CN218462981U - 一种3d打印复合材料快速固化一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种3D打印复合材料快速固化一体化装置，包括基座、固化灯模块，电路控制模块，工作台模块，运动调节模块；基座内部布置电路控制模块和X向运动调节模块，并在基座前部布置操作显示屏；基座操作台面上固定Z向运动调节模块，并设置滑槽，用于布置工作台模块；工作台模块通过滑槽与X向运动调节模块连接；固化灯模块安装在Z向运动调节模块上；工作台模块内置有加热回路，且工作台表面一侧安装有光强温度检测反馈单元，检测红外灯照射产生的温度信号以及红外和紫外光照强度，并反馈到电路控制模块。本实用新型将红外固化、紫外固化、加热固化等固化方式集成在一起，实现了在实验室场景下的3D打印复合材料快速固化，便于快速进行研究迭代。

Description

一种3D打印复合材料快速固化一体化装置

技术领域

本实用新型涉及3D打印辅助生产设备领域，具体为一种3D打印复合材料快速固化装置。

背景技术

3D打印增材制造行业的兴起，对于3D打印材料的需求和研究更加广泛，目前国内的研究院、企业研究所、学校高校等研发机构对于3D打印材料的研究处于急速发展阶段。

3D打印材料尤其是3D电子打印材料的固化特性研究是进行电子元器件3D打印增材制造研究的重要方向，直接影响着3D打印电子元器件的效率与质量。而在实验室级别进行研究时，目前缺少相应的一体化快速固化装置。

目前在实验室级别进行3D电子打印材料的固化特性研究时，多采用手持式紫外灯或借用大型3D打印设备的固化装置进行固化研究。手持式紫外灯灯源开放，没有防护措施，对于使用人员身体伤害大，大型3D打印设备的固化装置在实验室级别使用不方便，操作复杂，成本较高。此外，部分用于3D打印电子元器件的材料溶剂具有一定的毒性，固化过程中会有溶剂挥发，对于操作人员及研发人员有一定的身体伤害。

发明内容

针对上述技术问题，本实用新型提出一种能够在实验室中使用的3D打印复合材料快速固化一体化装置，将红外固化、紫外固化、加热固化等固化方式集成在一起，并综合考虑了多种固化方式集成后的相互干扰问题，实现了在实验室场景下的3D打印复合材料快速固化，便于快速进行研究迭代，有利于3D电子打印材料的固化特性研究。

本实用新型的技术方案为：

所述一种3D打印复合材料快速固化一体化装置，包括基座、固化灯模块，电路控制模块，工作台模块，运动调节模块；固化灯模块，电路控制模块，工作台模块，运动调节模块集成在基座上；电路控制模块控制固化灯模块，工作台模块，运动调节模块的工作过程；

在所述基座内部布置电路控制模块和X向运动调节模块，并在基座前部布置操作显示屏，用于人机交互；所述基座的操作台面上固定Z向运动调节模块；并在基座的操作台面上设置滑槽，用于布置工作台模块；所述工作台模块通过滑槽与处于基座内部的X向运动调节模块连接；所述固化灯模块安装在Z向运动调节模块上；

所述工作台模块能够在X向运动调节模块驱动下沿X方向移动，所述固化灯模块能够在Z向运动调节模块驱动下调整Z向高度；

所述固化灯模块包括红外固化灯模块和紫外固化灯模块；红外固化灯模块以及紫外固化灯模块能够根据固化要求，固定安装在Z向运动调节模块上；

所述工作台模块内置有加热回路，能够在电路控制模块作用下，对工作台表面进行加热；

所述工作台表面一侧安装有光强温度检测反馈单元；所述光强温度检测反馈单元包括温度检测反馈元件，紫外光强反馈原元件，红外光强反馈元件，温度检测反馈元件检测红外灯照射产生的温度信号，紫外光强反馈元件检测紫外灯发射的光照强度，红外光强反馈元件检测红外灯发射的光照强度，并均反馈到电路控制模块；所述电路控制模块根据反馈值以及预先设定值进行判断，驱动相应固化灯设备工作或停止。

进一步的，光强温度检测反馈单元安装在工作台横向中轴线上，所述横向指在工作台表面所在平面内，与Y向平行的方向；且在光强温度检测反馈单元中，温度检测反馈元件安装在最外侧，且在温度检测反馈元件的安装件中加装隔热层。

进一步的，所述红外固化灯模块中安装有散热风扇以及反光板；所述散热风扇能够对在工作的红外固化灯进行散热；所述反光板用于提高红外灯光的利用率。

进一步的，所述基座中还包括隔离保护罩；所述隔离保护罩能够将所述基座的操作台面完全罩住，隔绝使用固化灯产生的光污染和处理复合材料时内部溶剂的挥发，保护使用者的使用安全。

进一步的，所述隔离保护罩采用隔绝紫外光的亚克力板制成。

进一步的，所述电路控制模块包括电源和控制板；电源用于给操作显示屏、固化灯、工作台加热回路以及运动调节模块供电；控制板根据操作显示屏的输入信号，驱动固化灯、工作台加热回路以及运动调节模块工作，并且控制板接收光强温度检测反馈单元的反馈信号，用于在操作显示屏上显示，并根据反馈信息执行操作。

进一步的，所述工作台采用负压吸附平台；在工作台表面开有导气槽，所述导气槽连接布置在基座内部的负压气源，产生平台的吸附力，将要固化处理的材料平整的吸附于工作台表面；所述基座面板上设置有气压调节阀和气压指示表，用于控制工作台的吸附气压达到最合适的气压值。

进一步的，所述X向运动调节模块包括X向步进电机、X向传动丝杠和X向滑轨，X向传动丝杠上安装有与工作台底部滑块连接的X向丝母，通过X向步进电机带动X向传动丝杠转动，进而通过X向丝母带动工作台在X向滑轨上移动；所述Z向运动调节模块包括U形Z轴保护支撑架、Z向固定滑轨、Z向传动丝杠和Z向步进电机；Z向固定滑轨固定在U形Z轴保护支撑架的两侧支臂上；Z向传动丝杠上具有Z向丝母，Z向丝母与安装在Z向固定滑轨上的移动滑块固定连接，Z向丝母还与固化灯模块的安装板固定连接，通过Z向步进电机带动Z向传动丝杠转动，进而通过Z向丝母带动固化灯模块的安装板沿Z向移动，并通过U形Z轴保护支撑架进行支撑。

进一步的，所述基座底部安装有调节高度地脚，用于支撑整个装置，保持基座操作台面水平。

有益效果

本实用新型提出的3D打印复合材料快速固化一体化装置，将红外固化、紫外固化、加热固化等固化方式集成在一起，并综合考虑了多种固化方式集成后的相互干扰问题，实现了在实验室场景下的3D打印复合材料快速固化，便于快速进行研究迭代，有利于3D电子打印材料的固化特性研究。

1、本实用新型集成度高，结构小巧便捷，不占用过大空间，成本较低，适合实验室使用。

2、本实用新型优选方案中采用隔离保护罩，隔绝使用固化灯产生的光污染和处理复合材料时内部溶剂的挥发，保护使用者的使用安全。

3、在工作台上设置光强温度检测反馈单元，对灯光照射产生的温度、紫外光强以及红外光强进行检测，并根据检测结果配合设定值，实现固化自动控制，达到对材料精准固化处理的效果；而且为了避免工作台温度对温度检测反馈元件产生影响，在光强温度检测反馈单元的布局设置上进行了特殊要求。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为此实用新型装置外部前侧视结构示意图；

图2为此实用新型装置内部安装红外灯前侧视结构示意图；

图3为此实用新型装置内部安装紫外灯前侧视结构示意图；

图4为此实用新型装置内部后侧视结构示意图；

图5为此实用新型装置红外灯安装结构示意图；

图6为此实用新型装置紫外灯安装结构示意图；

图7为此实用新型装置铝制工作台结构装配示意图，(a)为铝制工作台轴测图，(b)为铝制工作台俯视图。

其中：1-隔离保护罩，2-基座，3-地脚，4-操作显示屏，5-气压调节阀，6-气压指示表，7-铝制工作平台，8-Z轴保护支撑架，9-红外散热风扇，10-红外灯，11-紫外灯，12-高度指示计；

100-安装连接件，101-移动滑块，102-固定滑轨，103-传动丝杆，104固化灯安装板，105-工作台安装件，106-红外灯灯罩，107红外灯反光板，108-红外灯，109-红外灯安装端盖，110-紫外灯，111-紫外灯安装转接板，112紫外灯安装板，113-负压气源接气口，114-电源接口；

115-铝制工作台，116-铝制工作台安装件，117-光强温度检测反馈单元。118-导气槽，119-紫外光强反馈元件，120-红外光强反馈元件，121-温度检测反馈元件，122-光强温度检测反馈单元安装块。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述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元件或具有相同或类似功能的元件。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，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为满足实验室使用场景对3D打印复合材料快速固化，快速研究迭代的需求，本实用新型提出一种3D打印复合材料快速固化一体化装置，能够在相对封闭的实验室环境内，实现对3D打印复合材料快速固化。

该一体化装置包括基座、固化灯模块，电路控制模块，工作台模块和运动调节模块。固化灯模块，电路控制模块，工作台模块，运动调节模块集成在基座上；电路控制模块控制固化灯模块，工作台模块，运动调节模块的工作过程。

在所述基座内部布置电路控制模块和X向运动调节模块，并在基座前部布置操作显示屏，用于人机交互，控制整个装置工作；所述基座的操作台面上固定Z向运动调节模块；并在基座的操作台面上设置滑槽，用于布置工作台模块；所述工作台模块通过滑槽与处于基座内部的X向运动调节模块连接；所述固化灯模块安装在Z向运动调节模块上。

在所述基座中还包括有采用隔绝紫外光的亚克力板制成的隔离保护罩，隔离保护罩前方面板可向上拉起；所述隔离保护罩合起后，能够将所述基座的操作台面完全罩住，隔绝使用固化灯产生的光污染和处理复合材料时内部溶剂的挥发，保护使用者的使用安全。

所述基座底部安装有可调节高度的地脚，用于支撑整个装置，保持基座操作台面水平。

所述工作台模块能够在X向运动调节模块驱动下沿X方向移动，所述固化灯模块能够在Z向运动调节模块驱动下调整Z向高度。

本实施例中，所述X向运动调节模块包括X向步进电机、X向传动丝杠和X向滑轨，X向传动丝杠上安装有与工作台底部滑块连接的X向丝母，通过X向步进电机带动X向传动丝杠转动，进而通过X向丝母带动工作台在X向滑轨上移动。

本实施例中，所述Z向运动调节模块包括U形Z轴保护支撑架、Z向固定滑轨、Z向传动丝杠和Z向步进电机；U形Z轴保护支撑架安装在基座上，且Z轴保护支撑架上安装有高度指示计，对固化灯到工作台的高度调节起指示作用；两条Z向固定滑轨分别固定在U形Z轴保护支撑架的两侧支臂上；Z向传动丝杠上具有Z向丝母，Z向丝母与安装在Z向固定滑轨上的移动滑块固定连接，Z向丝母还与固化灯模块的安装板固定连接，通过Z向步进电机带动Z向传动丝杠转动，进而通过Z向丝母带动固化灯模块的安装板沿Z向移动，并通过U形Z轴保护支撑架进行支撑，保证了上下运动的稳定性与平稳性。

使用时，通过操作显示屏控制Z轴的传动装置根据复合材料的特性需求将固化灯移动到合适的位置，位置高度可以通过操作显示屏显示也可通过高度指示计读取，同时操作显示屏控制工作台7通过X轴的运动结构做往复运动：先调节固化灯高度，再对工作台上的复合材料进行固化处理。

所述固化灯模块包括红外固化灯模块和紫外固化灯模块；红外固化灯模块以及紫外固化灯模块能够根据固化要求，通过固化灯安装板固定安装在Z向运动调节模块上。

其中，所述红外固化灯模块中安装有散热风扇以及反光板；所述散热风扇能够对在工作的红外固化灯进行散热；所述反光板由反光不锈钢板做成，通过两端的红外灯安装端盖安装在红外灯灯罩上，用于提高红外灯光的利用率。所述紫外固化灯模块的安装高度要求较高，因此，通过Z轴保护支撑架上安装的高度指示计确定紫外灯距离工作台的高度。

使用时，根据复合材料的特性需求，去掉隔离保护罩后，将红外灯或紫外灯安装在固化灯安装板上，接线完成后，完成对固化灯模块的更换；再通过操作显示屏控制固化灯的打开与关闭，光照的强、弱，时间的长、短等。

所述工作台采用负压吸附平台；在工作台表面开有导气槽，所述导气槽连接布置在基座内部的负压气源，产生平台的吸附力，将要固化处理的材料平整的吸附于工作台表面；所述基座面板上设置有气压调节阀和气压指示表，用于控制工作台的吸附气压达到最合适的气压值。

所述工作台模块还内置有加热回路，通过操作显示屏控制，在电路控制模块作用下，对工作台表面进行加热，用于加热保温的复合材料。

在用于3D打印电子元器件的某些材料中，对对红外灯光强敏感或对紫外灯光强敏感，因此，对于光强的调节与控制就需要更加的准确，才能准确分析材料固化性能，因此本实施例中，在所述工作台表面一侧安装有光强温度检测反馈单元；所述光强温度检测反馈单元包括温度检测反馈元件、紫外光强反馈原元件、红外光强反馈元件；温度检测反馈元件检测红外灯照射产生的温度信号，紫外光强反馈元件检测紫外灯发射的光照强度，红外光强反馈元件检测红外灯发射的光照强度，并均反馈到电路控制模块。在装置使用过程中，通过操作显示屏进行参数设定，所述电路控制模块根据反馈值以及预先设定参数值进行判断，待装置的红外灯或紫外灯的光照强度达到设定值时，或固化灯产生的热量达到设定值时，电路控制模块对固化灯进行关闭，达到对材料精准固化处理的效果。

本实施例中，根据工作台的特性及光强检测反馈元件的使用要求，光强温度检测反馈单元安装在工作台横向中轴线上，使红外灯与紫外灯的光照强度的检测反馈更准；所述横向指在工作台表面所在平面内，与Y向平行的方向；对温度检测反馈元件的安装，由于工作台同时具备加热功能，为保证铝制工作台的温度对温度检测反馈元件的影响最小，将温度检测反馈元件放置安装在最外侧，同时在光强温度检测反馈单元的安装件中加装隔热层，保证温度检测单元对红外灯的温度检测更准确。

本实施例中，所述电路控制模块包括电源和控制板；电源用于给操作显示屏、固化灯、工作台加热回路以及运动调节模块供电；控制板根据操作显示屏的输入信号，驱动固化灯、工作台加热回路以及运动调节模块工作，并且控制板接收光强温度检测反馈单元的反馈信号，用于在操作显示屏上显示，并根据反馈信息执行操作，达到3D打印材料最佳的固化处理效果。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种3D打印复合材料快速固化一体化装置，其特征在于：包括基座、固化灯模块，电路控制模块，工作台模块，运动调节模块；固化灯模块，电路控制模块，工作台模块，运动调节模块集成在基座上；电路控制模块控制固化灯模块，工作台模块，运动调节模块的工作过程；

在所述基座内部布置电路控制模块和X向运动调节模块，并在基座前部布置操作显示屏，用于人机交互；所述基座的操作台面上固定Z向运动调节模块；并在基座的操作台面上设置滑槽，用于布置工作台模块；所述工作台模块通过滑槽与处于基座内部的X向运动调节模块连接；所述固化灯模块安装在Z向运动调节模块上；

所述工作台模块能够在X向运动调节模块驱动下沿X方向移动，所述固化灯模块能够在Z向运动调节模块驱动下调整Z向高度；

所述固化灯模块包括红外固化灯模块和紫外固化灯模块；红外固化灯模块以及紫外固化灯模块能够根据固化要求，固定安装在Z向运动调节模块上；

所述工作台模块内置有加热回路，能够在电路控制模块作用下，对工作台表面进行加热；

所述工作台表面一侧安装有光强温度检测反馈单元；所述光强温度检测反馈单元包括温度检测反馈元件，紫外光强反馈原元件，红外光强反馈元件，温度检测反馈元件检测红外灯照射产生的温度信号，紫外光强反馈元件检测紫外灯发射的光照强度，红外光强反馈元件检测红外灯发射的光照强度，并均反馈到电路控制模块；所述电路控制模块根据反馈值以及预先设定值进行判断，驱动相应固化灯设备工作或停止。

2.根据权利要求1所述一种3D打印复合材料快速固化一体化装置，其特征在于：光强温度检测反馈单元安装在工作台横向中轴线上，所述横向指在工作台表面所在平面内，与Y向平行的方向；且在光强温度检测反馈单元中，温度检测反馈元件安装在最外侧，且在温度检测反馈元件的安装件中加装隔热层。

3.根据权利要求1所述一种3D打印复合材料快速固化一体化装置，其特征在于：所述红外固化灯模块中安装有散热风扇以及反光板；所述散热风扇能够对在工作的红外固化灯进行散热；所述反光板用于提高红外灯光的利用率。

4.根据权利要求1所述一种3D打印复合材料快速固化一体化装置，其特征在于：所述基座中还包括隔离保护罩；所述隔离保护罩能够将所述基座的操作台面完全罩住，隔绝使用固化灯产生的光污染和处理复合材料时内部溶剂的挥发。

5.根据权利要求4所述一种3D打印复合材料快速固化一体化装置，其特征在于：所述隔离保护罩采用隔绝紫外光的亚克力板制成。

6.根据权利要求1所述一种3D打印复合材料快速固化一体化装置，其特征在于：所述电路控制模块包括电源和控制板；电源用于给操作显示屏、固化灯、工作台加热回路以及运动调节模块供电；控制板根据操作显示屏的输入信号，驱动固化灯、工作台加热回路以及运动调节模块工作，并且控制板接收光强温度检测反馈单元的反馈信号，用于在操作显示屏上显示，并根据反馈信息执行操作。

7.根据权利要求1所述一种3D打印复合材料快速固化一体化装置，其特征在于：所述工作台采用负压吸附平台；在工作台表面开有导气槽，所述导气槽连接布置在基座内部的负压气源，产生平台的吸附力，将要固化处理的材料平整的吸附于工作台表面；所述基座面板上设置有气压调节阀和气压指示表，用于控制工作台的吸附气压达到最合适的气压值。

8.根据权利要求1所述一种3D打印复合材料快速固化一体化装置，其特征在于：所述X向运动调节模块包括X向步进电机、X向传动丝杠和X向滑轨，X向传动丝杠上安装有与工作台底部滑块连接的X向丝母，通过X向步进电机带动X向传动丝杠转动，进而通过X向丝母带动工作台在X向滑轨上移动；所述Z向运动调节模块包括U形Z轴保护支撑架、Z向固定滑轨、Z向传动丝杠和Z向步进电机；Z向固定滑轨固定在U形Z轴保护支撑架的两侧支臂上；Z向传动丝杠上具有Z向丝母，Z向丝母与安装在Z向固定滑轨上的移动滑块固定连接，Z向丝母还与固化灯模块的安装板固定连接，通过Z向步进电机带动Z向传动丝杠转动，进而通过Z向丝母带动固化灯模块的安装板沿Z向移动，并通过U形Z轴保护支撑架进行支撑。

9.根据权利要求1所述一种3D打印复合材料快速固化一体化装置，其特征在于：所述基座底部安装有调节高度地脚，用于支撑整个装置，保持基座操作台面水平。

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