同步带组件27可以带动导轨滑块组件26沿X轴运动，从而实现微波发生器3和撒粉系统4沿X轴运动。

可选地，同步带组件27的数量为2个，分别位于导轨滑块组件26的两端；第二电机数量也为2个，每个第二电机用于驱动一个同步带组件27。第二电机也可以是伺服电机。

设置于三轴机械手2的机架21上的微波发生器3和撒粉系统4。微波发生器3用于对3D打印工件逐层进行微波照射，以使撒粉系统4喷撒出的金属粉末熔化。

参考图3，微波发生器3包括：磁铁31和管芯32，磁铁31用于产生微波发生器3工作时所需的轴向恒定磁场；管芯32包括阳极(图中未示出)、微波能量输出器321、灯丝(图中未示出)和阴极322。

阳极是用导电性能和气密性很好的无氧铜制成圆形的阳极块，用于接收阴极322发射的电子。在工作时阳极接地，阴极322接负高压，在阳极和阴极322间会产生一个径向直流电场。

可选地，阳极块外面安装有散热片，以便其自然冷却；或者阳极块外加装水套，用流动水冷却。

灯丝用于加热阴极322；阴极322用于被加热后发射电子以维持微波发生器工作时所需的电流；阳极用于接收阴极发射的电子。阴极322是由发射电子能力很强的材料制成的。

微波能量输出器321用于将微波发生器产生的微波能量耦合出来。

撒粉系统4用于向3D打印工件喷撒金属粉末。

3D打印装置还包括：设置于壳体1中的控制系统5。控制系统5分别与微波发生器3、撒粉系统4和三轴机械手2信号相连，三轴机械手2带动撒粉系统4和微波发生器3沿X、Y、Z轴运动。

控制系统5包括：控制组件(图中未示出)，以及与控制组件信号相连的人机交互组件51。其中，人机交互组件51基于人机交互技术获取增材截面路径参数；控制组件根据增材截面路径参数规划增材截面路径，以控制三轴机械手带动微波发生器3和撒粉系统4按照增材截面路径运动进行3D打印。

其中，控制组件可以是可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)等，本实施例不对控制组件的类型作限定。

人机交互组件51可以是触摸显示屏、外接键盘等，本实施例不对人机交互组件51的实现方式作限定。

可选地，控制系统5还可以包括其它组件，比如：电源组件、通信组件、开关组件等，本实施例在此不再一一赘述。

控制系统5根据增材截面路径参数规划增材截面路径，以控制三轴机械手带动微波发生器3和撒粉系统4按照增材截面路径运动的方式为现有的，本实施例在此不再赘述。

设置于壳体1中的冷却系统(图中未示出)，冷却系统用于冷却熔化后的金属粉末。

3D打印装置用于打印飞机的机身；或者，飞机模型的机身。

综上所述，本实施例提供的3D打印装置，通过壳体；设置在壳体中的三轴机械手；设置于三轴机械手的机架上的微波发生器和撒粉系统；设置于壳体中的控制系统；控制系统分别与微波发生器、撒粉系统和三轴机械手信号相连，三轴机械手带动撒粉系统和微波发生器沿X、Y、Z轴运动；微波发生器用于对3D打印工件逐层进行微波照射，以使撒粉系统喷撒出的金属粉末熔化；设置于壳体中的冷却系统，冷却系统用于冷却熔化后的金属粉末；可以解决现有的3D打印装置无法同时做到高精度、成型表面光滑、可选材料广泛且成型后强度高的问题；由于三轴机械手打印尺寸精度高，3D打印工件的部分部位可以免去二次加工、微波作为能量对金属粉末进行照射烧结，具有稳定性高，连续性好等特点，因此，可以提供高精度、成型表面光滑、可选材料广泛且成型后强度高的3D打印工件。

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申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种3D打印装置，其特征在于，所述3D打印装置包括：

壳体；

设置在所述壳体中的三轴机械手；

设置于所述三轴机械手的机架上的微波发生器和撒粉系统；

设置于所述壳体中的控制系统；

2.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于，所述三轴机械手包括：

所述机架；

3.根据权利要求2所述的3D打印装置，其特征在于，所述第一电机与所述光轴导向组件通过滚珠丝杠组件连接。

4.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于，所述微波发生器包括：磁铁和管芯，所述磁铁用于产生所述微波发生器工作时所需的轴向恒定磁场；

所述管芯包括阳极、微波能量输出器、灯丝和阴极；

5.根据权利要求1至4任一所述的3D打印装置，其特征在于，所述控制系统包括：

控制组件；

6.根据权利要求1至4任一所述的3D打印装置，其特征在于，所述3D打印装置用于打印飞机的机身；或者，飞机模型的机身。

7.根据权利要求1至4任一所述的3D打印装置，其特征在于，所述壳体上设置有密封门，所述密封门用于进行上下料。