CN214645954U - 一种冰支撑3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种冰支撑3D打印机，包括打印平台、模型部打印机构和支撑部打印机构，其中，打印平台用于承载3D模型；模型部打印机构包括原料喷头和固化件，原料喷头用于向打印平台喷射打印3D模型所需的原料；固化件将经原料喷头喷在打印平台上的原料固化以形成3D模型；支撑部打印机构包括水喷头和制冷机，水喷头用于配合原料喷头向打印平台的支撑3D模型结构位置喷射水；制冷机将水喷头喷在打印平台上的水速冻为固态以形成3D模型的支撑结构。模型打印完成后放置于常温下，模型支撑部结构即可融化，无需进行人工去除，节省了人力，缩短了模型打印后处理的时间，降低了去除失误而造成的模型打印失败的几率，避免了原料的浪费，减少打印的成本。

Description

一种冰支撑3D打印机

技术领域

本实用新型涉及打印设备技术领域，具体为一种冰支撑3D打印机。

背景技术

3D打印技术是一种一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。由于3D打印机的工作原理是将材料加热融化，一层层的堆积，直至模型最终成型，形成一个3D物体，因此在3D打印过程中，每一层新层都需要前一层去托住，如果模型有悬空的结构，就要考虑重力的问题。根据重力原理，如果一个物体的某个面与垂直线的角度大于45度且悬空，就有可能发生坠落，对于3D打印，如果出现这种情况，在材料没有完全固化前，其本身的重力将会造成材料的坠落，从而导致打印失败。因此，支撑结构的打印是3D打印中无法避免的环节。

但支撑结构一方面会带来材料的浪费和成本的增加，另一方面还使得模型处理的过程复杂繁琐，耗费大量人力和时间。支撑结构去除工作通常需要手工用刻刀、砂纸等工具进行，尤其是对于一些复杂的镂空模型，会产生大量的支撑结构，造成材料的浪费，而且后续的支撑结构的去除工作不仅耗时耗力并且有失误损坏模型的风险，模型表面还会留有疤痕，由此还增加了打磨抛光的难度。

实用新型内容

本实用新型提供一种冰支撑3D打印机，其具有两个打印结构，分别用于打印3D模型部结构和3D模型支撑部结构，其中打印模型支撑部结构的原料为水，加设制冷机使水成为固态，利用水的固态形式形成模型支撑部结构，待3D模型打印完成后，将模型放置常温下，模型支撑部结构即可自然融化，无需进行人工去除模型支撑部结构，既节省了手工去除模型支撑部结构的人力，极大的缩短了复杂模型打印后处理的时间，也降低了因去除工作失误而造成的模型打印失败的几率，还避免了打印原料的浪费，大大减少3D打印的成本，有效地解决了上述背景技术中的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：

一种冰支撑3D打印机，包括打印平台、模型部打印机构和支撑部打印机构，其中：

打印平台用于承载3D模型；

模型部打印机构包括原料喷头和固化件，原料喷头用于向打印平台喷射打印3D模型所需的原料；固化件将经原料喷头喷在打印平台上的原料固化以形成3D模型；

支撑部打印机构包括水喷头和制冷机，水喷头用于配合原料喷头向打印平台的支撑3D模型结构位置喷射水；制冷机将水喷头喷在打印平台上的水速冻为固态以形成3D模型的支撑结构。

在一个示例中，制冷机设有冷气口，冷气口朝打印平台打印的一侧倾斜。

在一个示例中，冷气口至少设有两个，冷气口以打印平台的中心轴为轴线对称分布。

在一个示例中，制冷机通过内部冷却管路降低并维持打印机内的低温环境。

在一个示例中，模型部打印机构还包括原料泵和供料管，原料泵通过供料管与原料喷头连接。

在一个示例中，支撑部打印机构还包括水泵和供水管，水泵通过供水管与水喷头连接。

在一个示例中，本申请还包括刮刀和壳体，刮刀与打印平台平行设置，位于打印平台打印的一侧，原料喷头和水喷头内置于刮刀，刮刀安装于壳体。

在一个示例中，本申请还包括第一方向丝杆电机，壳体安装于第一方向丝杆电机，使壳体沿第一方向丝杆电机往复移动。

在一个示例中，本申请还包括位于壳体内的第二方向皮带、第二方向光杆、第二方向电机；刮刀具有第二方向滑块，第二方向滑块承载原料喷头和水喷头；第二方向滑块与第二方向皮带连接，第二方向滑块安装于第二方向光杆；第二方向电机带动第二方向皮带运动，第二方向滑块在第二方向皮带的带动下沿第二方向光杆往复滑动。

在一个示例中，本申请还包括第三方向丝杆电机、第三方向光杆，打印平台安装于第三方向光杆，第三方向光杆与第三方向丝杆电机连接，打印平台沿第三方向光杆往复滑动。

本实用新型的有益效果为：

1.设置支撑部打印机构，利用水的固态形式形成模型支撑部结构，使得模型打印完毕后，放置常温环境中支撑部结构可自然溶解，支撑部结构自动消融无需人工处理，节省了手工去除模型支撑部结构的人力，极大的缩短了复杂模型打印后处理的时间，降低了因去除工作失误而造成的模型打印失败的几率，还避免了打印原料的浪费，大大减少3D打印的成本；

2.冷气口朝打印平台打印的一侧倾斜，使得喷射于打印平台上模型支撑结构位置处的水及时冷却至固态形式，加快冷却速度，避免打印平台上出现液态水流；

3.冷气口至少设有两个，并且以打印平台的中心轴为轴线对称分布，使得打印平台上的模型均匀的接触到冷气气流，从而使模型支撑部结构冷却均匀全面；

4.制冷机通过冷却管路降低并维持打印机内的低温环境，使得打印机内维持较低温度，避免模型打印过程中，模型支撑部结构溶解，保证模型支撑部结构的完整性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的一种示意性实施方式的结构示意图；

图2为图1所示的一种示意性实施方式另一角度的结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大图；

X.第一方向；Y.第二方向；Z.第三方向；

1.打印平台；

2.模型部打印机构；21.原料喷头；22.固化件；23.原料泵；24.供料管；

3.支撑部打印机构；31.水喷头；32.制冷机；321.冷气口；33.水泵；34.供水管；

4.刮刀；

5.壳体；

6.第一方向丝杆电机；

7.第二方向皮带；

8.第二方向光杆；

9.第二方向电机；

010.第二方向滑块；

011.第三方向丝杆电机；

012.第三方向光杆。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

参照图1至图3，箭头X、箭头Y和箭头Z的方向分别为第一方向、第二方向和第三方向，图1至图3为本申请的一种示意性实施方式，其包括打印平台1、模型部打印机构2和支撑部打印机构3，其中：

打印平台1用于承载3D模型；

模型部打印机构2包括原料喷头21和固化件22，原料喷头21用于向打印平台1喷射打印3D模型所需的原料；固化件22将经原料喷头21喷在打印平台1上的原料固化以形成3D模型；

支撑部打印机构3包括水喷头31和制冷机32，水喷头31用于配合原料喷头21向打印平台1的支撑3D模型结构位置喷射水；制冷机32将水喷头31喷在打印平台1上的水速冻为固态以形成3D模型的支撑结构。

由上，当打印3D模型时，模型部打印机构2和支撑部打印机构3协作，将原料和水分别由原料喷头21和水喷头31向打印平台1上预设的打印位置喷射；经原料喷头21喷出的原料在固化件22的作用下固化成固态形式，逐层在打印平台1上形成3D模型的模型部结构；经水喷头31喷出的水在制冷机32的作用下固化成冰，逐层在打印平台1上形成3D模型的支撑部结构，打印后的支撑部结构支撑着模型部结构，防止模型部结构在打印过程中由于重力原理坠落。模型部打印机构2和支撑部打印机构3相互配合，最终打印出的3D模型具有模型部结构和支撑部结构，模型部结构由所需原料制成，支撑部模型由水的固态形式制成。

综上，本实施例具有两个打印结构，分别用于打印3D模型的模型部结构和支撑部结构，支撑部结构的原料为水，设置制冷机32使水形成固态，利用水的固态形式形成支撑部结构，待模型打印完毕后，放置于常温环境下，支撑部结构即可自然溶解，无需进行人工去除，既节省了手工去除模型支撑部结构的人力，极大的缩短了复杂模型打印后处理的时间，也降低了因去除工作失误而造成的模型打印失败的几率，还避免了打印原料的浪费，大大减少3D打印的成本。

具体地，在本实施例中固化件22为紫外激光灯，原料在紫外激光灯的照射下在打印平台1上固化形成模型部结构，紫外激光灯的固化方式使得固化过程效率高，有效地节省了打印时间。

参照图1至图3，制冷机32设有冷气口321，冷气口321朝打印平台1打印的一侧倾斜。冷气口321朝向打印平台1，喷射于打印平台1上的水能够及时的冷却为固态，加快冷却速度，节省了冷却时间，还避免了冷却不完全或者冷却不及时导致打印平台1或者正在打印中的模型部结构上出现液态水，影响模型部结构的支撑和固化效果，从而导致打印失败的情况。

参照图1至图3，冷气口321至少设有两个，冷气口321以打印平台1的中心轴为轴线对称分布。由此设置，使得打印平台1上的模型均匀的接触到冷气气流，从而使支撑部结构均匀全面的进行冷却，防止打印平台1或者正在打印中的模型部结构上出现局部的液态水，影响模型部结构的支撑和固化效果，从而导致打印失败。

在本实施例中，制冷机32通过内部冷却管路降低并维持打印机内的低温环境。在本实施例中，在模型部打印机构2和支撑部打印机构3进行打印工作前，制冷机32先行工作，制造并维持打印机内的低温环境，使得水喷头31喷在打印平台1的水快速全面地冷却成冰形成支撑部结构，为模型部结构提供良好地支撑。

参照图1至图3，模型部打印机构2还包括原料泵23和供料管24，原料泵23通过供料管24与原料喷头21连接。由此设置，原料喷头21喷射的原料能够经过原料泵23加压，均匀有效的喷出足够的原料，提高了模型部打印机构2的打印质量和打印效率。

参照图1至图3，支撑部打印机构3还包括水泵33和供水管34，水泵33通过供水管34与水喷头31连接。由此设置，水喷头31喷射的水能够经过水泵33加压，均匀有效的喷出足够的水，提高了支撑部打印机构3的打印质量和打印效率，为模型部结构的形成提供了有效地支撑。

参照图1至图3，本实施例还包括刮刀4和壳体5，刮刀4与打印平台1平行设置，位于打印平台1打印的一侧，原料喷头21和水喷头31内置于刮刀4，刮刀4安装于壳体5。由此设置，保证了打印平台1上模型的多余原料能够被平整平滑地铺粉和刮除；原料喷头21和水喷头31内置于刮刀4，使得刮刀4能够及时地刮除多余原料，提高打印效率和质量。具体地，刮刀4安装在壳体5的周围边缘。

参照图1至图3，本实施例还包括第一方向丝杆电机6，壳体5安装于第一方向丝杆电机6，使壳体5沿第一方向丝杆电机6往复移动。由此设置，壳体5能够通过第一方向丝杆电机6沿第一方向X往复移动，从而壳体5上安装的刮刀4和刮刀4内内置的原料喷头21和水喷头31沿第一方向X往复移动。

参照图1至图3，本实施例还包括位于壳体5内的第二方向皮带7、第二方向光杆8、第二方向电机9；刮刀4具有第二方向滑块010，第二方向滑块010承载原料喷头21和水喷头31；第二方向滑块010与第二方向皮带7连接，第二方向滑块010安装于第二方向光杆8；第二方向电机9带动第二方向皮带7运动，第二方向滑块010在第二方向皮带7的带动下沿第二方向光杆8往复滑动。由此设置，第二方向皮带7由第二方向电机9驱动，第二方向滑块010在第二方向皮带7的带动下沿第二方向光杆8在第二方向Y上进行往复滑动。第二方向光杆8的设置，提高了第二方向滑块010的移动精度，第二方向滑块010承载原料喷头21和水喷头31，由此提高了原料喷头21和水喷头31喷射位置的精度，提高了打印机的打印精度。

具体地，参照图3，本实施例中紫外激光灯也由第二方向滑块010承载，分布在原料喷头21的两侧，由此使得原料固化及时且完全，提高了固化效率和质量，从而提高了模型部结构打印的效率和质量。

参照图1至图3，本实施例还包括第三方向丝杆电机011、第三方向光杆012，打印平台1安装于第三方向光杆012，第三方向光杆012与第三方向丝杆电机011连接，打印平台1沿第三方向光杆012往复滑动。由此设置，打印平台1由第三方向丝杆电机011带动，从而在第三方向光杆012上进行沿第三方向Z的往复滑动，提高了打印平台1的移动精度，由此提高了打印机的打印精度。

本领域技术人员能够理解的是，本实施例中提到的第一方向丝杆电机6和第三方向丝杆电机011可采用梯形丝杆电机、滚珠丝杆电机、行星滚珠丝杆电机等各种类型。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种冰支撑3D打印机，其特征在于，包括：

打印平台，所述打印平台用于承载3D模型；

模型部打印机构，所述模型部打印机构包括原料喷头和固化件，所述原料喷头用于向所述打印平台喷射打印3D模型所需的原料；所述固化件将经所述原料喷头喷在所述打印平台上的原料固化以形成3D模型；

支撑部打印机构，所述支撑部打印机构包括水喷头和制冷机，所述水喷头用于配合所述原料喷头向所述打印平台的支撑3D模型结构位置喷射水；所述制冷机将所述水喷头喷在所述打印平台上的水速冻为固态以形成3D模型的支撑结构。

2.根据权利要求1所述的一种冰支撑3D打印机，其特征在于，所述制冷机设有冷气口，所述冷气口朝所述打印平台打印的一侧倾斜。

3.根据权利要求2所述的一种冰支撑3D打印机，其特征在于，所述冷气口至少设有两个，所述冷气口以所述打印平台的中心轴为轴线对称分布。

4.根据权利要求1所述的一种冰支撑3D打印机，其特征在于，所述制冷机通过内部冷却管路降低并维持打印机内的低温环境。

5.根据权利要求1所述的一种冰支撑3D打印机，其特征在于，所述模型部打印机构还包括原料泵和供料管，所述原料泵通过所述供料管与所述原料喷头连接。

6.根据权利要求1所述的一种冰支撑3D打印机，其特征在于，所述支撑部打印机构还包括水泵和供水管，所述水泵通过所述供水管与所述水喷头连接。

7.根据权利要求1所述的一种冰支撑3D打印机，其特征在于，还包括刮刀和壳体，所述刮刀与所述打印平台平行设置，位于所述打印平台打印的一侧，所述原料喷头和所述水喷头内置于所述刮刀，所述刮刀安装于所述壳体。

8.根据权利要求7所述的一种冰支撑3D打印机，其特征在于，还包括第一方向丝杆电机，所述壳体安装于所述第一方向丝杆电机，使所述壳体沿所述第一方向丝杆电机往复移动。

9.根据权利要求7所述的一种冰支撑3D打印机，其特征在于，还包括位于所述壳体内的第二方向皮带、第二方向光杆、第二方向电机；所述刮刀具有第二方向滑块，所述第二方向滑块承载所述原料喷头和所述水喷头；所述第二方向滑块与所述第二方向皮带连接，所述第二方向滑块安装于所述第二方向光杆；所述第二方向电机带动所述第二方向皮带运动，所述第二方向滑块在所述第二方向皮带的带动下沿所述第二方向光杆往复滑动。

10.根据权利要求1所述的一种冰支撑3D打印机，其特征在于，还包括第三方向丝杆电机、第三方向光杆，所述打印平台安装于所述第三方向光杆，所述第三方向光杆与所述第三方向丝杆电机连接，所述打印平台沿所述第三方向光杆往复滑动。

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