CN213972590U - 高温闭合腔体复合材料3d成型设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高温闭合腔体复合材料3D成型设备，包括机架和恒温加热箱体，机架套设在恒温加热箱体外，机架顶部设有H‑bot传动机构，H‑bot传动机构与打印喷头配合设置；恒温加热箱体顶部开口，恒温加热箱体两侧配合所述H‑bot传动机构及打印喷头设有风琴合页，风琴合页与恒温加热箱体铰接；恒温加热箱体左右两侧侧壁分别开设有滑槽，恒温加热箱体配合所述滑槽设有支撑架，机架两侧配合任一所述支撑架设有升降机构，恒温加热箱体内的支撑架顶部固定连接有打印平台。通过设置恒温加热箱体，在不影响挤出头和打印平台运动的前提下，构造一个恒温的高温打印环境，消除由于冷却不均匀导致的内应力产生的变形和翘曲等问题。

Description

高温闭合腔体复合材料3D成型设备

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，具体领域为一种高温闭合腔体复合材料3D成型设备。

背景技术

3D打印技术作为一种新兴的增材制造技术，由于设计到成品的快速实现，减少了制造工艺对于设计人员的限制，已经被广泛的应用于各行各业中。在3D打印技术飞速发展的今天，各种功能不同、性能各异的3D打印机出现在大家的视野里中，如何实现特殊功能材料在高温环境下高精度的打印成为一项备受瞩目的难题。

基于熔融沉积成型技术的3D打印机，均需要将打印耗材加热至熔融状态之后再冷却成型，打印环境的温度影响了打印耗材冷却成型过程，材料的冷却过程决定着打印成品的形状、尺寸精度和性能。冷却过程中材料内部会产生内应力，因而造成模型的整体变形、边角翘曲、甚至分层、翘曲现象在3D打印机打印模型中非常常见。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高温闭合腔体复合材料3D成型设备，以解决背景技术中现有的3D打印机在冷却过程中会产生内应力导致模型整体变形、边角翘曲、甚至分层、翘曲现象的出现。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种高温闭合腔体复合材料3D成型设备，包括机架和恒温加热箱体，机架套设在恒温加热箱体外，机架顶部设有H-bot传动机构，H-bot传动机构与打印喷头配合设置；恒温加热箱体顶部开口，恒温加热箱体两侧配合所述H-bot传动机构及打印喷头设有风琴合页，风琴合页与恒温加热箱体铰接；恒温加热箱体左右两侧侧壁分别开设有滑槽，恒温加热箱体配合所述滑槽设有支撑架，机架两侧配合任一所述支撑架设有升降机构，恒温加热箱体内的支撑架顶部固定连接有打印平台。

优选地，所述H-bot传动机构包括可转动安装在机架上的两主动轮和两第一惰轮；两主动轮相邻设置，两第一惰轮相邻设置，两主动轮和两第一惰轮配合形成平行四边形的四个角点；机架顶部可滑动安装有长方形滑块，长方形滑块与相邻两主动轮平行，长方形滑块底部角点位置分别可转动安装有一第二惰轮，所有第一惰轮、第二惰轮及主动轮与一同步带配合设置并形成H型结构；打印喷头与长方形滑块可滑动连接且与两第二惰轮间的同步带固定连接。

优选地，相邻的主动轮和第一惰轮间的机架顶部固定连接有滑轨，长方形滑块前后两端分别配合所述滑轨连接有第一滑块。

优选地，：长方形滑块左右两侧设有挡板，所述挡板与所述风琴合页对应侧固定连接。

优选地，所述恒温加热箱体包括由不锈钢板围设成的箱体，箱体外壁固定连接有陶瓷纤维毯，箱体底部的陶瓷纤维毯下部固定连接有云母板；箱体内设有加热装置和热传感器。

优选地，所述升降机构为第三电机和滚珠丝杠，第三电机固定设置在机架顶部，所述滚珠丝杠包括螺杆和第二滑块，第三电机的转轴与螺杆固定连接，螺杆竖直设置并可转动安装在机架上，第二滑块配合设置在螺杆外，第二滑块与支撑架固定连接。

优选地，所述机架上配合滚珠丝杠设有直线光轴，直线光轴上套设导向块，导向块与支撑架固定连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过设置恒温加热箱体，在不影响挤出头和打印平台运动的前提下，尽可能实现保温隔热，构造一个恒温的高温打印环境，消除由于冷却不均匀导致的内应力产生的变形和翘曲等问题；通过设置H-bot传送机构，实现打印机挤出头在XY平台上的运动，控制简单、传动精度高。

附图说明

图1为本实用新型的俯视图；

图2为本实用新型中机架1的结构示意图；

图3为本实用新型的恒温加热箱体2的结构示意图。

图4为本实用新型的恒温加热箱体2的侧视图。

图5为本实用新型中打印平台和支撑架的结构示意图。

图6为本实用新型中长方形滑块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：包括机架1和恒温加热箱体21，机架1套设在恒温加热箱体21外，机架1顶部设有H-bot传动机构4，H-bot传动机构4与打印喷头3配合设置；恒温加热箱体21顶部开口，恒温加热箱体21两侧配合所述H-bot传动机构4及打印喷头3设有风琴合页22，风琴合页22与恒温加热箱体21铰接；恒温加热箱体21左右两侧侧壁分别开设有滑槽23，恒温加热箱体21配合所述滑槽23设有支撑架24，机架1两侧配合任一所述支撑架24设有升降机构5，恒温加热箱体21内的支撑架24顶部固定连接有打印平台6。

本实用新型中，机架1的结构如图2所示，该机架1由一底板、固定设置在底板角点位置的四个支撑杆以及固定设置在四支撑杆顶部的“口”字型安装板组成，底板上设有蜂窝型通孔；恒温加热箱体21和扇形合页22的结构如图3所示，恒温加热箱体21可从机架1的前侧或后侧放置到机架1的底板上；两扇形合页22分别与恒温加热箱体21的顶部左侧和顶部右侧铰接，得到扇形合页22能盖设在恒温加热箱体21上；该H-bot传动结构4与打印喷头3配合设置，用于驱动打印喷头3沿x轴和y轴移动；任一支撑架24有一部分通过滑槽设置在恒温加热箱体21外并与对应位置的升降机构5连接，另一部分则设置在恒温加热箱体21内用于与打印平台6连接，实现打印平台6在升降机构5的作用下沿z轴移动。

所述恒温加热箱体21包括由不锈钢板211围设成的箱体，箱体外壁固定连接有陶瓷纤维毯212，箱体底部的陶瓷纤维毯212下部固定连接有云母板213；箱体内设有加热装置和热传感器。

本实用新型中，如图3所示，不锈钢板211围设成的箱体顶部开口，不锈钢板211外壁用陶瓷纤维毯212包裹，保温效果较好，在箱体底部的陶瓷纤维毯下铺设云母板213，起到支撑作用；通过设置加热装置，用于产生加热环境并通过设置热传感器对恒温加热箱体21内的温度进行监控，从而控制加热装置是否运行，保证恒温加热箱体内的温度恒定，保温隔热性能优异，本实用新型中，加热装置的具体结构为本领域的公知常识，本领域技术人员可根据实际情况自行设置。

升降机构5包括第三电机51和滚珠丝杠，第三电机51固定设置在机架1顶部，所述滚珠丝杠包括螺杆521和第二滑块522，第三电机51的转轴与螺杆521固定连接，螺杆521竖直设置并可转动安装在机架1上，第二滑块522配合设置在螺杆521外，第二滑块522与支撑架24固定连接。

本实用新型中，如图6所示，该支撑架24为U型结构，所述箱体左则配合左侧的支撑架24设有两滑槽23，包括前部滑槽和后部滑槽，前部滑槽和后部滑槽分别与对应的支撑架两端配合设置；第二滑块522与支撑架24的对应侧固定连接，第二滑块522配合设置在螺杆521上，螺杆521竖直设置，机架1的底板上固定有对应的轴承，用于使得螺杆521可相对机架1转动，第三电机的转后与螺杆521顶部固定连接，用于驱动螺杆521转动，从而使得第二滑块上下移动；这里需要说明的是，机架1左右两侧的第三电机需要同步运动，使得两支撑架24同步上下移动，从而使得打印平台6上下运动。

所述机架1上配合滚珠丝杠设有直线光轴531，直线光轴531上套设导向块532，导向块532与支撑架24固定连接。

本实用新型中，任一滚珠丝杠前后两侧的机架上均固定连接有直线光轴531，直线光轴上套设导向块532；导向块与支撑架24对应侧固定连接；通过设置直线光轴和导向块，使得打印平台运动更稳定。

所述H-bot传动机构4包括可转动安装在机架1上的两主动轮41和两第一惰轮42；两主动轮41相邻设置，两第一惰轮42相邻设置，两主动轮41和两第一惰轮42配合形成平行四边形的四个角点；机架1顶部可滑动安装有长方形滑块43，长方形滑块43与相邻两主动轮41平行，长方形滑块43底部角点位置分别可转动安装有一第二惰轮44，所有第一惰轮42、第二惰轮44及主动轮41与一同步带45配合设置并形成H型结构；打印喷头3与长方形滑块43可滑动连接且与其中两第二惰轮44间的同步带45固定连接。

相邻的主动轮41和第一惰轮42间的机架1顶部固定连接有滑轨46，长方形滑块43前后两端分别配合所述滑轨46连接有第一滑块48。

本实用新型中，两主动轮41分别可转动安装在“口”字型安装板的右上角和右下角，两第一惰轮42分别可转动安装在“口”字型安装板的左上角和左下角；主动轮轴连接有控制电机47，控制电机47用于驱动主动轮转动；“口”字型安装板顶部前侧和顶部后侧均固定连接有滑轨46；滑轨46设置在相邻的主动轮和第一惰轮间，由于长方形滑块43前后两端均固定连接有第一滑块48，第一滑块48可滑动安装在滑轨46上，因此长方形滑块可在第一滑块48和滑轨46的作用下左右移动；由于长方形滑块43的四个角点位置均设置第二惰轮44，两第一惰轮41、四第二惰轮44及两主动轮41配合设置同步带45，即构成了H型的结构；又由于同步带与打印喷头固定，且打印喷头可相对长方形滑块前后移动，因此形成H-bot结构的传送机构，以驱动打印喷头在水平面上移动。

长方形滑块43左右两侧设有挡板，所述挡板与所述风琴合页22对应侧固定连接。

本实用新型中，长方形滑块43的左右两侧均设有挡板，通过挡板与风琴合页固定连接，使得长方形滑块左右移动时，对应的风琴合页对应侧可以同步移动，实现风琴合页的伸缩，达到保温的效果。既起到隔断热对流的作用，又不影响打印机挤出头部分的运动。

本实用新型中，还需要了解到的是，两控制电机47、两第三电机47均与一控制器配合设置，由控制器控制控制电机及第三电机运转。

本实用新型打印机喷头在XY平面上的传动使用H-bot结构，用一条同步带、两个控制电机实现打印机喷头在XY平台上的运动，控制简单、传动精度高；用不锈钢壁面、陶瓷纤维、风琴合页组成的保温隔热箱体，在不影响打印喷头和打印平台运动的前提下，尽可能实现保温隔热，构造一个恒温的高温打印环境，消除由于冷却不均匀导致的内应力产生的变形和翘曲；此新型3D成型设备实现箱体、X轴、Z轴、工作平台的模块化装配，使得装配和维修更容易实现。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种高温闭合腔体复合材料3D成型设备，其特征在于：包括机架(1)和恒温加热箱体(21)，机架(1)套设在恒温加热箱体(21)外，机架(1)顶部设有H-bot传动机构(4)，H-bot传动机构(4)与打印喷头(3)配合设置；恒温加热箱体(21)顶部开口，恒温加热箱体(21)两侧配合所述H-bot传动机构(4)及打印喷头(3)设有风琴合页(22)，风琴合页(22)与恒温加热箱体(21)铰接；恒温加热箱体(21)左右两侧侧壁分别开设有滑槽(23)，恒温加热箱体(21)配合所述滑槽(23)设有支撑架(24)，机架(1)两侧配合任一所述支撑架(24)设有升降机构(5)，恒温加热箱体(21)内的支撑架(24)顶部固定连接有打印平台(6)。

2.根据权利要求1所述的高温闭合腔体复合材料3D成型设备，其特征在于：所述H-bot传动机构(4)包括可转动安装在机架(1)上的两主动轮(41)和两第一惰轮(42)；两主动轮(41)相邻设置，两第一惰轮(42)相邻设置，两主动轮(41)和两第一惰轮(42)配合形成平行四边形的四个角点；机架(1)顶部可滑动安装有长方形滑块(43)，长方形滑块(43)与相邻两主动轮(41)平行，长方形滑块(43)底部角点位置分别可转动安装有一第二惰轮(44)，所有第一惰轮(42)、第二惰轮(44)及主动轮(41)与一同步带(45)配合设置并形成H型结构；打印喷头(3)与长方形滑块(43)可滑动连接且与其中两第二惰轮(44)间的同步带(45)固定连接。

3.根据权利要求2所述的高温闭合腔体复合材料3D成型设备，其特征在于：相邻的主动轮(41)和第一惰轮(42)间的机架(1)顶部固定连接有滑轨(46)，长方形滑块(43)前后两端分别配合所述滑轨(46)连接有第一滑块(48)。

4.根据权利要求2所述的高温闭合腔体复合材料3D成型设备，其特征在于：长方形滑块(43)左右两侧设有挡板，所述挡板与所述风琴合页(22)对应侧固定连接。

5.根据权利要求1所述的高温闭合腔体复合材料3D成型设备，其特征在于：所述恒温加热箱体(21)包括由不锈钢板(211)围设成的箱体，箱体外壁固定连接有陶瓷纤维毯(212)，箱体底部的陶瓷纤维毯(212)下部固定连接有云母板(213)；箱体内设有加热装置和热传感器。

6.根据权利要求1所述的高温闭合腔体复合材料3D成型设备，其特征在于：所述升降机构(5)包括第三电机(51)和滚珠丝杠，第三电机(51)固定设置在机架(1)顶部，所述滚珠丝杠包括螺杆(521)和第二滑块(522)，第三电机(51)的转轴与螺杆(521)固定连接，螺杆(521)竖直设置并可转动安装在机架(1)上，第二滑块(522)配合设置在螺杆(521)外，第二滑块(522)与支撑架(24)固定连接。

7.根据权利要求6所述的高温闭合腔体复合材料3D成型设备，其特征在于：所述机架(1)上配合滚珠丝杠设有直线光轴(531)，直线光轴(531)上套设导向块(532)，导向块(532)与支撑架(24)固定连接。

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