CN211279752U - 双微笔直写3d打印设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种双微笔直写3D打印设备，包括舱体、打印主板、运动系统、气路控制系统、打印头装置、打印平台、固化装置；打印主板接收输入指令，控制运动系统、气路控制系统、打印头装置、打印平台和固化装置；运动系统实现驱动打印头装置运动；气路控制系统实现压缩空气源给打印头装置中的微笔头提供气压驱动；打印头装置实现双打印头打印输出；打印平台为具备加热的功能的铝合金板，辅助打印材料的固化。本实用新型能够支持双材料的同时打印，打印过程中可根据材料的不同进行自动切换，适用材料范围广，操作方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种3D打印设备，尤其涉及一种具备双微笔直写头的3D打印机，可以实现两种材料的同时打印。
背景技术
微笔直写技术(Micro-Pen Direct Writing Technology)，其原理是用浆料为原料，通过微细笔装置以气体为动力将浆料按照图形轨迹沉积于基板表面，辅助激光或炉体固化，形成所需要的导电图形。该项技术可用于直写导电浆料如导电银浆、镍浆、铜浆等，介电材料包括环氧树脂、光敏树脂、PI等材料。采用直写技术可以直写成型线路，省去传统网板制作的环节，且对于研制阶段快速制作图形方便快捷。
3D打印领域的应用已经涉及金属、树脂体系、陶瓷、生物等等，其主要的成型工艺为热熔沉积、激光烧结、喷射粘结剂等方式。将3D打印技术与微笔直写技术相结合，通过直写两种不同的材料辅助过程固化可以形成具有一定功能的结构体。
目前基于直写技术均是采用单层打印或通过单头直写完成后再通过定位实现第二种材料打印，无法实现双材料的在线连续复合打印。且原有系统采用数控系统需要采用编程的方式完成，整体打印过程繁琐，过程人为干预程度高，难以满足实际打印需求。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种双微笔直写的3D设备，可应用于线路板、天线体、传感器等产品的打印，该设备具备两个直写打印头，可以在线同时打印两种材料。且在打印设备中配制有紫外固化系统及加热平台，可以针对光敏树脂材料及热固型浆料进行在线固化。此外该设备的打印头为模块化组装，可以与标准FDM打印头进行切换，可以根据使用者需求进行两种打印头组合，适用范围广。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
所述一种双微笔直写3D打印设备，其特征在于：包括舱体、打印主板(34)、运动系统、气路控制系统、打印头装置(25)、打印平台(27)、固化装置；
所述舱体分为打印舱、储料舱(3)和电气舱(4)；运动系统、打印头装置、打印平台(27)、固化装置布置在打印舱内；打印主板(34)安装在电气舱(4)内；
所述打印主板(34)接收输入指令，控制运动系统、气路控制系统、打印头装置、打印平台(27)和固化装置；
所述运动系统包括了模组(22)、电机(17)及电机驱动器(37)；所述模组(22) 包括滚珠丝杆、联轴器以及滑轨滑块机构；所述电机驱动器(37)能够接收打印主板 (34)发出的执行代码，并驱动电机(17)带动安装在滑块上的打印头装置(25)运动；
所述气路控制系统包括电磁阀(39)、气压调节阀(38)、气压表(10)、滤芯 (31)及所有连接用的气路管(20)；其中气路管(20)实现压缩空气源与打印头装置中的微笔头(252)连接；当打印主板(34)收到气路通断信号后，能够控制电磁阀 (39)实现气路的开合；气压调节阀(38)能够调整气压为设定的打印压力，并通过气压表(10)能够显示气压；所述滤芯(31)用于过滤气路中的水汽；
所述打印头装置(25)包括打印头安装盒体(254)、两个微笔头(252)、固定支架(253)、旋转舵机(255)和安装背板(256)；所述打印头安装盒体(254)为整体结构的承载及安装体；所述固定支架(253)通过转动轴承安装在打印头安装盒体 (254)内部，旋转舵机(255)能够带动固定支架(253)转动；两个微笔头(252) 安装在各自的固定支架(253)上；安装背板(256)固定在打印头安装盒体(254)背面，用于与模组(22)中的滑块固定连接；
所述打印平台(27)为具有加热和负压吸附功能的打印平台，其中根据打印主板(34)的控制指令实现加热及温度控制，并根据气压控制开关实现负压吸附功能，用于实现薄膜类基板的固定；
所述固化装置实现打印材料的固化。
进一步的优选方案，所述一种双微笔直写3D打印设备，其特征在于：所述舱体为一体结构，底部通过可移动和调平的地脚(11)支撑；打印舱位于储料舱(3)前部，打印舱舱门(1)通过舱门撑杆(19)连接打印舱舱壁内侧，打印舱舱门(1)采用周围为钣金件、中部主体为有机玻璃板结构；打印舱舱壁上还设有排气扇(18)。
进一步的优选方案，所述一种双微笔直写3D打印设备，其特征在于：所述固化装置根据打印材料确定；当打印材料为光敏型树脂类材料时，所述固化装置采用波长与打印材料匹配的紫外灯，当打印材料为热固型材料时，所述固化装置采用氙灯或近红外灯，用于辅助打印平台(27)加速热固型材料的固化。
进一步的优选方案，所述一种双微笔直写3D打印设备，其特征在于：在电气舱 (4)前部板上布置有显示屏(6)、电源开关按钮(7)、固化装置开关按钮(8)、气压控制开关(9)、压力表(10)。
进一步的优选方案，所述一种双微笔直写3D打印设备，其特征在于：所述电机(17)采用带有编码器的闭环控制步进电机；所述电机驱动器(37)具备电机丢步补偿功能。
进一步的优选方案，所述一种双微笔直写3D打印设备，其特征在于：所述固定支架(253)固定安装在托板(258)上，托板(258)通过转动轴承安装在打印头安装盒体(254)内部；旋转舵机(255)固定于安装背板(256)上，其中转轴穿过安装背板(256)带动托板(258)旋转。
进一步的优选方案，所述一种双微笔直写3D打印设备，其特征在于：所述打印头安装盒体(254)两侧外部安装有磁铁(251)；所述托板(258)两侧也安装有磁铁 (251)，且打印头安装盒体(254)与托板(258)同侧的磁铁极性相反。
进一步的优选方案，所述一种双微笔直写3D打印设备，其特征在于：所述打印平台(27)外围具有保护支架(26)，所述保护支架(26)与打印平台(27)之间具有间隙，且保护支架(26)平面低于打印平台(27)平面。
有益效果
与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：
1)本发明的双微笔直写3D打印设备具备双打印头，能够支持双材料的同时打印，打印过程中可根据材料的不同进行自动切换，适用材料范围广，操作方便。
2)本发明的双微笔直写3D打印设备的打印平台，具备真空吸附及加热功能，加热功能可以实现热固型材料的在线固化，吸附功能可以实现薄膜类基板的快速固定。其带有保护支架，降低操作人员操作过程中烫伤风险。
3)本发明的设备能够采用紫外固化灯，可以实现光敏型打印材料的在线固化。
4)本发明中的运动系统采用滚珠丝杆闭环电机控制，在打印过程中可以有效保证打印精度控制。
本发明可应用于介电树脂(环氧树脂、光敏树脂及陶瓷浆料)、导电浆料(铜浆、镍浆、银浆等)复合3D打印成型以及其他类材料复合打印成型，应用领域包括线路板快速打样、天线/传感器的制作，材料测试研发等方面。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1：双微笔直写3D打印机前部外观示意图；
图2：双微笔直写3D打印机后部外观示意图；
图3：双微笔直写3D打印机内部示意图；
图4：双微笔直写3D打印机侧面示意图；
图5：双微笔打印头结构内部示意图；
图6：双微笔打印头结构外部示意图；
图中：
1、舱门；2、前面板；3、储料舱；4、电气舱；5、电气舱盖板；6、显示屏；7、电源开关按钮；8、固化装置开关按钮；9、气压控制开关；10、压力表；11、地脚； 12、储料舱门；13、USB接插口；14、散热风扇；15、电源接口；16、气路接口；17、电机；18、排气扇；19、舱门撑杆；20、气路管；21、线轨；22、模组；23、紫外灯； 24、限位开关；25、打印头装置；26、保护支架；27、打印平台；28、平台盖板；29、36V电源；30、线槽；31、滤芯；32、5V电源；33、信号放大器；34、打印主板；35、温控转接板；36、通断开关；37电机驱动器；38、气压调节阀；39、电磁阀；40、型材；251、磁铁；252、微笔头；253、固定支架；254、打印头安装盒；255、旋转舵机； 256、安装背板；257、转轴；258、托板。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
如附图所示，本实施例提出的一种双微笔直写3D打印设备，包括舱体、打印主板34、运动系统、气路控制系统、打印头装置25、打印平台27、固化装置。
所述舱体分为打印舱、储料舱3和电气舱4；运动系统、打印头装置、打印平台 27、固化装置布置在打印舱内；打印主板34安装在电气舱4内。
所述舱体为一体结构，由型材40搭建而成，底部通过可移动和调平的地脚11支撑。打印舱位于储料舱3前部，打印舱舱门1通过舱门撑杆19连接打印舱舱壁内侧，舱门撑杆19为液压撑杆，辅助舱门开合受力；打印舱舱门1采用周围为钣金件、中部主体为有机玻璃板结构，其中有机玻璃板具有滤光，防紫外功能；打印舱舱壁上还设有排气扇18。所述排气扇18安装在打印舱的左上内角，附有过滤棉向外排气。与散热风扇14构成舱室内气路流通动力。其主要作用为将舱内由于热作用挥发的有机溶剂经过过滤棉后排出舱外。
所述储料舱3通过合页、螺钉与打印舱相连，主要用于存储打印用的材料，可以挂FDM的丝盘并配置远程送丝机构，此外其装设有试管架，可以用于存放针筒装的打印材料。
所述电气舱4为大部分元器件及气路控制系统器件的安装舱室，其中包含了电源、打印主板34、通断开关36、电磁阀39、调压阀38等。在电气舱4前部板上布置有显示屏6、电源开关按钮7、固化装置开关按钮8、气压控制开关9、压力表10。所述显示屏6优选为7寸全彩电容屏，能够触屏操控打印机且可以接受Gcode代码输入、具备监控打印过程中代码的执行情况。
所述打印主板34接收输入指令，控制运动系统、气路控制系统、打印头装置、打印平台27和固化装置；该打印主板34具备运动控制、加热控制、开关气路路控制等接口，能够解析模型切片生成的代码，组织各个单元协调运动。
所述运动系统包括了模组22、电机17及电机驱动器37。其中所述模组22包括滚珠丝杆、联轴器以及滑轨滑块机构；所述电机17用于驱动滚珠丝杆运动，带动处于滑轨的滑块运动，电机17采用带有编码器的闭环控制步进电机；所述电机驱动器37能够接收打印主板34发出的执行代码，并能够与电机17的编码器进行通信，实现电机丢步的实时补偿，驱动电机17带动安装在滑块上的打印头装置25运动。
所述气路控制系统作用为打印过程中向微笔头提供气压驱动，主要包括电磁阀39、气压调节阀38、气压表10、滤芯31及所有连接用的气路管20。其中气路管20 实现压缩空气源与打印头装置中的微笔头252连接；当打印主板34收到通断开关36 发出的气路通断信号后，控制电磁阀39实现气路的通断；气压调节阀38能够在打印前调整气压为设定的打印压力，并通过气压表10能够显示气压；所述滤芯31用于过滤气路内压缩空气中的水汽，避免在长时间工作过程中压缩空气中的水汽凝结，影响打印浆料的性能。
所述打印头装置25包括打印头安装盒体254、两个微笔头252、固定支架253、旋转舵机255、安装背板256和托板258。
所述打印头安装盒体254为整体结构的承载及安装体，在盒体两侧固定有磁铁251，进一步优选可以在安装盒体上集成CCD相机或激光固化光源。
所述固定支架253为微笔头252的固定件，其依靠螺钉固定安装在托板258上，其中在托板258两侧同样安装有磁铁251，磁体极性与盒体上同侧磁体极性相反，旋转切换的过程中磁铁之间相互吸引，能够达到辅助固定微笔头的目的。所述托板258 通过转动轴承安装在打印头安装盒体254内部。所述旋转舵机255固定于安装背板256 上，其中转轴穿过安装背板256带动托板258旋转。两个微笔头252安装在各自的固定支架253上；安装背板256固定在打印头安装盒体254背面，用于与模组22中的滑块固定连接。
所述打印平台27采用铝合金加工具备加热及负压吸附功能，其中根据打印主板34的控制指令实现加热及温度控制，打印过程中打印主板34发出加热信号，通过信号放大器33转换信号后控制加热动作，由热电偶探别后反馈到打印主板34从而实现打印平台的温度控制。打印平台27还根据气压控制开关9实现负压吸附功能，用于实现薄膜类基板的固定。
所述打印平台27外围具有保护支架26，所述保护支架26与打印平台27之间具有5mm间隙，且保护支架26平面低于打印平台27平面，在保护支架26表面贴有防烫伤标识。其作用为防止操作人员由于误触造成的烫伤风险。
所述固化装置实现打印材料的固化；固化装置根据打印材料确定；当打印材料为光敏型树脂类材料时，所述固化装置采用波长与打印材料匹配的紫外灯，当打印材料为热固型材料时，所述固化装置采用氙灯或近红外灯，用于辅助打印平台27加速热固型材料的固化。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种双微笔直写3D打印设备，其特征在于：包括舱体、打印主板(34)、运动系统、气路控制系统、打印头装置(25)、打印平台(27)、固化装置；
所述舱体分为打印舱、储料舱(3)和电气舱(4)；运动系统、打印头装置、打印平台(27)、固化装置布置在打印舱内；打印主板(34)安装在电气舱(4)内；
所述打印主板(34)接收输入指令，控制运动系统、气路控制系统、打印头装置、打印平台(27)和固化装置；
所述运动系统包括了模组(22)、电机(17)及电机驱动器(37)；所述模组(22)包括滚珠丝杆、联轴器以及滑轨滑块机构；所述电机驱动器(37)能够接收打印主板(34)发出的执行代码，并驱动电机(17)带动安装在滑块上的打印头装置(25)运动；
所述气路控制系统包括电磁阀(39)、气压调节阀(38)、气压表(10)、滤芯(31)及所有连接用的气路管(20)；其中气路管(20)实现压缩空气源与打印头装置中的微笔头(252)连接；当打印主板(34)收到气路通断信号后，能够控制电磁阀(39)实现气路的开合；气压调节阀(38)能够调整气压为设定的打印压力，并通过气压表(10)能够显示气压；所述滤芯(31)用于过滤气路中的水汽；
所述打印头装置(25)包括打印头安装盒体(254)、两个微笔头(252)、固定支架(253)、旋转舵机(255)和安装背板(256)；所述打印头安装盒体(254)为整体结构的承载及安装体；所述固定支架(253)通过转动轴承安装在打印头安装盒体(254)内部，旋转舵机(255)能够带动固定支架(253)转动；两个微笔头(252)安装在各自的固定支架(253)上；安装背板(256)固定在打印头安装盒体(254)背面，用于与模组(22)中的滑块固定连接；
所述打印平台(27)为具有加热和负压吸附功能的打印平台，其中根据打印主板(34)的控制指令实现加热及温度控制，并根据气压控制开关实现负压吸附功能，用于实现薄膜类基板的固定；
所述固化装置实现打印材料的固化。
2.根据权利要求1所述一种双微笔直写3D打印设备，其特征在于：所述舱体为一体结构，底部通过可移动和调平的地脚(11)支撑；打印舱位于储料舱(3)前部，打印舱舱门(1)通过舱门撑杆(19)连接打印舱舱壁内侧，打印舱舱门(1)采用周围为钣金件、中部主体为有机玻璃板结构；打印舱舱壁上还设有排气扇(18)。
3.根据权利要求1所述一种双微笔直写3D打印设备，其特征在于：所述固化装置根据打印材料确定；当打印材料为光敏型树脂类材料时，所述固化装置采用波长与打印材料匹配的紫外灯，当打印材料为热固型材料时，所述固化装置采用氙灯或近红外灯，用于辅助打印平台(27)加速热固型材料的固化。
4.根据权利要求1所述一种双微笔直写3D打印设备，其特征在于：在电气舱(4)前部板上布置有显示屏(6)、电源开关按钮(7)、固化装置开关按钮(8)、气压控制开关(9)、气压表(10)。
5.根据权利要求1所述一种双微笔直写3D打印设备，其特征在于：所述电机(17)采用带有编码器的闭环控制步进电机；所述电机驱动器(37)具备电机丢步补偿功能。
6.根据权利要求1所述一种双微笔直写3D打印设备，其特征在于：所述固定支架(253)固定安装在托板(258)上，托板(258)通过转动轴承安装在打印头安装盒体(254)内部；旋转舵机(255)固定于安装背板(256)上，其中转轴穿过安装背板(256)带动托板(258)旋转。
7.根据权利要求6所述一种双微笔直写3D打印设备，其特征在于：所述打印头安装盒体(254)两侧外部安装有磁铁(251)；所述托板(258)两侧也安装有磁铁(251)，且打印头安装盒体(254)与托板(258)同侧的磁铁极性相反。
8.根据权利要求1所述一种双微笔直写3D打印设备，其特征在于：所述打印平台(27)外围具有保护支架(26)，所述保护支架(26)与打印平台(27)之间具有间隙，且保护支架(26)平面低于打印平台(27)平面。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201921824186.7U CN211279752U (zh) | 2019-10-28 | 2019-10-28 | 双微笔直写3d打印设备 |
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| CN201921824186.7U CN211279752U (zh) | 2019-10-28 | 2019-10-28 | 双微笔直写3d打印设备 |
Publications (1)
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| CN (1) | CN211279752U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114986871A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-09-02 | 东莞理工学院 | 一种光热多功能协同辅助精细直写打印的设备 |
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2019
- 2019-10-28 CN CN201921824186.7U patent/CN211279752U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114986871A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-09-02 | 东莞理工学院 | 一种光热多功能协同辅助精细直写打印的设备 |
| CN114986871B (zh) * | 2022-05-24 | 2024-03-15 | 东莞理工学院 | 一种光热多功能协同辅助精细直写打印的设备 |
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