CN212446328U - 一种能简化建模过程的3d打印装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能简化建模过程的3D打印装置。包括机架（1），机架（1）顶部设有能够沿x、y轴平移的出料机构（2），出料机构（2）下方设有工作台组件（3），工作台组件（3）与能驱动其沿z轴平移的竖移驱动机构（4）连接；所述的工作台组件（3）包括打印工作台（31），打印工作台（31）经连接架（32）与能够驱动打印工作台（31）绕x轴和/或y轴旋转的旋转驱动机构（33）连接，旋转驱动机构（33）与承载台（34）连接，承载台（34）与竖移驱动机构（4）连接。本实用新型解决了传统FDM打印机在悬空结构上需要创建额外的支撑结构的问题,同时其结构简单、紧凑，成本低。

Description

一种能简化建模过程的3D打印装置

技术领域

本实用新型涉及3D打印制造领域，特别是一种能简化建模过程的3D打印装置。

背景技术

FDM(熔融沉积)打印技术最早是在20世纪80年代末期开发的，它采用热辅助的方式将聚合物长丝逐层构造成3D零件，并已广泛应用在铸造、组织工程、光学、微流体、天线设计、食品生产和电子领域。由于熔融沉积(FDM) 3D打印机价格实惠，使得其在市场上变得流行，成为了桌面级的3D打印机。传统的3D打印技术通过沿Z轴方向沉积材料，逐层生成物体和零件。然而，在打印过程中，当涉及到悬空结构时，传统FDM的打印模型需要创建额外的支撑结构。此外，这种支撑结构的模型的生成需要更多的材料、更长的打印时间和后期处理(剥离支撑结构和清洁或抛光零件表面)。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种能简化建模过程的3D打印装置。本实用新型解决了传统FDM打印机在悬空结构上需要创建额外的支撑结构的问题,同时其结构简单、紧凑，成本低。

本实用新型的技术方案：一种能简化建模过程的3D打印装置，包括机架，机架顶部设有能够沿x、y轴平移的出料机构，出料机构下方设有工作台组件，工作台组件与能驱动其沿z轴平移的竖移驱动机构连接；所述的工作台组件包括打印工作台，打印工作台经连接架与能够驱动打印工作台绕x轴和/或y轴旋转的旋转驱动机构连接，旋转驱动机构与承载台连接，承载台与竖移驱动机构连接。

前述的能简化建模过程的3D打印装置中，所述的旋转驱动机构包括齿轮箱，齿轮箱内设有蜗杆轴，蜗杆轴两端均与齿轮箱转动连接，同时蜗杆轴的其中一端依次穿过齿轮箱、设于承载台上的轴承座Ⅰ与旋转驱动电机组件Ⅰ连接；蜗杆轴另一端的延伸方向上还设有传动轴，传动轴一端与齿轮箱固定连接，传动轴另一端穿过设于承载台上的轴承座Ⅱ与旋转驱动电机组件Ⅱ连接；所述的旋转驱动电机组件Ⅰ和旋转驱动电机组件Ⅱ均固设于承载台上；所述的蜗杆轴还与涡轮齿轮啮合，涡轮与涡轮轴连接，涡轮轴的两端均与齿轮箱转动连接，同时涡轮轴的两端均穿过齿轮箱与连接架连接。

前述的能简化建模过程的3D打印装置中，所述的出料机构包括打印喷头，打印喷头与平移驱动机构连接，打印喷头还经输料管与固设于机架上的挤出机构连接。

前述的能简化建模过程的3D打印装置中，所述的平移驱动机构上设有两个独立的打印喷头。

前述的能简化建模过程的3D打印装置中，所述的打印工作台包括热床，热床下方设有热床支撑板，热床与热床支撑板间通过蝶形螺母连接, 热床与热床支撑板间的蝶形螺母上还套有弹簧；热床支撑板与连接架连接。

前述的能简化建模过程的3D打印装置中，所述的竖移驱动机构包括竖移驱动电机，竖移驱动电机与竖立的丝杠连接，丝杠经丝杠螺母与承载台连接，承载台还与竖向导轨组件滑动连接。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型将工作台组件的打印工作台经连接架与能够驱动打印工作台绕x轴和/或y轴旋转的旋转驱动机构连接；该结构能够使得3D打印机的打印工作台增加了绕x、y旋转的两个自由度，从而实现了3D打印机的五轴联动；通过该结构，解决了传统FDM打印机切片/建模悬空结构时，需创建额外的支撑结构的问题，从而简化了建模/切片过程的复杂度。此外，因无需生成额外的支撑结构，提高了打印悬空结构的零件质量，节省了材料，缩短了打印时间，简化了后期处理工艺，最终降低了打印成本，提升了打印效率。

本实用新型将蜗杆轴与齿轮箱转动连接，同时将蜗杆轴一端伸出齿轮箱与旋转驱动电机组件Ⅰ；又在蜗杆轴另一端延伸方向设置传动轴，传动轴一端固定连接齿轮箱，另一端连接旋转驱动电机组件Ⅱ；此外又将支撑涡轮的涡轮轴的两端伸出齿轮箱与连接架连接；该结构能够通过旋转驱动电机组件Ⅰ、Ⅱ驱动打印工作台绕x轴和/或y轴旋转；此外，其结构简单、紧凑，不会增加3D打印机的体积，同时在结构上有利于对传统3D打印机的改造，成本低，利于推广使用。

本实用新型在出料机构上采用两个独立的打印喷头；通过该结构，能够配合打印工作台的旋转打印更复杂的双色模型，并设计了远程挤出机构，将远程挤出机构安装在机架上，实现挤出机与喷头分离，能减轻双喷头的负重，降低行进中的冲击，还能方便拆卸维修。

综上所述，本实用新型解决了传统FDM打印机在悬空结构上需要创建额外的支撑结构的问题,同时其结构简单、紧凑，成本低。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型主视图；

图3是图2的右视图；

图4是图2的俯视图；

图5是旋转驱动机构的结构示意图。

附图中的标记为：

1-机架；

2-出料机构，21-打印喷头，22-平移驱动机构，23-输料管，24-挤出机构；

3-工作台组件，31-打印工作台，311-热床，312-热床支撑板，313-蝶形螺母，314-弹簧,32-连接架，33-旋转驱动机构，331-齿轮箱，332-蜗杆轴，333-旋转驱动电机组件Ⅰ，334-传动轴，335-旋转驱动电机组件Ⅱ，336-涡轮，337-涡轮轴，34-承载台，341-轴承座Ⅰ，342-轴承座Ⅱ；

4-竖移驱动机构，41-竖移驱动电机，42-丝杠，43-丝杠螺母，44-竖向导轨组件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

实施例。一种能简化建模过程的3D打印装置，构成如图1-图5所示，包括机架1，机架1顶部设有能够沿x、y轴平移的出料机构2，出料机构2下方设有工作台组件3，工作台组件3与能驱动其沿z轴平移的竖移驱动机构4连接；所述的工作台组件3包括打印工作台31，打印工作台31经连接架32与能够驱动打印工作台31绕x轴和/或y轴旋转的旋转驱动机构33连接，旋转驱动机构33与承载台34连接，承载台34与竖移驱动机构4连接。

能简化建模过程的3D打印装置打印时，通过出料机构2带动打印耗材往前给料，并对物料加热铝块加热达到熔融状态，熔融的物料被出料机构2喷到工作打印工作台31上冷却成型。同时，出料机构2能在x、y方向上的准确移动；打印工作台31在旋转驱动机构33驱动下绕x轴和/或y轴旋转；打印工作台31还在竖移驱动机构4动驱动下沿z轴平移；以此实现模型的5轴联动打印。

前述的旋转驱动机构33包括齿轮箱331，齿轮箱331内设有蜗杆轴332，蜗杆轴332两端均与齿轮箱331转动连接，同时蜗杆轴332的其中一端依次穿过齿轮箱、设于承载台34上的轴承座Ⅰ341与旋转驱动电机组件Ⅰ333连接；蜗杆轴332另一端的延伸方向上还设有传动轴334，传动轴334一端与齿轮箱331固定连接(可通过螺栓固定)，传动轴334另一端穿过设于承载台34上的轴承座Ⅱ342与旋转驱动电机组件Ⅱ335连接；所述的旋转驱动电机组件Ⅰ333和旋转驱动电机组件Ⅱ335均固设于承载台34上；所述的蜗杆轴332还与涡轮336齿轮啮合，涡轮336与涡轮轴337连接(可通过平键连接)，涡轮轴337的两端均与齿轮箱331转动连接，同时涡轮轴337的两端均穿过齿轮箱与连接架32连接。

旋转驱动机构33驱动打印工作台31绕x轴旋转的过程如下：旋转驱动电机组件Ⅱ335经传动轴334驱动齿轮箱331转动，进而带动打印工作台31绕x轴旋转；

旋转驱动机构33驱动打印工作台31绕y轴旋转的过程如下：旋转驱动电机组件Ⅰ333带动蜗杆轴332转动，在蜗杆轴332于涡轮336的联动下带动打印工作台31绕y轴旋转。

前述的出料机构2包括打印喷头21，打印喷头21与平移驱动机构22连接，打印喷头21还经输料管23与固设于机架1上的挤出机构24连接。通过该结构，减轻打印喷头21运动时的负重，进而减小启停时的冲击。本实用新型中打印喷头21的平移驱动机构22采用常规同步带运动执行机构即可。

通过挤出机构24带动打印耗材往前给料，物料通过打印喷头21中的加热铝块加热达到熔融状态，挤出机构24推动后续物料继续进料，进而挤压熔融物料通过打印喷头21的喷嘴出料，物料在打印工作台31上冷却成型。

前述的平移驱动机构22上设有两个独立的打印喷头21。

前述的打印工作台31包括热床311，热床311下方设有热床支撑板312，热床311与热床支撑板312间通过蝶形螺母313连接, 热床311与热床支撑板312间的蝶形螺母313上还套有弹簧314，通过蝶形螺母313可对热床311调平；热床支撑板312与连接架32连接。具体地，熔融的物料在热床311上冷却成型。

前述的竖移驱动机构4包括竖移驱动电机41，竖移驱动电机41与竖立的丝杠42连接，丝杠42经丝杠螺母43与承载台34连接，承载台34还与竖向导轨组件44滑动连接。

竖移机构4的竖移驱动是，竖移驱动电机41驱动丝杠42旋转，在丝杠副的作用下驱动承载台34沿竖向导轨组件44竖直滑动。

Claims (6)

1.一种能简化建模过程的3D打印装置，其特征在于：包括机架（1），机架（1）顶部设有能够沿x、y轴平移的出料机构（2），出料机构（2）下方设有工作台组件（3），工作台组件（3）与能驱动其沿z轴平移的竖移驱动机构（4）连接；所述的工作台组件（3）包括打印工作台（31），打印工作台（31）经连接架（32）与能够驱动打印工作台（31）绕x轴和/或y轴旋转的旋转驱动机构（33）连接，旋转驱动机构（33）与承载台（34）连接，承载台（34）与竖移驱动机构（4）连接。

2.根据权利要求1所述的能简化建模过程的3D打印装置，其特征在于：所述的旋转驱动机构（33）包括齿轮箱（331），齿轮箱（331）内设有蜗杆轴（332），蜗杆轴（332）两端均与齿轮箱（331）转动连接，同时蜗杆轴（332）的其中一端依次穿过齿轮箱、设于承载台（34）上的轴承座Ⅰ（341）与旋转驱动电机组件Ⅰ（333）连接；蜗杆轴（332）另一端的延伸方向上还设有传动轴（334），传动轴（334）一端与齿轮箱（331）固定连接，传动轴（334）另一端穿过设于承载台（34）上的轴承座Ⅱ（342）与旋转驱动电机组件Ⅱ（335）连接；所述的旋转驱动电机组件Ⅰ（333）和旋转驱动电机组件Ⅱ（335）均固设于承载台（34）上；所述的蜗杆轴（332）还与涡轮（336）齿轮啮合，涡轮（336）与涡轮轴（337）连接，涡轮轴（337）的两端均与齿轮箱（331）转动连接，同时涡轮轴（337）的两端均穿过齿轮箱与连接架（32）连接。

3.根据权利要求1所述的能简化建模过程的3D打印装置，其特征在于：所述的出料机构（2）包括打印喷头（21），打印喷头（21）与平移驱动机构（22）连接，打印喷头（21）还经输料管（23）与固设于机架（1）上的挤出机构（24）连接。

4.根据权利要求3所述的能简化建模过程的3D打印装置，其特征在于：所述的平移驱动机构（22）上设有两个独立的打印喷头（21）。

5.根据权利要求1所述的能简化建模过程的3D打印装置，其特征在于：所述的打印工作台（31）包括热床（311），热床（311）下方设有热床支撑板（312），热床（311）与热床支撑板（312）间通过蝶形螺母（313）连接, 热床（311）与热床支撑板（312）间的蝶形螺母（313）上还套有弹簧（314）；热床支撑板（312）与连接架（32）连接。

6.根据权利要求1所述的能简化建模过程的3D打印装置，其特征在于：所述的竖移驱动机构（4）包括竖移驱动电机（41），竖移驱动电机（41）与竖立的丝杠（42）连接，丝杠（42）经丝杠螺母（43）与承载台（34）连接，承载台（34）还与竖向导轨组件（44）滑动连接。

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