CN215882601U - 一种3d打印装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种3D打印装置，涉及3D打印技术领域，包括安装座、旋转机构、等离子发生器、送丝夹具和送丝枪，旋转机构可转动的设置在安装座上，等离子发生器和送丝夹具均安装在旋转机构上，并在旋转机构带动下在安装座上、以等离子发生器的中心线为轴可转动的设置，送丝枪安装在送丝夹具上；送丝枪的枪口和等离子发生器的等离子体束出口位置构成3D打印装置的打印加工区域；还包括用于检测打印加工区域的振镜扫描检测机构。本实用新型通过在旋转机构上设置有振镜扫描检测机构，旋转机构带动振镜扫描检测机构、等离子发生器和送丝枪同步旋转，使检测方向与送丝方向、打印方向一致，以提高检测效率，进而提高打印效率。

Description

一种3D打印装置

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，更具体地说涉及一种3D打印装置。

背景技术

三维立体打印机，也称三维打印机（3D Printer，简称3DP）是快速成型（RapidPrototyping,RP）的一种工艺，采用层层堆积的方式分层制作出三维模型，其运行过程类似于传统打印机，只不过传统打印机是把墨水打印到纸质上形成二维的平面图纸，而三维打印机是把液态光敏树脂材料、熔融的塑料丝、石膏粉等材料通过喷射粘结剂或挤出等方式实现层层堆积叠加形成三维实体。

快速成形技术（简称RP）又称快速原型制造技术，是近年来发展起来的一种先进制造技术。快速成形技术20世纪80年代起源于美国，很快发展到日本和欧洲，是近年来制造技术领域的一次重大突破。快速成形是一种基于离散堆积成形思想的数字化成形技术；是CAD、数控技术、激光技术以及材料科学与工程的技术集成。它可以自动、快速地将设计思想物化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零部件，从而可对产品设计进行快速评价、修改，以响应市场需求，提高企业的竞争能力。

RP将CAD、CAM、CNC、精密伺服驱动、光电子和新材料等先进技术集于一体，依据由CAD构造的产品三维模型，对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓。按照这些轮廓，激光束选择性地喷射，固化一层层液态树脂（或切割一层层的纸，或烧结一层层的粉末材料），或喷射源选择性地喷射一层层的粘结剂或热熔材料等，形成各截面，逐步叠加成三维产品。它将一个复杂的三维加工简化成一系列二维加工的组合。

申请号为CN201921845924.6的中国专利公开了一种利用等离子发生器的3D打印装置，包括：等离子3D打印头、旋转架、旋转装置、旋转装置安装台、供料枪、安装架、支撑架和激光测距仪，所述等离子3D打印头设置在旋转架上，所述旋转架上设置有用于带动旋转架进行旋转的旋转装置，所述旋转装置设置在旋转装置安装台上，所述供料枪设置在旋转架的一侧，所述旋转装置安装台设置在安装架上，所述安装架设置在支撑架上，所述支撑架的一侧设置有激光测距仪。由于设置了旋转装置，能够360°旋转，保证送丝方向与打印方向一致，能够往复转动360°，同时实现送丝方向与发生器远动轨迹方向的调整，即焊接角度的实时调整。

该专利由于采用了激光测距仪，其采用激光三角测量法，通过将激光线束投射到被测物体表面反射回图像传感器，从而获取被测物体高度在不同点位的变化，实现对物体轮廓的测量，并利用被测物体与3D传感器的相对位移生成被测物体的完整3D数据轮廓，使得3D打印的精度更加准确。

该专利中，激光测距仪安装在支撑架上，旋转装置不能带动其与等离子3D打印头一并旋转，导致检测方向与送丝方向、打印方向不一致，进而导致打印过程中测量环节不能理想运行，降低了检测效率，测量精度也很不理想。同时，采用激光测距仪测量，检测方向不能调整，导致检测效率低。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型的目的是提供一种3D打印装置，通过在旋转机构上设置有振镜扫描检测机构，使检测方向与送丝方向、打印方向一致，同时检测方向可调整，以提高打印效率。

为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案：

一种3D打印装置，包括安装座、旋转机构、等离子发生器、送丝夹具和送丝枪，所述旋转机构可转动的设置在所述安装座上，所述等离子发生器和送丝夹具均安装在所述旋转机构上，并在所述旋转机构带动下在安装座上、以所述等离子发生器的中心线为轴可转动的设置，所述送丝枪安装在所述送丝夹具上；

所述送丝枪的枪口朝向所述等离子发生器的等离子体束出口，即所述送丝枪的枪口和等离子发生器的等离子体束出口位置构成3D打印装置的打印加工区域；

还包括用于检测所述打印加工区域的振镜扫描检测机构，所述振镜扫描检测机构的发射端口和接收端口均朝向所述打印加工区域，且所述振镜扫描检测机构也安装在所述旋转机构上，并在所述旋转机构带动下在安装座上、围绕所述打印加工区域可转动设置。

进一步的是，所述振镜扫描检测机构包括激光发射器以及用于采集扫描信号的接收器。

进一步的是，所述旋转机构包括电机、转台和若干竖直安装板；

所述电机传动连接所述转台，所述若干竖直安装板向下竖直安装在所述转台的圆周方向上，所述振镜扫描检测机构、等离子发生器和送丝夹具均安装在所述竖直安装板上。

进一步的是，所述等离子发生器安装在所述若干竖直安装板的内部，所述送丝夹具安装在一竖直安装板外侧。

进一步的是，所述旋转机构上还安装有用于测量打印层厚度的线激光器。

进一步的是，所述旋转机构上设有用于遮挡等离子发生器电弧的电弧遮光板，所述等离子发生器位于所述电弧遮光板前面，所述振镜扫描检测机构和线激光器均位于所述电弧遮光板后面。

进一步的是，还包括U型安装座，所述U型安装座的背部固定安装在所述竖直安装板上，前端安装有所述激光发射器、接收器和线激光器。

进一步的是，所述安装座为L型板，所述L型板的底板安装有所述旋转机构，竖直板向上伸出。

进一步的是，所述等离子发生器为层流等离子发生器。

本实用新型的有益效果：

1、与现有技术相比，本实用新型通过在旋转机构上设置有振镜扫描检测机构，旋转机构带动振镜扫描检测机构、等离子发生器和送丝枪同步旋转，使检测方向与送丝方向、打印方向一致，实时调整检测方向，以提高检测效率，进而提高打印效率。

2、本实用新型采用振镜扫描检测机构进行振镜扫描，其激光发射器发射激光进行扫描，接收器接收扫描后的信号，并通过信号分析出打印过程中的缺陷，3D打印机再根据缺陷信息，实时调整打印过程，以提高打印精度以及打印效率；另外采用振镜扫描，可调整检测方向，以提高测量精度以及效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型另一视角的结构示意图；

附图标记：

1、安装座；2、旋转机构；21、电机；22、转台；23、竖直安装板；3、振镜扫描检测机构；31、激光发射器；32、接收器；4、等离子发生器；5、送丝夹具；6、送丝枪；7、线激光器；8、电弧遮光板；9、U型安装座。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。

实施例1

一种3D打印装置，如图1和2所示，包括安装座1、旋转机构2、等离子发生器4、送丝夹具5和送丝枪6，旋转机构2可转动的设置在安装座1上，等离子发生器4和送丝夹具5均安装在旋转机构2上，并在旋转机构2带动下在安装座1上、以等离子发生器4的中心线为轴可转动的设置，送丝枪6安装在送丝夹具5上。

本实施例在现有技术的基础上作进一步的改进，送丝枪6的枪口朝向等离子发生器4的等离子体束出口，即送丝枪6的枪口和等离子发生器4的等离子体束出口位置构成3D打印装置的打印加工区域。

还包括用于检测打印加工区域的振镜扫描检测机构3，振镜扫描检测机构3的发射端口和接收端口均朝向打印加工区域，且振镜扫描检测机构3也安装在旋转机构2上，并在旋转机构2带动下在安装座1上、围绕打印加工区域可转动设置。

本实施例中，安装座1用于安装旋转机构2，同时与3D打印机的三轴联动系统连接；旋转机构2用于带动振镜扫描检测机构3、等离子发生器4和送丝夹具5进行360°旋转，使检测方向与送丝方向、打印方向运动一致，实时调整检测方向；振镜扫描检测机构3用于实时检测打印过程中的打印缺陷；等离子发生器4用于作为热源，与送丝枪6配合进行3D打印；送丝夹具5用于安装送丝枪6；送丝枪6用于送丝。

本实施例中，通过采用振镜扫描的形式扫描打印位置，并实时检测打印过程是否达到要求，没有达到要求则实时调整打印过程，以提高打印精度以及效率。具体的，振镜扫描检测机构3包括激光发射器31和接收器32，激光发射器31用于发射激光进行扫描，接收器32用于接收扫描后的信息，对信息进行处理并将信息发送至3D打印机的控制系统，控制系统根据信息分析出打印过程中的缺陷，并根据缺陷信息，实时调整打印过程，以提高打印精度以及打印效率。

本实施例的振镜扫描检测机构可采用现有技术的激光振镜扫描，类似激光扫描振镜原理，例如申请号为CN201520725281.7和CN201410180517.3等形式的激光振镜扫描，可调整扫描角度，即扫描方向，以提高测量精度以及效率。另外，激光扫描振镜具有稳定的扫描性能和非常高的扫描速度，在扫描时由电脑控制器来提供信号，并通过驱动放大电路驱动光学扫描头,从而获得精细的扫描结果，其具有电光转换率高、加工能力强、操作模式可以切换等优势，广泛应用于3D打印、激光打标、激光内雕等行业中。

实施例2

如图1和2所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步的改进，旋转机构2包括电机21、转台22和若干竖直安装板23；电机21传动连接转台22，若干竖直安装板23向下竖直安装在转台22的圆周方向上，振镜扫描检测机构3、等离子发生器4和送丝夹具5均安装在竖直安装板23上。

本实施例中，通过电机21带动转台22转动，从而带动转台22下的竖直安装板23转动，进而以带动安装在竖直安装板23上的振镜扫描检测机构3、等离子发生器4和送丝夹具5转动，以使振镜扫描检测机构3的检测方向、送丝枪6的送丝方向和等离子发生器4的发射方向一致，即与打印方向一致，使得3D打印的效果更好，效率更高。

等离子发生器4安装在若干竖直安装板23的内部以便于发射等离子对物料进行加热处理，送丝夹具5安装在一竖直安装板23外侧以便于对内部的等离子发生器4进行送丝。

实施例3

如图1和2所示，本实施例在实施例2的基础上作进一步的改进，旋转机构2上还安装有线激光器7，用于测量打印层的高度，以调整等离子发生器4的高度或者送丝速度。

旋转机构2上设有用于遮挡等离子发生器4电弧的电弧遮光板8，等离子发生器4位于电弧遮光板8前面，振镜扫描检测机构3和线激光器7位于电弧遮光板8后面。通过设置有电弧遮光板8，将等离子发生器4与振镜扫描检测机构3和线激光器7隔开，防止等离子发生器4发射等离子体的电弧外溅到振镜扫描检测机构3和线激光器7上破坏设备。

还包括U型安装座9，U型安装座9的背部固定安装在竖直安装板23上，前端安装有激光发射器31、接收器32和线激光器7。U型安装座9用于安装激光发射器31、接收器32和线激光器7。另外，本实施例的激光发射器31和接收器32间的距离还可调节，以调整两者间、两者与打印物体间的距离，使检测效果更好，具体的，可采用在U型安装座9设置螺纹摇杆形式的手动调节，或者电机驱动螺杆形式的自动调节等。

安装座1为L型板，L型板的底板安装有旋转机构2，竖直板向上伸出，以方便将3D打印装置整体安装在3D打印机的三轴联动系统上。

等离子发生器4为层流等离子发生器，作为热源，电源效率高且工作稳定。

为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的工作原理作一次完整的描述：

在使用时，通过电机21带动转台22转动，从而带动转台22下的竖直安装板23转动，进而以带动安装在竖直安装板23上的振镜扫描检测机构3、等离子发生器4和送丝夹具5转动，以使振镜扫描检测机构3的检测方向、送丝枪6的送丝方向和等离子发生器4的发射方向同步运动，即三者均由电机21带动同步转动以实现检测、送丝以及打印功能。

同时，等离子发生器4作为热源，加热送丝枪6所送物料进行3D打印。

另外，激光发射器31发射激光进行振镜扫描，接收器32接收扫描后的信息，对信息进行处理并将信息发送至3D打印机的控制系统；线激光器7同时测量打印层的高度并将信息传输至3D打印机的控制系统；3D打印机的控制系统根据所接收的信息，实时调整打印过程。

以上对本实用新型的实施方式进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种等同变型或替换，这些等同或替换均包含在本实用新型权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种3D打印装置，包括安装座（1）、旋转机构（2）、等离子发生器（4）、送丝夹具（5）和送丝枪（6），所述旋转机构（2）可转动的设置在所述安装座（1）上，所述等离子发生器（4）和送丝夹具（5）均安装在所述旋转机构（2）上，并在所述旋转机构（2）带动下在安装座（1）上、以所述等离子发生器（4）的中心线为轴可转动的设置，所述送丝枪（6）安装在所述送丝夹具（5）上，其特征在于：

所述送丝枪（6）的枪口朝向所述等离子发生器（4）的等离子体束出口，即所述送丝枪（6）的枪口和等离子发生器（4）的等离子体束出口位置构成3D打印装置的打印加工区域；

还包括用于检测所述打印加工区域的振镜扫描检测机构（3），所述振镜扫描检测机构（3）的发射端口和接收端口均朝向所述打印加工区域，且所述振镜扫描检测机构（3）也安装在所述旋转机构（2）上，并在所述旋转机构（2）带动下在安装座（1）上、围绕所述打印加工区域可转动设置。

2.如权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于：所述振镜扫描检测机构（3）包括激光发射器（31）以及用于采集扫描信号的接收器（32）。

3.如权利要求2所述的3D打印装置，其特征在于：所述旋转机构（2）包括电机（21）、转台（22）和若干竖直安装板（23）；

所述电机（21）传动连接所述转台（22），所述若干竖直安装板（23）向下竖直安装在所述转台（22）的圆周方向上，所述振镜扫描检测机构（3）、等离子发生器（4）和送丝夹具（5）均安装在所述竖直安装板（23）上。

4.如权利要求3所述的3D打印装置，其特征在于：所述等离子发生器（4）安装在所述若干竖直安装板（23）的内部，所述送丝夹具（5）安装在一竖直安装板（23）外侧。

5.如权利要求4所述的3D打印装置，其特征在于：所述旋转机构（2）上还安装有用于测量打印层厚度的线激光器（7）。

6.如权利要求5所述的3D打印装置，其特征在于：所述旋转机构（2）上设有用于遮挡等离子发生器（4）电弧的电弧遮光板（8），所述等离子发生器（4）位于所述电弧遮光板（8）前面，所述振镜扫描检测机构（3）和线激光器（7）均位于所述电弧遮光板（8）后面。

7.如权利要求6所述的3D打印装置，其特征在于：还包括U型安装座（9），所述U型安装座（9）的背部固定安装在所述竖直安装板（23）上，前端安装有所述激光发射器（31）、接收器（32）和线激光器（7）。

8.如权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于：所述安装座（1）为L型板，所述L型板的底板安装有所述旋转机构（2），竖直板向上伸出。

9.如权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于：所述等离子发生器（4）为层流等离子发生器。

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