CN216683363U - 用于3d打印供铺料一体化刮刀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于3D打印供铺料一体化刮刀，用于3D打印供铺料一体化刮刀包括：刮刀架、左刮刀和右刮刀；刮刀腔体的左右两侧，各安装可调节高度的左刮刀和右刮刀；左刮刀和右刮刀，距离刮刀腔体底面的距离，为一个打印层厚。具有以下优点：1)为一种具有双刮刀和容置打印材料的刮刀腔体的铺料刮料件，集成供铺料一体式刮刀，将传统供料与铺料整合为铺料与供料同时进行，提高铺料与供料的效率；2)刮刀高度可调，从而实现不同层厚的刮料，满足各种使用需求。3)用于3D打印供铺料一体化刮刀和刮料旋转盘通过三个正交平面结构配合安装，保证供铺料一体式刮刀在旋转刮料或直线往返刮料时的高稳定性。

Description

用于3D打印供铺料一体化刮刀

技术领域

本实用新型属于3D打印技术领域，具体涉及一种用于3D打印供铺料一体化刮刀。

背景技术

3D打印，是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构造物体的技术。

目前，在光固化3D打印行业，应用最为广泛的打印材料为膏体与树脂等非牛顿流体材料。由于打印材料本身粘结特性，为实现现阶段高精度增材制造，需要将每一层曝光固化面通过刮刀或其他方法铺平。现有技术中，大部分刮刀刮料层厚控制精度不高，可靠性较差。并且，供料部分大多采用侧面供料，再采用刮刀刮平，占用空间较大，刮料效率低。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种用于3D打印供铺料一体化刮刀，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种用于3D打印供铺料一体化刮刀，包括：刮刀架(4041)、左刮刀(4042)和右刮刀(4043)；

所述刮刀架(4041)包括刮刀腔体(4041A)以及与所述刮刀腔体(4041A)的内侧固定一体成形的刮刀臂(4041B)；所述刮刀臂(4041B)与刮料驱动单元连接；所述刮刀腔体(4041A)位于一个料盒(505)的内部，所述刮刀腔体(4041A)具有贯穿式空心结构腔，所述刮刀腔体(4041A)的长度和弧度与所述料盒(505)的内腔匹配，用于沿所述料盒(505)的内腔往复旋转；

所述刮刀腔体(4041A)的左右两侧，各安装可调节高度的所述左刮刀(4042)和所述右刮刀(4043)；所述左刮刀(4042)和所述右刮刀(4043)，距离所述刮刀腔体(4041A)底面的距离，为一个打印层厚。

优选的，所述刮刀臂(4041B)采用三个正交平面形成，与所述刮料驱动单元的安装槽配合，所述刮刀臂(4041B)置入到所述安装槽中，并锁紧固定。

优选的，还包括供料单元(405)，每个所述供料单元(405)与一个所述刮刀架(4041)对应，用于向所述刮刀架(4041)的刮刀腔体(4041A)内独立供料

优选的，所述供料单元(405)与所述刮料驱动单元连接。

优选的，所述刮刀腔体(4041A)的左侧和右侧各设置长腰孔，所述左刮刀(4042)和所述右刮刀(4043)高度调节到位后，采用锁紧螺钉穿过所述长腰孔锁紧固定。

本实用新型提供的用于3D打印供铺料一体化刮刀具有以下优点：

1)为一种具有双刮刀和容置打印材料的刮刀腔体的铺料刮料件，集成供铺料一体式刮刀，将传统供料与铺料整合为铺料与供料同时进行，提高铺料与供料的效率；

2)刮刀高度可调，从而实现不同层厚的刮料，满足各种使用需求。

3)用于3D打印供铺料一体化刮刀和刮料旋转盘通过三个正交平面结构配合安装，保证供铺料一体式刮刀在旋转刮料或直线往返刮料时的高稳定性。

附图说明

图1为本实用新型提供的供铺料一体化刮刀的一种角度下的立体图；

图2为本实用新型提供的供铺料一体化刮刀的另一种角度下的立体图；

图3为本实用新型提供的刮刀的结构图；

图4为本实用新型提供的供铺料一体化刮刀、料盒和刮料驱动单元的结合图；

图5为本实用新型提供的供铺料一体化刮刀、供料单元和刮料驱动单元的结合图；

图6为本实用新型提供的供铺料一体化刮刀、供料单元、料盒和刮料驱动单元的结合图；

图7为本实用新型提供的供铺料一体化刮刀的一种具体使用方式示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种用于3D打印供铺料一体化刮刀，是一种供料与铺料集成式一体化高精度刮刀，参考图1和图2，用于3D打印供铺料的一体化刮刀404包括：刮刀架4041、左刮刀4042和右刮刀4043；

刮刀架4041包括刮刀腔体4041A以及与刮刀腔体4041A的内侧固定一体成形的刮刀臂4041B；刮刀臂4041B与刮料驱动单元连接；通过刮料驱动单元，驱动刮刀臂4041B旋转，实现供料与铺料功能。刮料驱动单元可采用电机驱动件实现。

参考图4，刮刀腔体4041A位于一个料盒505的内部，刮刀腔体4041A具有贯穿式空心结构腔，刮刀腔体4041A的长度和弧度与料盒505的内腔匹配，用于沿料盒505的内腔往复旋转，实现将打印材料完全平铺于料盒505内部的功能。另外，刮刀腔体4041A采用优化开口式斜面设计，便于在3D打印过程中打印材料依靠自然重力实时可进行物料补充。

刮刀腔体4041A的左右两侧，各安装可调节高度的左刮刀4042和右刮刀4043；如图3所示，为刮刀的示意图，左刮刀4042和右刮刀4043，距离刮刀腔体4041A底面的距离，为一个打印层厚。其中，两侧刮刀和刮刀腔体4041A的侧壁，精加工靠面配合，刮刀上设计有长腰孔，用塞尺可实现高精度微调并通过双螺钉固定锁紧，从而实现刮料层厚不同。

因此，本实用新型提供的用于3D打印供铺料一体化刮刀，是一种双刮刀结构，在双刮刀之间为用于进料的刮刀腔体4041A，从而在进料的同时，通过双刮刀往复运动，实现刮料。

在以上结构基础之上，本实用新型还具有以下创新：

(一)刮刀臂

参考图1，刮刀臂4041B采用三个正交平面形成，与刮料驱动单元的安装槽配合，刮刀臂4041B置入到安装槽中，并锁紧固定。如图4所示，401为刮料驱动单元的刮料旋转盘401，刮料旋转盘401的安装槽，与刮刀臂4041B的正交平面配合，保证刮料驱动单元的刮料旋转盘401旋转时，平稳带动刮刀臂4041B旋转。

因此，刮刀臂4041B的三个正交平面，与同为三个正交平面组成的刮料旋转盘401的安装槽配合，可实现高重复定位精度，三个正交平面加单个松不脱螺钉固定可实现六自由度完全锁紧，保证供铺料一体式刮刀无论是在旋转刮料或直线往返刮料都可实现高稳定性。且不会因单侧固定形成的悬臂结构，影响打印层厚精度。

(二)供料单元

供料单元用于向刮刀架4041的刮刀腔体4041A内独立供料。作为一种具体实现方式，参考图5，为一种供料单元405的结构图。

具体的，每个供料单元405与一个刮刀架4041对应，用于向刮刀架4041的刮刀腔体4041A内独立供料。并且，供料单元405与刮料驱动单元连接，也就是说，供料单元405与刮刀架4041共用同一套刮料驱动单元，实现供料单元405与刮刀架4041的同步旋转，保证供料单元405稳定的向唯一对应的刮刀架4041的刮刀腔体4041A内供料。

其中，供料单元405包括料筒405A、输料管405B和电磁阀405C。料筒405A内装有一种打印材料，对应一个料盒505，料筒405A以外部空气压缩机提供气压为动力，通过电磁阀405C控制实现每个料筒405A的单独供料，并通过输料管405B将打印材料输送至料盒505内的刮刀架4041内。

另外，本实用新型中，输料管405B位于刮刀腔体4041A的正上方，与刮刀腔体4041A平行设置，输料管405B在朝向刮刀腔体4041A的底部设置多个出料孔，从而向刮刀腔体4041A内以线状的形式供料，而非只具有一个出料孔而以点状方式供料，由此可保证供料时，打印材料的分散性，避免打印材料集中于刮刀腔体4041A中一个点，进一步提高打印材料平铺的精度。

(三)可调节高度的刮刀

刮刀腔体4041A的左侧和右侧各设置长腰孔，左刮刀4042和右刮刀4043高度调节到位后，采用锁紧螺钉穿过长腰孔锁紧固定。

(四)刮料驱动单元和旋转切换式料盒单元

刮刀架4041、左刮刀4042和右刮刀4043形成的整体称为一体化刮刀404；刮料驱动单元用于同步驱动供料单元405和一体化刮刀404旋转，实现刮料动作。

在3D打印场景中，料盒也需要旋转到打印工位，因此，本实用新型创新设计一种刮料驱动单元和旋转切换式料盒单元500的集成机构。通过刮料驱动单元，能够实现供料单元405和一体化刮刀404旋转的平稳性，进一步提高刮料精度。通过旋转切换式料盒单元500，实现料盒的平稳旋转。需要强调的是，本实施例提供的刮料驱动单元和旋转切换式料盒单元，仅为一种具体实施例，实际应用中，也可以采用其他机构，只要能够实现料盒旋转和一体化刮刀404旋转即可，本实用新型对此并不限制。

(4.1)旋转切换式料盒单元500

本实用新型的一种具体场景为：打印平台位置固定不动，通过料盒旋转切换，从而将不同打印材料的料盒切换到打印平台正下方的打印工位，进而实现多材料3D打印。为保证打印精度，实现料盒旋转切换的平稳性和水平度，防止料盒内打印材质在旋转切换时厚度不均匀，提供一种精细设计的旋转切换式料盒单元，主体采用轴对称结构，并采用回转轴承进行辅助，保证料盒旋转切换的精度。

参考图7，旋转切换式料盒单元500包括回转盘501、回转轴承502、旋转电机503、连接支架504和n个料盒505；

回转盘501水平设置，回转盘501的下方同轴心固定安装连接支架504，连接支架504的下方同轴心固定安装旋转电机503，通过旋转电机503，驱动回转盘501水平旋转；

回转盘501的底部同轴心设置回转轴承502；其中，回转轴承502采用内外圈回转轴承，外圈轴承与基座的表面固定；内圈轴承与回转盘501的底面固定，通过回转轴承502的支撑作用，使回转盘501平稳旋转；

回转盘501的表面，沿环形固定安装n个料盒505以及一个清洗风干单元600；例如，可安装5个料盒505以及一个清洗风干单元600。当回转盘501旋转时，带动各个料盒505和清洗风干单元600同步旋转，当某一个料盒505旋转到打印工位时，位于打印工位的料盒505、打印平台和紫外光学单元上下位于同一条垂直线；当清洗风干单元600旋转到打印工位时，用于对打印平台的打印面进行清洗和风干操作；通过回转盘501的旋转，实现各个料盒505以及清洗风干单元600的旋转切换。

(4.2)刮料驱动单元400

参考图5、图6和图7，刮料驱动单元400包括：刮料旋转盘401、刮料旋转轴承402和刮料电机403。

其中，刮料旋转盘401的外周向外延伸固定安装n个一体化刮刀404；每个一体化刮刀404位于对应的一个料盒505的上方；每组供料单元405与一个一体化刮刀404对应，用于向一体化刮刀404独立供料；

刮料旋转盘401位于回转盘501的上方，刮料旋转盘401和回转盘501之间同轴心设置刮料旋转轴承402；其中，刮料旋转轴承402采用内外圈回转轴承，外圈轴承与回转盘501固定，内圈轴承与刮料旋转盘401和供料单元405固定；通过刮料旋转轴承402的支撑作用，使刮料旋转盘401在刮料时平稳旋转，并且，在刮料时，使刮料旋转盘401、一体化刮刀404和供料单元405同步运动，保证一体化刮刀404和对应的供料单元405相对位置不变；

刮料旋转盘401的下方同轴心固定安装刮料电机403，通过刮料电机403，驱动刮料旋转盘401旋转；

当刮料旋转盘401旋转时，带动一体化刮刀404和供料单元405同步旋转实现刮料；刮料电机403固定于旋转切换式料盒单元500的连接支架504，当旋转切换式料盒单元500进行旋转运动时，带动刮料电机403、刮料旋转盘401、一体化刮刀404和供料单元405形成的整体同步运动。

作为一种具体实施例，刮料电机403的输出轴上套设安装角度限制片406，角度限制片406为扇形结构；角度限制片406的转动路径上，固定安装接触开关407；通过角度限制片406和接触开关407的配合，控制刮料电机403正反向的转动角度。

具体的，角度限制片406为扇形结构，扇形的两个端点分别为P1和P2。当P1与接触开关407接触时，此时一体化刮刀404位于料盒505的左侧C1位置；然后，刮料电机403旋转并带动一体化刮刀404和角度限制片406同步旋转，此时，角度限制片406旋转时，其扇形弧线持续与接触开关407接触；一体化刮刀404从料盒505的左侧C1位置向右侧C2位置旋转；

当角度限制片406的P2与接触开关407接触时，一体化刮刀404正好旋转到料盒505的右侧C2位置；然后，触发刮料电机403反向旋转，使一体化刮刀404从料盒505的右侧C2位置向左侧C1位置旋转，同时，角度限制片406旋转，使P1端点不断靠近接触开关407，当P1端点与接触开关407接触时，一体化刮刀404正好旋转到料盒505的左侧C1位置。如此不断循环，实现一体化刮刀404在料盒505的往复摆动运动。

本实用新型还提供一种用于3D打印供铺料一体化刮刀的供铺料一体化方法，包括以下步骤：

步骤1，调节左刮刀4042和右刮刀4043的高度，然后将刮刀架4041的刮刀腔体4041A置于料盒505的内部，使左刮刀4042和右刮刀4043的底端，距离料盒505盒底面的距离，为一个打印层厚；

步骤2，通过刮料驱动单元驱动供料单元405、刮刀架4041、左刮刀4042和右刮刀4043整体在料盒505的内腔往复运动，在运动过程中，一方面，供料单元405向刮刀腔体4041A内逐渐供给设定量的打印材料，由于刮刀腔体4041A为贯穿式空心结构腔，因此，设定量的打印材料通过刮刀腔体4041A并铺于料盒505内；另一方面，左刮刀4042和右刮刀4043在运动过程中将设定量的打印材料完全均匀平铺于料盒505内部；

具体方法为：

控制供料单元405、刮刀架4041、左刮刀4042和右刮刀4043整体向料盒505的右侧进行逆时针旋转，在旋转过程中，右刮刀4043进行一次刮平操作，左刮刀4042进行二次刮平操作，直到右刮刀4043完全贴于料盒505的右侧壁；

然后，控制供料单元405、刮刀架4041、左刮刀4042和右刮刀4043整体反向运动，即向料盒505的左侧进行顺时针旋转，在旋转过程中，左刮刀4042进行一次刮平操作，右刮刀4043进行二次刮平操作，直到左刮刀4042完全贴于料盒505的左侧壁；

如此往复，实现供铺料一体化。

本实用新型提供的用于3D打印供铺料一体化刮刀，具有以下优点：

1)为一种具有双刮刀和容置打印材料的刮刀腔体的铺料刮料件，集成供铺料一体式刮刀，将传统供料与铺料整合为铺料与供料同时进行，提高铺料与供料的效率；

2)刮刀高度可调，从而实现不同层厚的刮料，满足各种使用需求。

3)用于3D打印供铺料一体化刮刀和刮料旋转盘通过三个正交平面结构配合安装，保证供铺料一体式刮刀在旋转刮料或直线往返刮料时的高稳定性。

因此，本实用新型提供的用于3D打印供铺料一体化刮刀，为一种供铺料一体式刮刀，可将传统3D打印的先供料后铺料工作流程简化为供料与铺料同时进行，且使结构更加简单。正交平面配合靠面的设计，使供铺料一体化刮刀拆卸安装实现高重复定位精度，从而保证3D打印过程中每一层层厚一致性，最终直接保证3D打印成品精度与结构性能。本实用新型可有效解决现阶段3D打印行业普遍存在的效率与打印精度问题。供铺料一体化刮刀，采用单个松不脱螺钉固定不仅可实现高稳定性与高精度，还便于光固化3D打印结束后的刮刀与料盒清理。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于3D打印供铺料一体化刮刀，其特征在于，包括：刮刀架(4041)、左刮刀(4042)和右刮刀(4043)；

所述刮刀架(4041)包括刮刀腔体(4041A)以及与所述刮刀腔体(4041A)的内侧固定一体成形的刮刀臂(4041B)；所述刮刀臂(4041B)与刮料驱动单元连接；所述刮刀腔体(4041A)位于一个料盒(505)的内部，所述刮刀腔体(4041A)具有贯穿式空心结构腔，所述刮刀腔体(4041A)的长度和弧度与所述料盒(505)的内腔匹配，用于沿所述料盒(505)的内腔往复旋转；

所述刮刀腔体(4041A)的左右两侧，各安装可调节高度的所述左刮刀(4042)和所述右刮刀(4043)；所述左刮刀(4042)和所述右刮刀(4043)，距离所述刮刀腔体(4041A)底面的距离，为一个打印层厚。

2.根据权利要求1所述的用于3D打印供铺料一体化刮刀，其特征在于，所述刮刀臂(4041B)采用三个正交平面形成，与所述刮料驱动单元的安装槽配合，所述刮刀臂(4041B)置入到所述安装槽中，并锁紧固定。

3.根据权利要求1所述的用于3D打印供铺料一体化刮刀，其特征在于，还包括供料单元(405)，每个所述供料单元(405)与一个所述刮刀架(4041)对应，用于向所述刮刀架(4041)的刮刀腔体(4041A)内独立供料。

4.根据权利要求3所述的用于3D打印供铺料一体化刮刀，其特征在于，所述供料单元(405)与所述刮料驱动单元连接。

5.根据权利要求1所述的用于3D打印供铺料一体化刮刀，其特征在于，所述刮刀腔体(4041A)的左侧和右侧各设置长腰孔，所述左刮刀(4042)和所述右刮刀(4043)高度调节到位后，采用锁紧螺钉穿过所述长腰孔锁紧固定。

Images