CN216182799U - 一种下沉式3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于3D打印机技术领域，公开了一种下沉式3D打印机，包括主台面、第一直线驱动机构、第二直线驱动机构、打印平台和光机刮刀组件。主台面包括垂直设置的水平台面和竖直台面，水平台面上设置有树脂槽；第一直线驱动机构和第二直线驱动机构安装于竖直台面的两端，第一直线驱动机构用于驱动打印平台上下移动，第二直线驱动机构用于驱动光机刮刀组件上下移动。该下沉式3D打印机的打印精度高，打印模型在打印平台上方固化成型，不存在掉板现象，可打印更大、更重的3D模型。

Description

一种下沉式3D打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印机技术领域，尤其涉及一种下沉式3D打印机。

背景技术

传统光固化3D打印机的树脂槽由树脂槽外框、玻璃板、离型膜和间隔膜组成，树脂槽内盛有光固化树脂，光机布置在树脂槽的下方，打印平台设置在树脂槽的上方。进行3D打印时，令打印平台降至盛有光固化树脂的树脂槽底部，光机投射的三维模型的截面图依次透过玻璃板、间隔膜及离型膜，最后照射在离型膜与打印平台间隙中的树脂上，使离型膜与打印平台间隙中的树脂发生固化反应，固化成为投射图像的形状，固化树脂层的厚度为打印平台与离型膜之间的间隙高度。然后打印平台开始上拉，由于打印平台为刚性结构且其上附有细沙纹，固化的树脂层与打印平台间的粘接力大于固化树脂层与离型膜之间的粘接力，当打印平台上拉时，固化树脂层贴附于打印平台且与离型膜剥离。打印第二层时，打印平台重新下降至树脂槽内，且与树脂槽内离型膜留有一定间隙，循环往复上述操作，直至模型打印完成。

对于传统光固化3D打印机而言，离型膜是一种弹性透明膜，反复使用后弹性降低，致使离型膜变松，影响打印精度；光机布置在树脂槽的下方，当树脂槽内引入小颗粒或留有小块打印模型时，继续打印会导致离型膜或玻璃板破损，致使槽内树脂液外流至光机镜头上，对镜头造成永久损坏；玻璃板、间隔膜、离型膜的存在导致光线到达树脂固化面时经过六次折射，严重降低了打印精度；且在离型力的影响下，固化层树脂与打印平台的粘接力会越来越小，未打印完的模型有可能从打印平台上脱落。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种下沉式3D打印机，以解决模型掉板、打印精度低、打印耗材需定期更换的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种下沉式3D打印机，包括：

主台面，所述主台面包括垂直设置的水平台面和竖直台面，所述水平台面上设置有树脂槽；

第一直线驱动机构，所述第一直线驱动机构安装于所述竖直台面靠近所述水平台面的一端，所述第一直线驱动机构的第一输出端可沿竖直方向向上或向下移动；

第二直线驱动机构，所述第二直线驱动机构安装于所述竖直台面远离所述水平台面的另一端，所述第二直线驱动机构的第二输出端可沿竖直方向向上或向下移动；

打印平台，所述打印平台与所述第一输出端固定连接，随所述第一输出端向上或向下移动；

光机刮刀组件，所述光机刮刀组件置于所述打印平台上方，所述光机刮刀组件包括：

光机机构，所述光机机构包括固定连接的光机和光机安装座，所述光机安装座与所述第二输出端固定连接，随所述第二输出端向上或向下移动；

刮刀机构，所述刮刀机构包括刮刀电机、刮刀轴和刮刀，所述刮刀电机与所述光机安装座固定连接，所述刮刀轴的一端与所述刮刀电机的输出端固定连接，所述刮刀轴的另一端与所述刮刀固定连接，所述刮刀上设置有测距传感器，所述刮刀电机能够带动所述刮刀做扇形运动。

可选地，所述第一直线驱动机构包括：

第一螺杆安装座，所述第一螺杆安装座设置有两个，两个所述第一螺杆安装座沿同一竖直方向间隔设置于所述竖直台面；

第一驱动螺杆，所述第一驱动螺杆的两端与两个所述第一螺杆安装座转动连接；

第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出端与所述第一驱动螺杆固定连接；

第一驱动滑块，所述第一驱动滑块与所述第一驱动螺杆螺纹连接，所述第一驱动电机启动时，所述第一驱动滑块作为所述第一直线驱动机构的所述第一输出端，可带动所述打印平台沿竖直方向向上或向下移动。

可选地，所述打印平台包括平台托架和平台托板，所述第一直线驱动机构安装于所述竖直台面背面，所述竖直台面上开设有两道条型通孔，所述平台托架设置有两个，两个所述平台托架与两个所述条型通孔一一对应；所述平台托架的一端与所述平台托板固定连接，另一端穿过所述条型通孔与所述第一驱动滑块固定连接。

可选地，所述打印平台还包括有平台托架连接块，所述平台托架连接块的两端与两个所述平台托架固定连接。

可选地，所述平台托架连接块与两个所述平台托架间通过紧固件可拆卸连接。

可选地，所述平台托架连接块上设置有直线轴承，所述刮刀轴穿设于所述直线轴承。

可选地，所述第二直线驱动机构包括：

第二螺杆安装座，所述第二螺杆安装座设置有两个，两个所述第二螺杆安装座沿同一竖直方向间隔设置于所述竖直台面；

第二驱动螺杆，所述第二驱动螺杆的两端与两个所述第二螺杆安装座转动连接；

第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出端与所述第二驱动螺杆固定连接；

第二驱动滑块，所述第二驱动滑块与所述第二驱动螺杆螺纹连接，所述第二驱动电机启动时，所述第二驱动滑块作为所述第二直线驱动机构的所述第二输出端，可带动所述光机机构和所述刮刀机构沿竖直方向向上或向下移动。

可选地，所述第二直线驱动机构还包括有直线导轨，所述直线导轨设置有两个，两个所述直线导轨间隔设置于所述竖直台面上，所述第二驱动滑块与两个所述直线导轨滑动连接。

可选地，两个所述直线导轨可拆卸设置于所述第二驱动螺杆的两侧。

可选地，所述测距传感器为激光测距仪。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的下沉式3D打印机的树脂槽内无需使用离型膜和间隔膜等打印耗材，打印光路不经过离型膜、间隔膜及树脂槽玻璃，避免了折射对精度造成的影响，提高了模型的打印精度。打印模型在打印平台上方固化成型，不存在掉板现象，较于传统上拉式3D打印机，该下沉式3D打印机可打印更大、更重的3D模型。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述的下沉式3D打印机的正面结构示意图；

图2是本实用新型实施例所述的下沉式3D打印机的背面结构示意图。

图中：

1、主台面；11、水平台面；111、树脂槽；12、竖直台面；121、条型通孔；

2、第一直线驱动机构；21、第一螺杆安装座；22、第一驱动螺杆；23、第一驱动电机；24、第一驱动滑块；

3、第二直线驱动机构；31、第二螺杆安装座；32、第二驱动螺杆；33、第二驱动电机；34、第二驱动滑块；35、直线导轨；

4、打印平台；41、平台托架；42、平台托板；43、平台托架连接块；431、直线轴承；

5、光机刮刀组件；51、光机机构；511、光机；512、光机安装座；52、刮刀机构；521、刮刀电机；522、刮刀轴；523、刮刀；5231、测距传感器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1-图2所示，本实用新型提供了一种下沉式3D打印机，包括主台面1、第一直线驱动机构2、第二直线驱动机构3、打印平台4和光机刮刀组件5。主台面1包括垂直设置的水平台面11和竖直台面12，水平台面11和竖直台面12 固定连接，水平台面11上设置有树脂槽111，树脂槽111用于盛装树脂液。第一直线驱动机构2安装于竖直台面12靠近水平台面11的一端，第一直线驱动机构2的第一输出端可沿竖直方向向上或向下移动，打印平台4与第一输出端固定连接，随第一输出端向上或向下移动。第二直线驱动机构3安装于竖直台面12远离水平台面11的另一端，第二直线驱动机构3的第二输出端可沿竖直方向向上或向下移动。光机刮刀组件5置于打印平台4上方，光机刮刀组件5 包括光机机构51和刮刀机构52。光机机构51包括固定连接的光机511和光机安装座512，光机安装座512与第二输出端固定连接，随第二输出端向上或向下移动。刮刀机构52包括刮刀电机521、刮刀轴522和刮刀523，刮刀电机521 与光机安装座512固定连接，刮刀轴522的一端与刮刀电机521的输出端固定连接，刮刀轴522的另一端与刮刀523固定连接，刮刀523上设置有测距传感器5231，刮刀电机521能够带动刮刀523做扇形运动。

打印时，向树脂槽111内注入树脂液，测距传感器5231测量与树脂液液面距离，第二直线驱动机构3带动光机刮刀组件5整体上移或下移，将刮刀523 移至树脂液液面以上指定距离Y，随后第一直线驱动机构2启动，先将打印平台 4下降指定距离X，使打印平台4浸泡于树脂液内，随后将打印平台4上升指定距离X-a，此时打印平台4上存有大量树脂液，刮刀电机521启动带动刮刀523 做扇形转动，即刮刀523绕刮刀轴522进行180°转动，将打印平台4上超过厚度a的多余树脂液刮除，确保打印平台4上仅留存有层厚为a的树脂液；随后光机511开启，将打印模型的截面图投射至打印平台4上，使得打印平台4上的树脂液发生固化反应，该层打印结束，进行第二层打印时，打印平台4重新下降指定距离X，令树脂液没过打印平台4上的固化成型面，随后将打印平台4 上移指定距离X-a，此时打印平台4最顶层固化成型面与刮刀523的间距为a，刮刀523转动刮除固化成型面上超过层厚a的多余树脂液，重复上述打印操作，直至3D模型全部打印完成。

可选地，第一直线驱动机构2包括第一螺杆安装座21、第一驱动螺杆22、第一驱动电机23和第一驱动滑块24。第一螺杆安装座21设置有两个，两个第一螺杆安装座21沿同一竖直方向间隔设置于竖直台面12；第一驱动螺杆22的两端与两个第一螺杆安装座21转动连接；第一驱动电机23的输出端与第一驱动螺杆22固定连接；第一驱动滑块24与第一驱动螺杆22螺纹连接，第一驱动电机23启动时，第一驱动滑块24作为第一直线驱动机构2的第一输出端，可带动打印平台4沿竖直方向向上或向下移动。

可选地，第二直线驱动机构3包括第二螺杆安装座31、第二驱动螺杆32、第二驱动电机33和第二驱动滑块34。第二螺杆安装座31设置有两个，两个第二螺杆安装座31沿同一竖直方向间隔设置于竖直台面12；第二驱动螺杆32的两端与两个第二螺杆安装座31转动连接；第二驱动电机33的输出端与第二驱动螺杆32固定连接；第二驱动滑块34与第二驱动螺杆32螺纹连接，第二驱动电机33启动时，第二驱动滑块34作为第二直线驱动机构3的第二输出端，可带动光机机构51和刮刀机构52沿竖直方向向上或向下移动。

如图1和图2所示，在本实施例中，第一直线驱动机构2和第二直线驱动机构3结构相同，均为直线模组，第一直线驱动机构2用于驱动打印平台4升降，第二直线驱动机构3用于驱动光机刮刀组件5升降。本实施例中的第一直线驱动机构2和第二直线驱动机构3采用电机螺杆驱动方式，其传动性能好、承载能力强，位移精度高。此外，第一直线驱动机构2和第二直线驱动机构3 也可为其它驱动类型的直线模组，或采用液压驱动等方式，不以本实施例为限。

可选地，打印平台4包括平台托架41和平台托板42，第一直线驱动机构2 安装于竖直台面12背面，竖直台面12上开设有两道条型通孔121，平台托架 41设置有两个，两个平台托架41与两个条型通孔121一一对应；平台托架41 的一端与平台托板42固定连接，另一端穿过条型通孔121与第一驱动滑块24 固定连接。如图1所示，本实施例中的第一直线驱动机构2安装于竖直台面12 背面，平台托架41一端与平台托板42固定连接，另一端穿过条型通孔121与第一驱动滑块24固定连接，当第一驱动滑块24上下移动时带动平台托架41及平台托板42同步上下移动。

可选地，打印平台4还包括有平台托架连接块43，平台托架连接块43的两端与两个平台托架41固定连接。如图1所示，两个平台托架41间固定连接有平台托架连接块43，增强了两个平台托架41间的稳定性，保证了结构强度。本实施例中，平台托架连接块43与两个平台托架41间通过紧固件可拆卸连接，方便安装拆卸。

可选地，平台托架连接块43上设置有直线轴承431，刮刀轴522穿设于直线轴承431。本实施例中，平台托架连接块43上设置有直线轴承431，直线轴承431为本领域内常用部件，刮刀轴522穿过直线轴承431，保证刮刀轴522同轴度，防止刮刀轴522偏移。

可选地，第二直线驱动机构3还包括有直线导轨35，直线导轨35设置有两个，两个直线导轨35间隔设置于竖直台面12上，第二驱动滑块34与两个直线导轨35滑动连接，保证第二驱动滑块34的移动稳定性。本实施例中，两个直线导轨35可拆卸设置于第二驱动螺杆32的两侧。

可选地，本实施例中的测距传感器5231为激光测距仪，激光测距仪为本领域内常用仪器，此外也可使用其它测距仪器，不以本实施例为限。

下面详细阐述下该下沉式3D打印机的使用方法，包括如下步骤：

步骤S1：向树脂槽111内添加树脂液，启动第二直线驱动机构3，刮刀523 被移至距树脂液液面以上指定距离Y；

在此步骤中，测距传感器5231实时测量刮刀523与树脂槽111内树脂液的液面间距，当测距传感器5231测量刮刀523与树脂液的液面间距为指定距离Y 时，刮刀523停止移动。值得注意的是，在打印过程中，刮刀523与树脂液的距离始终为指定距离Y，随着打印过程树脂液不断消耗，树脂液液面降低，刮刀 523也会随之下移。

步骤S2：设定打印层层厚为a，启动第一直线驱动机构2，打印平台4下降指定距离X浸入树脂液后上升指定距离X-a；

在此步骤中，先将打印平台4下降指定距离X，使打印平台4浸泡于树脂液内，随后将打印平台4上升指定距离X-a，层厚a即进行每次3D打印时树脂液的厚度，根据打印需求进行设定。

步骤S3：待打印平台4稳定后，刮刀电机521启动，刮刀523转动刮除打印平台4上超过打印层层厚a的多余树脂液；

在此步骤中，待打印平台4稳定后，刮刀电机521启动带动刮刀523工作，将打印平台4上方超过打印层层厚a的多余树脂液刮除，以使打印平台4上仅存留有层厚为a的树脂液。具体地，刮刀电机521带动刮刀523做扇形转动，刮刀523绕刮刀轴522进行180°转动，将打印平台4上超过打印层层厚a的多余树脂液刮除，确保打印平台4上仅留存有层厚为a的树脂液。

步骤S4：光机511启动，固化打印平台4上存留的层厚为a树脂液，树脂液发生固化反应变成固化树脂层；

在此步骤中，光机511将打印模型的截面图投射至打印平台4上，使得打印平台4上的树脂液发生固化反应。

步骤S5：待固化树脂层固化完毕后，打印平台4继续下移指定距离X浸入树脂液后上升指定距离X-a，刮刀电机521再次启动，刮刀523刮除固化树脂层上超过层厚a的多余树脂液，准备进行下一层打印；

在此步骤中，待打印平台4上树脂层固化完毕后，通过第一直线驱动机构2 将打印平台4下移指定距离X，使打印平台4上固化树脂层浸泡于树脂液内，浸泡完毕后打印平台4再上升指定距离X-a，启动刮刀523转动刮除固化树脂层上超过层厚a的多余树脂液，使打印平台4固化树脂层上仅留有层厚为a的树脂液，准备进行下一层层厚为a的3D打印。

步骤S6:重复步骤S4和步骤S5，直至3D模型打印完成。

在此步骤中，重复执行步骤S4和步骤S5，直至3D模型打印完成，3D模型打印完成打印平台4上升。打印好的3D模型被抬升至树脂液液面以上，随后取下3D模型。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种下沉式3D打印机，其特征在于，包括：

主台面(1)，所述主台面(1)包括垂直设置的水平台面(11)和竖直台面(12)，所述水平台面(11)上设置有树脂槽(111)；

第一直线驱动机构(2)，所述第一直线驱动机构(2)安装于所述竖直台面(12)靠近所述水平台面(11)的一端，所述第一直线驱动机构(2)的第一输出端可沿竖直方向向上或向下移动；

第二直线驱动机构(3)，所述第二直线驱动机构(3)安装于所述竖直台面(12)远离所述水平台面(11)的另一端，所述第二直线驱动机构(3)的第二输出端可沿竖直方向向上或向下移动；

打印平台(4)，所述打印平台(4)与所述第一输出端固定连接，随所述第一输出端向上或向下移动；

光机刮刀组件(5)，所述光机刮刀组件(5)置于所述打印平台(4)上方，所述光机刮刀组件(5)包括：

光机机构(51)，所述光机机构(51)包括固定连接的光机(511)和光机安装座(512)，所述光机安装座(512)与所述第二输出端固定连接，随所述第二输出端向上或向下移动；

刮刀机构(52)，所述刮刀机构(52)包括刮刀电机(521)、刮刀轴(522)和刮刀(523)，所述刮刀电机(521)与所述光机安装座(512)固定连接，所述刮刀轴(522)的一端与所述刮刀电机(521)的输出端固定连接，所述刮刀轴(522)的另一端与所述刮刀(523)固定连接，所述刮刀(523)上设置有测距传感器(5231)，所述刮刀电机(521)能够带动所述刮刀(523)做扇形运动。

2.根据权利要求1所述的下沉式3D打印机，其特征在于，所述第一直线驱动机构(2)包括：

第一螺杆安装座(21)，所述第一螺杆安装座(21)设置有两个，两个所述第一螺杆安装座(21)沿同一竖直方向间隔设置于所述竖直台面(12)；

第一驱动螺杆(22)，所述第一驱动螺杆(22)的两端与两个所述第一螺杆安装座(21)转动连接；

第一驱动电机(23)，所述第一驱动电机(23)的输出端与所述第一驱动螺杆(22)固定连接；

第一驱动滑块(24)，所述第一驱动滑块(24)与所述第一驱动螺杆(22)螺纹连接，所述第一驱动电机(23)启动时，所述第一驱动滑块(24)作为所述第一直线驱动机构(2)的所述第一输出端，可带动所述打印平台(4)沿竖直方向向上或向下移动。

3.根据权利要求2所述的下沉式3D打印机，其特征在于，所述打印平台(4)包括平台托架(41)和平台托板(42)，所述第一直线驱动机构(2)安装于所述竖直台面(12)背面，所述竖直台面(12)上开设有两道条型通孔(121)，所述平台托架(41)设置有两个，两个所述平台托架(41)与两个所述条型通孔(121)一一对应；所述平台托架(41)的一端与所述平台托板(42)固定连接，另一端穿过所述条型通孔(121)与所述第一驱动滑块(24)固定连接。

4.根据权利要求3所述的下沉式3D打印机，其特征在于，所述打印平台(4)还包括有平台托架连接块(43)，所述平台托架连接块(43)的两端与两个所述平台托架(41)固定连接。

5.根据权利要求4所述的下沉式3D打印机，其特征在于，所述平台托架连接块(43)与两个所述平台托架(41)间通过紧固件可拆卸连接。

6.根据权利要求4所述的下沉式3D打印机，其特征在于，所述平台托架连接块(43)上设置有直线轴承(431)，所述刮刀轴(522)穿设于所述直线轴承(431)。

7.根据权利要求1所述的下沉式3D打印机，其特征在于，所述第二直线驱动机构(3)包括：

第二螺杆安装座(31)，所述第二螺杆安装座(31)设置有两个，两个所述第二螺杆安装座(31)沿同一竖直方向间隔设置于所述竖直台面(12)；

第二驱动螺杆(32)，所述第二驱动螺杆(32)的两端与两个所述第二螺杆安装座(31)转动连接；

第二驱动电机(33)，所述第二驱动电机(33)的输出端与所述第二驱动螺杆(32)固定连接；

第二驱动滑块(34)，所述第二驱动滑块(34)与所述第二驱动螺杆(32)螺纹连接，所述第二驱动电机(33)启动时，所述第二驱动滑块(34)作为所述第二直线驱动机构(3)的所述第二输出端，可带动所述光机机构(51)和所述刮刀机构(52)沿竖直方向向上或向下移动。

8.根据权利要求7所述的下沉式3D打印机，其特征在于，所述第二直线驱动机构(3)还包括有直线导轨(35)，所述直线导轨(35)设置有两个，两个所述直线导轨(35)间隔设置于所述竖直台面(12)上，所述第二驱动滑块(34)与两个所述直线导轨(35)滑动连接。

9.根据权利要求8所述的下沉式3D打印机，其特征在于，两个所述直线导轨(35)可拆卸设置于所述第二驱动螺杆(32)的两侧。

10.根据权利要求1-8任一项所述的下沉式3D打印机，其特征在于，所述测距传感器(5231)为激光测距仪。

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