CN212551612U - 一种3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种3D打印机，该3D打印机包括：闭环轨道、工作台板、铺砂器和打印头，所述闭环轨道的轴线竖直设置，所述铺砂器和所述打印头两者与所述闭环轨道相连，所述工作台板位于所述铺砂器和所述打印头两者的下方，通过所述铺砂器和所述打印头两者沿所述闭环轨道运动并分别向所述工作台板下砂和喷墨以及通过所述铺砂器和所述打印头两者或者所述工作台板在竖直方向上运动，以实现打印。上述3D打印机不仅可以大大提高打印效率，而且可以解决由于频繁加减速而造成铺砂器和打印头的关键零部件机械寿命下降的问题。

Description

一种3D打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，特别涉及一种3D打印机。

背景技术

随着3D打印技术的日趋成熟，铸造领域使用的砂型3D打印机得到了广泛应用，常规砂型3D打印机的工作箱一般为矩形，矩形的工作箱大小决定了可打印的工件大小。

在现有技术中，3D打印机包括铺砂器、打印头和工作台板，工作台板设于工作箱的内部，并且可以沿着工作箱的轴向运动，铺砂器和打印头两者通过滑动机构设置于工作台板的上方位置，且铺砂器和打印头两者分布于打印区域的两侧；其中，在打印过程中，首先，铺砂器向工作台板铺设一层砂料，然后，具有喷墨功能的打印头向工作台板上的砂料喷一次液料，一层打印完成后，工作台板下降一个层厚，如此往复进行，这样一来，掺在砂料中的液料与打印头每层喷出的液料发生化学反应，产生固化，从而打印出产品。然而，打印过程中，铺砂器与打印头不能同时工作，即，待铺砂器铺完一层砂料后，打印头方可执行喷墨动作，这就决定了打印效率不是很高，而且矩形工作箱打印过程中，铺砂器、打印头都是往复运动，加减速过程中并不适合执行打印，这不仅浪费时间，大大影响了打印效率，打印每一箱产品，往往要花费几个小时甚至几十个小时时间，成为3D打印机在铸造领域发展的瓶颈。

因此，如何避免传统3D打印机的打印效率低下，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种3D打印机，该3D打印机可以使铺砂器和打印头同时且连续在闭环轨道内工作，从而可以大大提高打印效率；同时还可以避免由于频繁加减速而造成的3D打印机的关键零部件机械寿命下降。

为实现上述目的，本实用新型提供一种3D打印机，包括：闭环轨道、工作台板、铺砂器和打印头，所述闭环轨道的轴线竖直设置，所述铺砂器和所述打印头两者与所述闭环轨道相连，所述工作台板位于所述铺砂器和所述打印头两者的下方，通过所述铺砂器和所述打印头两者沿所述闭环轨道运动并分别向所述工作台板下砂和喷墨以及通过所述铺砂器和所述打印头两者或者所述工作台板在竖直方向上运动，以实现打印。

可选地，所述铺砂器和所述打印头两者可滑动的连接于所述闭环轨道，所述闭环轨道设有与所述铺砂器和所述打印头两者相连的第一驱动组件，通过所述第一驱动组件的驱动以使所述铺砂器和所述打印头两者沿所述闭环轨道滑动。

可选地，所述闭环轨道设有滑轨，所述滑轨连接有与所述铺砂器和所述打印头相连的滑块，通过所述滑块沿所述滑轨的滑动以实现所述铺砂器和所述打印头两者沿所述闭环轨道运动。

可选地，所述铺砂器的下砂部和所述打印头的喷墨部两者均与所述工作台板呈相同的预设角度；并且，

沿远离所述闭环轨道中心方向的不同所述下砂部的下砂量递增，沿远离所述闭环轨道中心方向的不同所述喷墨部的喷墨量递增。

可选地，所述闭环轨道设有用以检测所述铺砂器和所述打印头两者在水平面上沿所述闭环轨道运动位置的检测部，所述检测部连接有用以根据所述检测部传递的位置信号控制所述铺砂器下砂、所述打印头喷墨和所述第一驱动组件启停的控制部。

可选地，所述闭环轨道为圆形轨道、椭圆形轨道或方形轨道。

可选地，所述闭环轨道连接有导轨，所述导轨沿所述闭环轨道的径向、且远离所述闭环轨道的中心方向延伸，所述导轨用以供所述铺砂器和/或所述打印头移出打印区域的外部。

可选地，所述闭环轨道的中心设有第一供料装置和第二供料装置，所述第一供料装置和所述第二供料装置两者同轴设置，所述第一供料装置与所述铺砂器的加料口对接以实现加砂，所述第二供料装置与所述打印头的加料口对接以实现加墨。

可选地，所述铺砂器和所述打印头为一体式组件。

可选地，所述铺砂器和所述打印头两者的个数均为多个，且全部所述铺砂器和全部所述打印头均沿所述闭环轨道的周向设置。

本实用新型针对3D打印的不同要求，设计了一种3D打印机，该3D打印机包括：闭环轨道、工作台板、铺砂器和打印头，闭环轨道的轴线竖直设置，铺砂器和打印头两者与闭环轨道相连，工作台板位于铺砂器和打印头两者的下方。上述3D打印机可以实现螺旋打印和逐层打印，即通过铺砂器和打印头两者沿闭环轨道运动并分别向工作台板下砂和喷墨以及通过铺砂器和打印头两者或者工作台板在竖直方向上运动，以实现打印。

这样一来，上述3D打印机可以使铺砂器和打印头沿闭环轨道连续工作，在打印过程中，3D打印机可以设置为铺砂器和打印头两者边旋转打印、工作台板边下降，或者铺砂器和打印头两者边旋转打印边上升，从而实现螺旋打印；也可以设置为铺砂器和打印头两者先旋转打印一层，然后工作台板下降一个层厚，或者铺砂器和打印头两者先旋转打印一层，然后铺砂器和打印头两者上升一个层厚，从而实现逐层打印。相对于传统打印机中铺砂器和打印头无法同时工作，且在加减速过程中铺砂器和打印头不适合执行打印，上述设置方式不仅可以大大提高打印效率，而且可以解决由于频繁加减速而造成铺砂器和打印头的关键零部件机械寿命下降的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的3D打印机的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的3D打印机螺旋打印时的螺旋切图示意图；

图3为本实用新型实施例所提供的3D打印机螺旋打印时的变螺距(层厚)切图示意图；

图4(a)为本实用新型实施例所提供的3D打印机有箱打印的示意图；

图4(b)为本实用新型实施例所提供的3D打印机无箱打印的示意图；

图5(a)为本实用新型实施例所提供的3D打印机多箱打印的示意图；

图5(b)为本实用新型实施例所提供的3D打印机单箱打印的示意图；

图6为本实用新型实施例所提供的3D打印机中铺砂器铺砂量控制示意图；

图7(a)为本实用新型实施例所提供的3D打印机中一种螺旋打印的打印头喷墨量控制示意图；

图7(b)为本实用新型实施例所提供的3D打印机中另一种螺旋打印的打印头喷墨量控制示意图；

图8为本实用新型实施例所提供的3D打印机中悬挂式打印头的装配结构示意图；

图9为本实用新型实施例所提供的3D打印机中多打印头布置的仰视图。

其中：

10-支架、11-工件、12-铺砂打印一体件、13-旋转中心线、14-打印区域、20-闭环轨道、201-固定块、202-定子、203-滑轨、204-滑块、205-动子、206-安装板、207-连接板、30-工作箱、40-铺砂器、50-第一导轨、60-输送辊道、70-固定底板、80-工作台板、90-第二导轨、100-打印头、110-旋转轴、120-螺旋切图轨迹、130-螺旋切图工件、140-变螺距螺旋切图轨迹。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种3D打印机，该3D打印机可以使铺砂器和打印头同时且连续在闭环轨道内工作，从而可以大大提高打印效率；同时还可以避免由于频繁加减速而造成的3D打印机的关键零部件机械寿命下降。

需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。

本实用新型实施例提供的一种3D打印机，如说明书附图1至附图9所示，3D打印机包括：闭环轨道20、工作台板80、铺砂器40和打印头100，闭环轨道20的轴线竖直设置，铺砂器40和打印头100两者与闭环轨道20相连，工作台板80位于铺砂器40和打印头100两者的下方。

上述3D打印机可以实现螺旋打印和逐层打印，即通过铺砂器40和打印头100两者沿闭环轨道20运动并分别向工作台板80下砂和喷墨以及通过铺砂器40和打印头100两者或者工作台板80在竖直方向上运动，以实现打印。

具体地，上述3D打印机可以使铺砂器40和打印头100在水平面上沿闭环曲线连续工作，在打印过程中，上述3D打印机可以实现螺旋打印：铺砂器40和打印头100两者边旋转打印、工作台板边下降，或者铺砂器40和打印头100两者边旋转打印边上升。

当然也可以实现逐层打印：铺砂器40和打印头100两者先旋转打印一层，然后工作台板下降一个层厚，或者铺砂器40和打印头100两者先旋转打印一层，然后铺砂器40和打印头100两者上升一个层厚。

由于螺旋打印时，切图软件切图采用螺旋切图法，即沿着回转方向成螺旋面分布，以实现沿着螺旋切图轨迹打印出螺旋切图工件。铺砂器40和打印头100两者与工作台板80呈相同的预设角度分别下砂和喷墨，也就是说，在螺旋打印过程中，打印平面并不水平，铺砂器40和打印头100两者并非水平布置，而是与工作台板80上的砂面平行设置，铺砂器40和打印头100两者与水平面的夹角即为螺旋面的上升角。

同时，由于螺旋打印过程中，铺砂器40和打印头100两者为非直线运动，在旋转运动的内、外侧，由于铺砂器40和打印头100两者相对于砂面的速度不同，下砂量和喷墨量的需求也不同，此时，需要将铺砂器40和打印头100两者在砂面的径向上呈某种的函数关系，而非一直保持不变，比如铺砂器40可以设置为沿远离闭环曲线中心方向的不同下砂部的下砂量递增，打印头100可以设置为沿远离闭环曲线中心方向的不同喷墨部的喷墨量递增。当然，铺砂器40的下砂量和打印头100的喷墨量可以根据运动的轨迹进行自动调整，也可以根据打印的层厚、砂子的粒度等参数进行调整，本文对此将不再赘述。

逐层打印的方式需要在铺砂器40和打印头100两者在水平面上沿闭环曲线运动达到一周时，控制铺砂器40和打印头100停止向工作台板80下砂和喷墨、并控制铺砂器40和打印头100两者停止在水平面上沿闭环曲线运动，然后，再控制铺砂器40和打印头100两者或者工作台板80在竖直方向上运动。

相对于传统打印机中铺砂器40和打印头100无法同时工作，且在加减速过程中铺砂器40和打印头100不适合执行打印，上述设置方式不仅可以大大提高打印效率，而且可以解决由于频繁加减速而造成铺砂器40和打印头100的关键零部件机械寿命下降的问题。

为了实现上述打印，铺砂器40和打印头100两者可滑动的连接于闭环轨道20，闭环轨道20设有与铺砂器40和打印头100两者相连的第一驱动组件，通过第一驱动组件的驱动以使铺砂器40和打印头100两者沿闭环轨道20滑动。

如说明书附图1所示，该3D打印机还包括支架10，支架10的内部设有工作箱30、用于支撑工作箱30的固定底板70、用于输送工作箱30的输送辊道60；工作台板80设于工作箱30内，工作台板80的底部设有用于驱动工作台板80下降的驱动装置，铺砂器40和打印头100设于工作箱30的上方，二者可以悬挂于闭环轨道20的底部，闭环轨道20固定安装于支架10，这样一来，铺砂器40和打印头100能够绕着中心的旋转轴110转动，同时由于闭环轨道20的限制，铺砂器40和打印头100沿着闭环轨道20运行。

需要说明的是，本文中涉及的闭环轨道20，是指具有封闭轨迹的环形轨道，闭环轨道20包括但不限于圆形轨道、椭圆形轨道、方形轨道等一切能够使铺砂器40和打印头100沿封闭轨迹同步运行的结构，铺砂器40和打印头100优选在同一轨道内运行，当然，也可以在不同的轨道内运行，比如设置两条同心设置的轨道以分别供铺砂器40和打印头100运行。

此外，上述第一驱动组件具体可以设置为直线电机，直线电机能够控制铺砂器40和打印头100沿闭环轨道20的封闭轨迹持续运行，铺砂器40和打印头100可以以恒定的速度或者某种可控的速度运行，直至打印结束。

当然，第一驱动组件也可以设置为其他机构，比如电力液压推动器，电力液压推动器集电机、离心泵和油缸为一体的驱动控制装置，电力液压推动器的驱动控制过程可以参照现有技术。

需要注意的是，铺砂器40和打印头100可以一体设置，即设置为铺砂打印一体件12，铺砂打印一体件12可以设置一套，也可以设置多套；铺砂器40和打印头100也可以分体设置，分体设置时，铺砂器40和打印头100的数量可以根据实际需要进行调整，本文对此并不做具体限制。

当铺砂器40和打印头100两者的数量均设置为多个时，全部铺砂器40沿闭环轨道20的周向分布，全部打印头100也沿闭环轨道20的周向分布。

在打印过程中，铺砂器40为单方向连续铺砂，打印头100也为单方向连续喷墨，两者可顺时针运行，也可逆时针运行，只要保证铺砂器40与打印头100方向一致即可，直至打印结束。

为了便于对于铺砂器40和/或打印头100进行保养，闭环轨道20连接有导轨，该导轨沿闭环轨道20的径向、且远离闭环轨道20的中心方向设置，导轨可以通过支架10定位，导轨用以供铺砂器40和/或打印头100移出打印区域的外部。

也就是说，对于铺砂器40和打印头100分体式的结构，3D打印机可以设有第一导轨50和第二导轨90，第一导轨50和第二导轨90分别用于供铺砂器40和打印头100移出打印区域，从而进行保养、维修、检查；对于铺砂器40和打印头100一体式的结构，3D打印机可以设置单独用于供铺砂打印一体件12移出打印区域以实现其保养、维修、检查的功能。

在打印过程中，通过沿闭环轨道20连续工作可以实现铺砂器40和打印头100的回转打印，回转打印可以包括多种形式，比如螺旋打印和逐层打印。需要注意的是，回转打印的前提是需要保证打印头100、铺砂器40与砂面距离固定。

此外，在逐层打印时，3D打印机还需要配备检测部和控制部，该检测部可以设置于闭环轨道的预设位置(比如铺砂器40和打印头100运动的初始位置)，检测部用以检测铺砂器40和打印头100两者在水平面上沿闭环轨道20运动位置，检测部具体可以设置为位置传感器或者距离传感器，检测部连接有控制部，控制部用以根据检测部传递的位置信号控制铺砂器40下砂、打印头100喷墨和第一驱动组件启停。

这样一来，当铺砂器40和打印头100两者在水平面上沿闭环曲线运动达到一周时，检测部可将该信号传递至控制部，以供控制部控制铺砂器40和打印头100停止向工作台板80下砂和喷墨、并控制铺砂器40和打印头100两者停止在水平面上沿闭环曲线运动，然后，执行控制铺砂器40和打印头100两者或者工作台板80在竖直方向上运动的步骤。

如说明书附图2所示，螺旋打印时，切图软件切图采用螺旋切图法，即沿着回转方向成螺旋面分布，以实现沿着螺旋切图轨迹120打印出螺旋切图工件130。铺砂器40、打印头100运行过程中，工作台板80也在向下运动，在运动过程中，铺砂器40、打印头100及工作台板80运动关联，打印头100、铺砂器40可以做匀速运动，亦可做加减速运动，对应底板的运动特性也发生变化，但必须保证铺砂器40距离砂面为一个层厚，打印头100距离砂面距离保持恒定。根据计算机的配置，切图软件可以把整个工作箱30内的产品切成一幅图片，也可切成多幅图片，若切成多幅图片，打印过程中做拼接处理。螺旋打印过程中，铺砂器40、打印头100和工作台板80做连续不断的相对运动，减少了传统打印方式工作台板80下降精度问题。

根据铺砂器40及打印头100的数量，切图时可以切成一匝螺旋面，也可切成多匝螺旋面。一匝螺旋面对应于一套铺砂打印装置，多匝螺旋面对应于多套铺砂打印装置，其中，一套铺砂打印装置可以包括一个铺砂器和一个打印头。

此外，由于采用螺旋切图，打印平面并不水平，因此，铺砂器40的下砂部和打印头100的喷墨部两者均与工作台板80呈相同的预设角度。具体地，铺砂器40的下砂部并非水平布置，而是与砂面平行，铺砂器40的下砂部与水平面的夹角也就是螺旋面的上升角。打印头100存在同样的原理，为保证打印头100的喷墨部距离砂面距离一样，打印头100的喷墨部需和砂面平行，这也就要求打印头100的喷墨部与水平面有一个夹角，此夹角就是螺旋面的上升角。理论上螺旋面的上升角大于0度，小于90度。但实际应用中，螺旋面的上升角不大于10度或更小。

当然，在上述螺旋打印中，一个层厚即对应一个螺距。根据打印需要，对于表面特种曲面较多的打印产品，可以在打印曲面时降低层厚，使打印层纹路更小，可以使用可变层厚(变螺距)切图法，具体表现为：改变螺旋切图的螺距，即沿着变螺距螺旋切图轨迹140打印出产品，如图3所示。

具体地说，当铺砂器40和打印头100设置为铺砂打印一体件12时，对于回转打印中螺旋面切图的打印方法，砂面相对于铺砂打印一体件12的距离是动态的，可以采用铺砂打印一体件12相对于旋转中心线13做回转运动，工作台板80缓慢下降的有箱打印方法，箱内打印出对应的工件11，如说明书附图4(a)所示。

当然，也可采用无箱打印方法，无箱打印时，打印头100和铺砂器40或铺砂打印一体件12边作回转运行，边上升，打印区域14周围无边界，打印过程中打印出边界，此种方法也适用于多打印头100和多铺砂器40的场合，如说明书附图4(b)所示，只要保证打印头100与铺砂器40距离砂面在固定的距离内即可。

上述铺砂器40和打印头100绕着点或曲线做回转运动的打印区域可以是由一个或多个工作箱30组成的回转区域，也就是说，根据工作箱30的尺寸，圆形或者环形工作箱30可设置成单个，或者通过多个拼接的方式；如说明书附图5(a)所示为本实用新型实施例所提供的3D打印机多箱打印的示意图，如说明书附图图5(b)所示为本实用新型实施例所提供的3D打印机单箱打印的示意图。

优选的，小尺寸工作箱30使用整体单个工作箱30，当回转半径太大时，使用多个工作箱30拼接的方式。在拼接方式下，每个工作箱30可以根据打印工件大小，使用独立的小单元或者拆掉侧板，拼接成一个大的工作箱30打印。

在本实用新型实施例中，沿远离闭环轨道20中心方向的不同下砂部的下砂量递增；并且沿远离闭环轨道20中心方向的不同喷墨部的喷墨量递增。

具体地，由于铺砂器40是非直线运动，即在铺砂器40的内侧和外侧铺砂器40相对于砂面的速度不同，砂子量的需求也不同，这就要求下砂量在铺砂器40长度方向上不能保持不变，而要呈某种函数关系，如说明书附图6所示。

在说明书附图6中，铺砂器40沿闭环轨道20的径向设置，铺砂器40沿远离旋转中心方向的不同下砂部的下砂量递增，其中，横坐标为铺砂器40的不同下砂部与旋转中心之间的距离，纵坐标为不同下砂部所对应的下砂量。也就是说，做圆形回转的铺砂器40，下砂量距离旋转中心越远，下砂量越大。铺砂器40下砂缝隙可以根据轨迹的不同自动调整，也可根据铺砂的层厚、砂子的粒度等参数的不同设定配方，自动调整下砂量。

相应的，由于打印头100的运动也存在一侧相对于砂面线速度快，一侧慢的问题，因此打印头100的喷墨量也不同，具体的解决方法表现为两方面：

第一、通过选择不同喷墨量的喷嘴(喷墨部具体可以设置为喷嘴，喷嘴设有多个喷孔)，距离旋转半径外侧的，选择喷墨量大的喷嘴，距离旋转半径内侧的，选择喷墨量小的喷嘴，如说明书附图7(a)所示，图7(a)中的打印头100沿闭环轨道20的径向设置，打印头100沿远离旋转中心方向的不同喷嘴(任一喷嘴中喷孔的喷墨量相同)的喷墨量递增，其中，横坐标为打印头100中不同喷嘴与旋转中心的距离，纵坐标为不同喷嘴对应的喷墨量。

第二、通过调整每个喷嘴的波形文件，控制不同喷嘴的每一列喷孔的喷墨量都不同，如说明书附图7(b)所示，图7(b)中打印头100沿闭环轨道20径向设置，打印头100沿远离旋转中心方向的不同喷嘴(任一喷嘴中喷孔的喷墨量不同)的喷墨量递增，其中，横坐标为打印头100中不同喷嘴与旋转中心的距离，纵坐标为不同喷嘴对应的喷墨量。这样即可展示出喷墨量随着半径线性增大的情况，比如喷墨量随着半径呈一次函数分布。当然，也可根据实际打印实际需求，让喷墨量按照其它曲线规律去设定。

下面以直线电机为例具体阐述悬挂式连接的打印过程。

为了便于实现铺砂器40和打印头100沿闭环轨道20运动，上述闭环轨道20可以设有滑轨203，滑轨203可以设置为工字型滑轨203或者燕尾槽型滑轨203，相应的，滑轨203上设有与滑轨203配合并能够相对于滑轨203滑行的滑块204，滑块204与铺砂器40和打印头100相连，这样一来，通过滑块204相对于滑轨203的滑动以使铺砂器40和打印头100沿着闭环轨道20运动。

具体地说，上述闭环轨道20可以设置为断面为C型的轨道，即该闭环轨道20包括轨道本体和两个设于轨道本体两端的支臂，滑轨203和滑块204设于两个支臂形成的预设空间内。

作为优选的，如说明书附图8所示，C型轨道通过位于其两侧的固定块201固定于位于C型轨道上部的支架10上，C型轨道的底部的中间位置设有定子202，定子202应当与闭环轨道20的结构相同，比如设置为圆环结构；C型轨道内设有两个滑轨203，两个滑轨203分别设于定子202的两侧，任一侧的滑轨203上连接有滑块204，动子205设于定子202的正下方，动子205通过位于动子205下方的安装板206与两侧的滑块204连接，安装板206的下端通过连接板207与打印头100(也可以根据需要设置为铺砂打印一体件12或铺砂器40)连接。这样一来，当通入交流电源时，定子202和动子205之间具有良好的电磁场耦合，在电磁推力的作用下，动子205即可带动铺砂打印一体件12或打印头100或铺砂器40沿着闭环轨道20运行。

当然，根据实际需要，铺砂器40和打印头100的驱动装置也可以分离，即使用两套同心的闭环轨道20来分别实现铺砂器40和打印头100的运动，若在不同轨道内运行，则需要布置两套直线电机的定子202和动子205。比如，在空间允许情况下，闭环轨道20内可布置多台定子202，即通过悬挂多套铺砂器40和打印头100以提高效率，打印头100和铺砂器40间隔布置，如此循环打印。

具体地说，当铺砂器40和打印头100分体设置时，在打印头100和铺砂器40扫描的路径范围内，可以布置多个铺砂器40和多个打印头100同时工作，打印头100的数量可以根据实际打印需要进行调整，当设置一个打印头100时，要求打印头100要足够地宽，即可以覆盖整个打印区域14；当设置多个打印头100时，多个打印头100的运行路径在工作箱30底面的投影能完全覆盖工作箱30的底面，打印头100可以采用模块化设计，根据实际补图率，可拆下或者停用不需打印的打印头100。若某个打印头100损坏，可快速更换。

如说明书附图9所示，当打印头100数量设置多个时，动子205的数量也相应设置多个，多个动子205共用一个定子202，多个动子205沿定子202的周向分布，比如，可以设置用于带动铺砂器40运动的第一动子和多个用于带动打印头100的第二动子。

当铺砂器40和打印头100一体设置时，回转体内可以布置一套铺砂打印一体件12，也可布置多套铺砂打印一体件12，若布置多套铺砂打印一体件12，则打印前切图时需要使用多匝螺旋面切图，否则使用一匝螺旋面切图。

此外，除了上述悬挂式的连接方式，上述铺砂器40和打印头100还可以支撑式的连接方式，即铺砂器40和打印头100可以通过连接组件设置于闭环轨道20的上方，此时，需要通过设于回转中心的驱动机构来驱动铺砂器40和打印头100；比如，可以将闭环轨道20设置于工作箱30的外部，闭环轨道20通过底部的支撑装置(可以是支架10)支撑，打印头100(或铺砂器40或铺砂打印一体件12)的上端通过第一连接组件支撑固定于位于闭环轨道20上的滑块204，打印头100的上端还设有与位于回转中心的驱动机构相连的第二连接组件，这样一来，在驱动机构的驱动下，打印头100即可通过位于轨道上方的滑块204的滑动以实现沿轨道的运动。

进一步的，为了保证铺砂器40和打印头100的持续运动，3D打印机还设有第一供料装置和第二供料装置，其中，第一供料装置和第二供料装置均设于闭环轨道20的中心，第一供料装置与铺砂器40的加料口对接以实现加砂，第二供料装置与打印头100的加料口对接以实现液料供应。

更加具体地说，对于铺砂器40和打印头100支撑式的连接、且回转中心不变的圆形回转打印方式，位于回转中心的旋转轴110可作为铺砂器40和打印头100的运行支点。由于旋转中心处的线速度为零，因此可以在旋转中心设置加砂管和供液管，加砂管和供液管二者同轴设置，供液管可以设置于加砂管的内部，当然，液料也可以从打印头100的上侧供应，加砂管和供液管分别可以通过旋转接头与铺砂器40的加料口和打印头100的加料口对接实现供料，砂子可以从下侧使用吸砂泵吸到铺砂器40内。

本实用新型实施例中，对于各种类型的闭环路径的回转运动，回转中心可能发生变化，此时，也可通过跟随式供应装置进行液料，供应装置可以设置于在工作箱30的外部。

具体地，从铺砂器40和打印头100的上侧供应液料，供料管路可以跟着打印头100或铺砂器40的加料口运动一段距离，运动过程中供料口和供料管路相对位置保持不变，当到达加料最大行程时供料结束，供料装置返回供料起点，等待下次供料周期的到来，直至铺砂器40和打印头100下次经过供料区域且需要供料时重复上次动作。

为了实现在工作台板80不动的条件下，铺砂器40和打印头100的螺旋打印，上述3D打印机还设有第二驱动组件，该第二驱动组件与铺砂器40和/或打印头100相连，第二驱动组件用以驱动铺砂器40和/或打印头100沿闭环轨道20的轴向移动，从而实现在铺砂器40和/或打印头100旋转运动基础上的轴向平移运动。

上述第二驱动组件具体可以设置包括驱动电机和滚珠丝杠，其中，滚珠丝杠的丝杆的上端与驱动电机相连，滚珠丝杠的丝杠螺母与打印头100(或铺砂器40或铺砂打印一体件12)相连。这样一来，驱动电机带动丝杆转动，丝杆带动丝杠螺母和打印头100上升。当然，滚珠丝杠的设置可以参照现有技术的内容。

此外，为了保证打印头100(或铺砂器40或铺砂打印一体件12)上升的稳定性，打印头100与位于其上方的连接板207之间可以设置位于滚珠丝杠两侧的导向机构，比如导杆和导套的组合结构，在导杆和导套的导向作用下，打印头100能够平稳上升。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型所提供的打3D印机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种3D打印机，其特征在于，包括：闭环轨道(20)、工作台板(80)、铺砂器(40)和打印头(100)，所述闭环轨道(20)的轴线竖直设置，所述铺砂器(40)和所述打印头(100)两者与所述闭环轨道(20)相连，所述工作台板(80)位于所述铺砂器(40)和所述打印头(100)两者的下方，通过所述铺砂器(40)和所述打印头(100)两者沿所述闭环轨道(20)运动并分别向所述工作台板(80)下砂和喷墨以及通过所述铺砂器(40)和所述打印头(100)两者或者所述工作台板(80)在竖直方向上运动，以实现打印。

2.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述铺砂器(40)和所述打印头(100)两者可滑动的连接于所述闭环轨道(20)，所述闭环轨道(20)设有与所述铺砂器(40)和所述打印头(100)两者相连的第一驱动组件，通过所述第一驱动组件的驱动以使所述铺砂器(40)和所述打印头(100)两者沿所述闭环轨道(20)滑动。

3.根据权利要求2所述的3D打印机，其特征在于，所述闭环轨道(20)设有滑轨(203)，所述滑轨(203)连接有与所述铺砂器(40)和所述打印头(100)相连的滑块(204)，通过所述滑块(204)沿所述滑轨(203)的滑动以实现所述铺砂器(40)和所述打印头(100)两者沿所述闭环轨道(20)运动。

4.根据权利要求2所述的3D打印机，其特征在于，所述铺砂器(40)的下砂部和所述打印头(100)的喷墨部两者均与所述工作台板(80)呈相同的预设角度；并且，

沿远离所述闭环轨道(20)中心方向的不同所述下砂部的下砂量递增，沿远离所述闭环轨道(20)中心方向的不同所述喷墨部的喷墨量递增。

5.根据权利要求2所述的3D打印机，其特征在于，所述闭环轨道(20)设有用以检测所述铺砂器(40)和所述打印头(100)两者在水平面上沿所述闭环轨道(20)运动位置的检测部，所述检测部连接有用以根据所述检测部传递的位置信号控制所述铺砂器(40)下砂、所述打印头(100)喷墨和所述第一驱动组件启停的控制部。

6.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述闭环轨道(20)为圆形轨道、椭圆形轨道或方形轨道。

7.根据权利要求1至6任一项所述的3D打印机，其特征在于，所述闭环轨道(20)连接有导轨，所述导轨沿所述闭环轨道(20)的径向、且远离所述闭环轨道(20)的中心方向延伸，所述导轨用以供所述铺砂器(40)和/或所述打印头(100)移出打印区域的外部。

8.根据权利要求1至6任一项所述的3D打印机，其特征在于，所述闭环轨道(20)的中心设有第一供料装置和第二供料装置，所述第一供料装置和所述第二供料装置两者同轴设置，所述第一供料装置与所述铺砂器(40)的加料口对接以实现加砂，所述第二供料装置与所述打印头(100)的加料口对接以实现加墨。

9.根据权利要求1至6任一项所述的3D打印机，其特征在于，所述铺砂器(40)和所述打印头(100)为一体式组件。

10.根据权利要求1至6任一项所述的3D打印机，其特征在于，所述铺砂器(40)和所述打印头(100)两者的个数均为多个，且全部所述铺砂器(40)和全部所述打印头(100)均沿所述闭环轨道(20)的周向设置。

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