CN215237841U - 一种双喷嘴3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能制造技术领域，具体而言，涉及一种双喷嘴3D打印机。包括打印平台、移动结构、旋转结构以及喷射结构；喷射结构设置在移动结构上，移动结构设置在打印平台上且用于带动喷射结构沿前后方向、左右方向和/或竖直方向作直线运动；喷射结构用于设置打印材料且用于将打印材料喷射到旋转结构上。本实用新型在打印中使用打印材料在旋转结构上旋转叠加的方式形成产品，便于形成螺旋等结构，由此可以较为容易地打印出复杂结构的产品。打印弧形结构时，仅需要通过旋转结构带动产品转动以调整产品与喷射结构的位置，相对XYZ三轴直线运动以调整喷射结构相对产品的位置，可以缩短喷射结构的运动路径，并节省了打印时间和能源。

Description

一种双喷嘴3D打印机

技术领域

本实用新型涉及智能制造技术领域，具体而言，涉及一种双喷嘴3D打印机。

背景技术

3D打印是一种快速成型技术，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程以及其他领域都有所应用。

综上，可以得知3D打印技术应用的范围较为广泛，不同领域中经常需要打印包含复杂结构的产品。而现有技术中的打印机仅有XYZ三轴，即仅能沿直线打印产品，打印方式单一、不够灵活，因此有时很难打印出复杂结构的产品。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是如何打印复杂结构的产品。

为解决上述问题，本实用新型提供一种双喷嘴3D打印机，包括打印平台、移动结构、旋转结构以及喷射结构；

所述喷射结构设置在所述移动结构上，所述移动结构设置在所述打印平台上且用于带动所述喷射结构沿前后方向、左右方向和/或竖直方向作直线运动；

所述喷射结构用于设置打印材料且用于将打印材料喷射到所述旋转结构上，所述旋转结构用于接受所述打印材料并带动所述打印材料转动，所述打印材料不断在所述旋转结构上进行叠加并直至形成产品。

可选地，所述旋转结构包括设置在所述打印平台上的转轴支架、设置在所述转轴支架上的旋转轴伺服电机以及与所述旋转轴伺服电机传动连接的转管，所述转管设置为沿水平方向分布的长条状结构且位于所述喷射结构的喷射范围内，所述旋转轴伺服电机用于带动所述转管沿自身轴线方向转动，所述打印材料不断在所述转管的周壁上进行叠加并直至形成产品。

可选地，所述旋转结构还包括设置于所述旋转轴伺服电机和所述转管之间的减速机。

可选地，所述旋转结构还包括设置在所述减速机的传动轴上的三爪卡盘，所述转管可拆卸地安装在所述三爪卡盘上。

可选地，所述喷射结构包括设置在所述移动结构上的两个推进装置和设置在其中一个所述推进装置上的双喷嘴，两个所述推进装置内均用于设置所述打印材料，所述双喷嘴包括主体、设置在所述主体上的喷头以及设置在所述主体上的接口，所述主体、所述喷头以及所述接口相互连通，所述主体与一个所述推进装置相连通，所述接口与另一个所述推进装置相连通。

可选地，所述双喷嘴还包括设置在所述主体内的橡胶塞，所述橡胶塞与所述主体同轴分布且与所述主体的内壁抵接，所述橡胶塞上开设有连通所述主体和所述喷头的通孔。

可选地，所述接口包括设置在所述主体上的公鲁尔接头和设置在所述公鲁尔接头上的母鲁尔接头，所述双喷嘴还包括设置在所述公鲁尔接头靠近所述主体一端的外壁上的第一橡胶圈。

可选地，所述双喷嘴还包括设置在所述公鲁尔接头的外壁和所述母鲁尔接头的内壁之间的第二橡胶圈。

可选地，所述双喷嘴还包括设置在所述主体的外壁上的六角螺栓。

可选地，所述推进装置包括设置在所述移动结构上的支架、设置在所述支架上且沿所述支架的长度方向运动的传动件、设置在所述支架上且用于驱动所述传动件的驱动件以及设置在所述传动件的下端的喷料件，所述喷料件包括设置在所述支架上的套筒和设置在所述套筒内的针管，所述针管的活动端与所述传动件抵接且所述针管的固定端与所述主体连通。

本实用新型的技术效果：本实用新型通过设置旋转结构，在直线移动打印方式的基础上增加了旋转打印的方式，在打印中使用打印材料在旋转结构上旋转叠加的方式形成产品，便于形成螺旋等结构，由此可以较为容易地打印出复杂结构的产品。在打印产品的过程中使用直线打印的方式结合旋转打印的方式，丰富了打印方式的组合，也使打印方式更为灵活，其中打印弧形结构时，仅需要通过旋转结构带动产品转动以调整产品与喷射结构的位置，相对XYZ三轴直线运动以调整喷射结构相对产品的位置，可以缩短喷射结构的运动路径，并节省打印时间和能源。

附图说明

图1为本实用新型实施例的3D打印机的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的3D打印机的分解结构示意图；

图3为本实用新型实施例的移动结构和旋转结构的结构示意图；

图4是本实用新型实施例的旋转结构的结构示意图；

图5是图3中A区域的放大图；

图6是本实用新型实施例的双喷嘴的结构示意图；

图7是本实用新型实施例的双喷嘴的剖面结构示意图；

图8是图7中B区域的放大图；

图9是图7中C区域的放大图；

图10是本实用新型实施例的推进装置的结构示意图。

附图标记：

1、外壳；11、上机架；111、触摸工控机；112、键盘支架；113、安全指示灯；12、下机架；121、散热装置；2、打印平台；21、面板；22、加热板；3、移动结构；31、横向移动装置；32、纵向移动装置；33、竖直移动装置；4、旋转结构；41、转轴支架；42、旋转轴伺服电机；43、转管；44、减速机；45、三爪卡盘；5、喷射结构；51、推进装置；511、推进支架；5121、驱动电机；5122、丝杆；5123、挤压块；5124、滑轨；5131、针管；5132、固定器；5133、套筒；5134、固定片；5135、旋钮；514、加热模块；52、双喷嘴；521、主体；522、喷头；523、接口；5231、公鲁尔接头；5232、母鲁尔接头；524、橡胶塞；525、第一橡胶圈；526、第二橡胶圈；527、六角螺栓；61、针头；62、软管。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

本文中设置有XYZ坐标系，其中X轴的正向代表前方，X轴的反向代表后方，Y轴的正向代表右方，Y轴的反向代表左方，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供了一种双喷嘴3D打印机，包括外壳1、打印平台2、移动结构3、旋转结构4以及喷射结构5，打印平台2、移动结构3、旋转结构4以及喷射结构5均设置在外壳1内，其中外壳1包括上机架11和下机架12，打印平台2架设在下机架12上，移动结构3、旋转结构4以及喷射结构5均位于上机架11的轮廓范围内；具体地，上机架11 上设置有触摸工控机111、键盘支架112以及安全指示灯113，下机架12上设置有散热装置121；

喷射结构5设置在移动结构3上，移动结构3设置在打印平台2上且用于带动喷射结构5沿X轴方向、Y轴方向和/或Z轴方向作直线运动；

喷射结构5用于设置打印材料且用于将打印材料喷射到旋转结构4上，旋转结构4用于接受打印材料并带动打印材料转动，打印材料不断在旋转结构4上进行叠加并直至形成产品。

在本实施例中，在实施打印过程中，当仅启动移动结构3和喷射结构5 时，移动结构3带动喷射机构5沿沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向运动，同时喷射结构5将打印材料喷射到打印平台2上以形成立体的产品结构，由于移动结构3仅能带动喷射机构5作直线运动，在打印平台2上成型的产品结构较为单一，例如很难或无法打印具有螺旋结构的产品。而同时启动移动结构3、旋转结构4以及喷射结构5，并使喷射结构5将打印材料喷射到旋转结构4上，旋转结构4在转动过程中可以使打印材料喷射到旋转结构4上不同的位置，从而使产品在在旋转结构4上不断积累并使产品成型，例如可以快速打印出DNA双螺旋结构或圆柱状结构；同时移动结构3驱动喷射结构5 沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向不断作直线运动，可以用来调整喷射结构 5相对旋转结构4的位置，以扩大喷射结构5在旋转结构4上的喷射范围，由此可以在旋转结构4上打印更多的产品结构。同时，在打印具备弧形结构的产品时，仅包含直线运动方式的打印装置一般需要同时启动移动结构3以调整喷射结构5相对产品的位置。而通过设置旋转结构4，在打印弧形结构时，一般仅需要通过旋转结构4带动产品转动以调整产品与喷射结构5的位置，由此，可以缩短喷射结构的运动路径，并节省打印时间和能源。在实际使用过程中，也可以通过旋转结构4带动产品转动，同时结合调整XYZ三轴以调整喷射结构5相对产品的位置。

综上，通过设置旋转结构4，在XYZ轴的直线移动打印方式的基础上增加了旋转打印的方式，在打印中使用打印材料在旋转结构4上旋转叠加的方式形成产品，便于形成螺旋等结构，由此可以较为容易地打印出复杂结构的产品。在打印产品的过程中使用直线打印的方式结合旋转打印的方式，丰富了打印方式的组合，也使打印方式更为灵活，打印弧形结构时，仅需要通过旋转结构4带动产品转动以调整产品与喷射结构5的位置，相对XYZ三轴直线运动以调整喷射结构5相对产品的位置，可以缩短喷射结构的运动路径，并节省了打印时间和能源。

可选地，如图4所示，旋转结构4包括设置在打印平台2上的转轴支架 41、设置在转轴支架41上的旋转轴伺服电机42以及与旋转轴伺服电机42传动连接的转管43，转管43设置为沿水平方向，例如Y轴方向分布的长条状结构且位于喷射结构5的喷射范围内，旋转轴伺服电机42用于带动转管43沿自身轴线方向转动，打印材料不断在转管43的周壁上进行叠加并直至形成产品。

在本实施例中，在打印过程中，启动旋转轴伺服电机42，在旋转轴伺服电机42的驱动下带动转管43转动，由此打印材料可以沿径向方向环周喷射到转管43的周壁上，同时启动移动结构3以使打印材料可以沿轴向方向喷射到转管43的周壁上。结合两种喷射方式，可以使打印材料转管43上不断叠加并形成螺旋、环形等结构，由此可以形成不同的产品结构，从而丰富产品的结构类型。

可选地，如图4所示，旋转结构4还包括设置于旋转轴伺服电机42和转管43之间的减速机44。

在本实施例中，在使用转管43进行打印时，由于产品结构直接在转管43 上成型，当产品结构逐渐成型的过程中自身重量也逐渐增大，旋转轴伺服电机42可能难以再驱动产品结构进行转动以完成打印过程。而通过设置减速机 44，当产品自身的重量逐渐增大时，启动减速机44减小速率以增大扭矩从而可以继续带动产品转动以完成打印过程，从而保证了打印过程有秩序地进行，进而确保了打印的效率。

可选地，如图4所示，旋转结构4还包括设置在减速机44的传动轴上的三爪卡盘45，转管43可拆卸地安装在三爪卡盘45上。

在本实施例中，通过设置三爪卡盘45，可以便于对转管43进行安装，从而减少打印前后的准备时间，进而提高了打印的效率。同时当打印过程不需要使用转管43时，可以便于对其进行拆卸，由此可以避免使用空间受限。

可选地，如图3、图5以及图6所示，喷射结构5包括设置在移动结构3 上的两个推进装置51和设置在其中一个推进装置51上的双喷嘴52，两个推进装置51内均用于设置打印材料，双喷嘴52包括主体521、设置在主体521 上的喷头522以及设置在主体521上的接口523，主体521、喷头522以及接口523相互连通，主体521与一个推进装置51相连通，接口523与另一个推进装置51相连通。

在本实施例中，主体521与其中一个推进装置51之间使用针头61进行连通，而接口523和另一个推进装置51之间使用软管62进行连通。其中，为使产品有不同的成型度，需要使打印材料有不同的交联方式，由此可以调整针头61在喷头522内的位置来对两种打印材料的交联方式进行调整，具体地，当针头61完全落在喷头522内时，两个打印材料可以提前交联；当针头 61的端部与喷头522的端部平齐时，两种打印材料可以原位交联；当针头61部分落在喷头522外时，两个打印材料可以延后交联。其中，由针头61进入到喷头522内的打印材料作产品的壳体，而由软管62进入到喷头522的打印材料作产品的内核。

可选地，如图7所示，双喷嘴52还包括设置在主体521内的橡胶塞524，橡胶塞524与主体521同轴分布且与主体521的内壁抵接，橡胶塞524上开设有连通主体521和喷头522的通孔，其中，针头61的一端穿过通孔位于喷头522内。

通常在现有技术中，双喷嘴52内的打印材料容易泄漏，致使产品表面附着多余的料，影响表面效果；也会导致双喷嘴52同步运动时刮到产品，所打印产品直接报废，让打印难以继续，打印失败率高。而在本实施例中，通过在主体521内设置橡胶塞524，可以对主体521进行密封，从而可以防止喷头 522内的打印材料由主体521中泄漏，进而可以保证打印的成功率。

可选地，如图8所示，接口523包括设置在主体521上的公鲁尔接头5231 和设置在公鲁尔接头5231上的母鲁尔接头5232，双喷嘴52还包括设置在公鲁尔接头5231靠近主体521一端的外壁上的第一橡胶圈525。

在本实施例中，通过设置第一橡胶圈525，可以对公鲁尔接头5231与主体521之间的连接处进行密封，从而可以防止喷头522内的打印材料从接口 523处泄漏，从而可以保证打印的成功率。

可选地，如图8所示，双喷嘴52还包括设置在公鲁尔接头5231的外壁和母鲁尔接头5232的内壁之间的第二橡胶圈526。

在本实施例中，通过设置第二橡胶圈526，可以对母鲁尔接头5232与软管62之间的连接处进行密封，从而加强对接口523处的密封效果，从而可以进一步防止喷头522内的打印材料从接口523处泄漏，进而可以进一步保证打印的成功率。

可选地，如图6和图7所示，双喷嘴52还包括设置在主体521的外壁上的六角螺栓527。

在本实施例中，由于双喷嘴52与推进装置51之间采用螺栓连接，而主体521呈圆柱状，不便于使用工具进行夹持和拆装，而通过在主体521的外壁上设置六角螺栓527，使用工具可以较为方便地对其进行夹持并拆装。

可选地，如图10所示，推进装置51包括设置在竖直移动装置33上的推进支架511、设置在推进支架511上且沿推进支架511的长度方向运动的传动件、设置在推进支架511上且用于驱动传动件的驱动件以及设置在传动件的下端的喷料件，喷料件包括设置在推进支架511上的套筒5133(套筒5133可以由金属制成)和设置在套筒5133内的针管5131(针管5131使用一次性材料，避免在打印粘性材料时出现堵住针管5131、针头61等问题)，针管5131 的活动端与传动件抵接且针管5131的固定端与主体521连通。具体地，由于推进装置51设置有两个，因此有两个针管5131，其中一个针管5131与主体 521相连通，而另一个针管5131与软管62相连通。其中，针管5131可以设置为注射器，针管5131的固定端即为针筒，用来盛装打印材料，而针管5131 的活动端即为活塞，用来将打印材料挤出。

在本实施例中，在打印过程中，启动驱动件，在其中一个推进装置上，传动件运动并挤压针管5131的活动端并将针管5131的固定端内的打印材料挤入主体521内，并最终由针头61进入到喷头522内，同时，另一个推进装置上，传动件运动并挤压针管5131的活动端并将针管5131的固定端内的打印材料挤入软管62内，并最终由接口523进入到喷头522内；最后，将挤入到喷头522内的两种打印材料喷射到转管43上。而通过在针管5131的表面设置套筒5133以对针管5131进行保护，可以防止在打印过程中针管5131受到破坏，从而可以保证打印过程有秩序地进行，进而可以保证打印效率。

可选地，喷料件还包括设置在推进支架511上且用于对针管5131的活动端进行限位的固定器5132。

在本实施例中，在推进支架511上设置有固定器5132，并对针管5131的凸边进行夹持，由此可以将针管5131固定在推进支架511上，由此可以防止针管5131掉落，从而可以进一步保证打印过程有秩序地进行。

可选地，推进装置51还包括设置在套筒5133上的固定片5134和设置在固定片5134上的旋钮5135。其中，固定片5134可以由金属制成。

在本实施例中，通过设置固定片5134和旋钮5135，可以将套筒5133固定在推进支架511上，由此可以防止套筒5133掉落，从而可以更进一步地保证打印过程有秩序地进行。

可选地，推进装置51还包括设置在套筒5133上的加热模块514。

在本实施例中，当打印材料需要加热时，可以通过加热模块514加热套筒5133，使针管5131内的打印材料熔化之后再将其挤入到双喷嘴52内。

可选地，打印平台2包括面板21和加热板22，移动结构3包括设置在面板21上的横向移动装置31、设置在横向移动装置31上的纵向移动装置32以及设置在纵向移动装置32上的竖直移动装置33，纵向移动装置32沿前后方向运动，竖直移动装置33沿左右方向运动。其中推进装置51和双喷嘴52均设置在竖直移动装置33上。其中加热板22用于对交联的两种打印材料进行加热固化。

在本实施例中，移动结构3设置为由横向移动装置31、纵向移动装置32 以及竖直移动装置33组合而成的悬臂梁结构，相对于龙门结构其整体结构更为紧凑，大大节省了空间。

可选地，横向移动装置31包括设置在面板21上的支柱、设置在支柱上的X轴滑轨、滑动连接于X轴滑轨的X轴滑块以及设置在支柱上且与X轴滑块滑动连接的X轴伺服电机。纵向移动装置32包括设置在X轴滑轨的悬臂梁、设置在悬臂梁上的Y轴滑轨、滑动连接于Y轴滑轨的Y轴滑块以及设置在悬臂梁上且与Y轴滑块滑动连接的Y轴伺服电机。竖直移动装置33包括设置在 Y轴滑块上的Z轴滑轨、滑动连接于Z轴滑轨上的Z轴滑块、设置在Z轴滑轨上的Z轴伺服电机。其中，X轴伺服电机、Y轴伺服电机以及Z轴伺服电机均设置为直线电机。

在本实施例中，通过将X轴伺服电机、Y轴伺服电机以及Z轴伺服电机均设置为直线电机，相对于使用步进电机，可以提高系统的快速性，能极大的提高打印效率；加速性能较好，不会对产品造成明显影响；运转时不会出现共振现象，精度高，使产品表面更加光滑；几乎零维护，大大的减少后期保养费用。

可选地，竖直移动装置33还包括设置在Z轴滑轨上的磁弹簧，Z轴滑块滑动连接于磁弹簧。

在本实施例中，受重力影响，在没有外力的作用下，Z轴滑块会沿Z轴滑轨自动下滑，由此无法稳定地进行打印。而通过设置磁弹簧，可以对Z轴滑块进行吸附，从而可以防止Z轴滑块下落，进而保证打印过程可以有序地进行。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种双喷嘴3D打印机，其特征在于，包括打印平台(2)、移动结构(3)、旋转结构(4)以及喷射结构(5)；

所述喷射结构(5)设置在所述移动结构(3)上，所述移动结构(3)设置在所述打印平台(2)上且用于带动所述喷射结构(5)沿前后方向、左右方向和/或竖直方向作直线运动；

所述喷射结构(5)用于设置打印材料且用于将所述打印材料喷射到所述旋转结构(4)上，所述旋转结构(4)用于接受所述打印材料并带动所述打印材料转动，所述打印材料适于不断在所述旋转结构(4)上进行叠加并直至形成产品。

2.如权利要求1所述的双喷嘴3D打印机，其特征在于，所述旋转结构(4)包括设置在所述打印平台(2)上的转轴支架(41)、设置在所述转轴支架(41)上的旋转轴伺服电机(42)以及与所述旋转轴伺服电机(42)传动连接的转管(43)，所述转管(43)设置为沿水平方向分布的长条状结构且位于所述喷射结构(5)的喷射范围内，所述旋转轴伺服电机(42)用于带动所述转管(43)沿自身轴线方向转动，所述打印材料不断在所述转管(43)的周壁上进行叠加直至形成产品。

3.如权利要求2所述的双喷嘴3D打印机，其特征在于，所述旋转结构(4)还包括设置于所述旋转轴伺服电机(42)和所述转管(43)之间的减速机(44)。

4.如权利要求3所述的双喷嘴3D打印机，其特征在于，所述旋转结构(4)还包括设置在所述减速机(44)的传动轴上的三爪卡盘(45)，所述转管(43)可拆卸安装在所述三爪卡盘(45)上。

5.如权利要求2所述的双喷嘴3D打印机，其特征在于，所述喷射结构(5)包括设置在所述移动结构(3)上的两个推进装置(51)和设置在其中一个所述推进装置(51)上的双喷嘴(52)，两个所述推进装置(51)内均用于设置所述打印材料，所述双喷嘴(52)包括主体(521)、设置在所述主体(521)上的喷头(522)以及设置在所述主体(521)上的接口(523)，所述主体(521)、所述喷头(522)以及所述接口(523)相互连通，所述主体(521)与一个所述推进装置(51)相连通，所述接口(523)与另一个所述推进装置(51)相连通。

6.如权利要求5所述的双喷嘴3D打印机，其特征在于，所述双喷嘴(52)还包括设置在所述主体(521)内的橡胶塞(524)，所述橡胶塞(524)与所述主体(521)同轴分布且与所述主体(521)的内壁抵接，所述橡胶塞(524)上开设有连通所述主体(521)和所述喷头(522)的通孔。

7.如权利要求6所述的双喷嘴3D打印机，其特征在于，所述接口(523)包括设置在所述主体(521)上的公鲁尔接头(5231)和设置在所述公鲁尔接头(5231)上的母鲁尔接头(5232)，所述双喷嘴(52)还包括设置在所述公鲁尔接头(5231)靠近所述主体(521)一端的外壁上的第一橡胶圈(525)。

8.如权利要求7所述的双喷嘴3D打印机，其特征在于，所述双喷嘴(52)还包括设置在所述公鲁尔接头(5231)的外壁和所述母鲁尔接头(5232)的内壁之间的第二橡胶圈(526)。

9.如权利要求8所述的双喷嘴3D打印机，其特征在于，所述双喷嘴(52)还包括设置在所述主体(521)的外壁上的六角螺栓(527)。

10.如权利要求5-9中任一项所述的双喷嘴3D打印机，其特征在于，所述推进装置(51)包括设置在所述移动结构(3)上的推进支架(511)、设置在所述推进支架(511)上且沿所述推进支架(511)的长度方向运动的传动件、设置在所述推进支架(511)上且用于驱动所述传动件的驱动件以及设置在所述传动件的下端的喷料件，所述喷料件包括设置在所述推进支架(511)上的套筒(5133)和设置在所述套筒(5133)内的针管(5131)，所述针管(5131)的活动端与所述传动件抵接且所述针管(5131)的固定端与所述主体(521)连通。

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