CN219235600U - 一种下沉式陶瓷3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种下沉式陶瓷3D打印设备，包括机架、及设于机架内的面投影组件、刮刀组件、供料组件、成型平台、传送组件、驱动机构和第一升降机构和第二升降机构；供料组件包括底座、与底座连接的料盘、用于储存和提供浆料的供料缸，供料缸与料盘连接；刮刀组件包括刮刀固定座和刮刀，刮刀固定座与刮刀连接；第一升降机构用于调节面投影组件的垂直位移；第二升降机构用于驱动成型平台靠近或远离供料缸；面投影组件能够按预设图案将成型平台上的浆料扫描固化；驱动机构驱动传送组件带动刮刀组件在成型平台上来回移动；浮筒组件用于调节供料缸内浆料的高度。本实用新型能够满足打印精度要求高的产品打印，打印精度高。

Description

一种下沉式陶瓷3D打印设备

技术领域

本实用新型涉及3D打印设备技术领域，尤其涉及一种下沉式陶瓷3D打印设备。

背景技术

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字3D打印通常是采用3D打印机来实现的。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，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、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、枪支以及其他领域都有所应用。

现有的提拉式3D打印设备，通过升降机构调节成型平台的高度，以满足每层打印浆料的厚度要求，每层打印浆料的厚度只能通过升降机构调节，无法满足打印精度要求高的产品打印。

现有的下沉式3D打印设备，通过驱动成型平台下沉以满足每层打印浆料的厚度要求，其每层打印浆料的厚度只能通过驱动成型平台下沉调节，无法满足打印精度要求高的产品打印。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种下沉式陶瓷3D打印设备，能够满足打印精度要求高的产品打印，打印精度高。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种下沉式陶瓷3D打印设备，包括机架、以及设于机架内的面投影组件、刮刀组件、供料组件、成型平台、传送组件、驱动机构、第一升降机构、第二升降机构和浮筒组件，所述面投影组件设于所述成型平台的上方；

所述供料组件包括底座、与所述底座连接的料盘、用于储存和提供浆料的供料缸，所述供料缸与所述料盘连接；

所述刮刀组件包括刮刀固定座和刮刀，所述刮刀固定座与所述刮刀连接；

所述第一升降机构用于调节所述面投影组件的垂直位移；

所述第二升降机构用于驱动所述成型平台靠近或远离所述供料缸；

所述面投影组件能够按预设图案将所述成型平台上的浆料进行扫描固化；

所述驱动机构驱动所述传送组件带动所述刮刀组件在所述成型平台上来回移动；

所述浮筒组件用于调节所述供料缸内浆料的高度。

作为上述方案的改进，所述浮筒组件包括用于调节所述供料缸内浆料高度的浮筒、以及用于调节所述浮筒靠近或远离所述供料缸的气缸。

作为上述方案的改进，所述传送组件包括滑动轴、用于固定所述滑动轴的滑动轴固定座、以及外套于所述滑动轴的滑块，所述滑动轴与所述滑块滑动连接；

所述滑块与所述刮刀固定座连接。

作为上述方案的改进，还包括调节机构，所述调节机构包括调节座、弹性件、与所述刮刀固定座连接的连接座和用于调平所述刮刀的调平件；

所述调节座与所述底座连接，其设有与所述滑动轴固定座配合的容置腔，所述弹性件一端与所述容置腔底部抵接，另一端与所述滑动轴固定座抵接；

调节所述调平件能够驱动所述滑动轴固定座相对于所述调节座上下移动；

所述连接座与所述滑块连接；

所述驱动机构驱动所述传送组件带动所述连接座移动。

作为上述方案的改进，所述调节座包括调节座本体和与所述调节座本体连接的锁板，所述锁板设有所述滑动轴上下移动的活动孔。

作为上述方案的改进，所述驱动机构包括电机、轴承支架、横向贯穿连接所述轴承支架且两端分别与所述传送组件连接的驱动轴；

所述传送组件还包括设于所述底座底部的从动轮、与从动轮配合的同步带、以及同步带锁紧器；

所述连接座与所述同步带连接。

作为上述方案的改进，所述底座上设有活动槽，所述连接座穿过所述活动槽与所述刮刀固定座连接，所述活动槽预设有所述连接座移动的空间。

作为上述方案的改进，所述成型平台包括依次连接的成型固定座、下沉板和生成板；所述成型固定座与所述第一升降机构连接。

作为上述方案的改进，所述刮刀包括刮刀本体和刀头；所述刮刀本体与所述刮刀固定座连接；

所述刀头包括用于承载浆料的第一斜面，与所述第一斜面连接的用于刮平浆料的刀尖以及与所述刀尖连接的第二斜面，所述刀尖为一平面或斜面，所述第一斜面与刮刀本体底部所处的水平面呈夹角α设置。

作为上述方案的改进，还包括用于监测所述供料缸内浆料的液位高度的液位仪。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型的下沉式陶瓷3D打印设备，包括机架、以及设于机架内的面投影组件、刮刀组件、供料组件、成型平台、传送组件、驱动机构、第一升降机构、第二升降机构和浮筒组件，能够满足打印精度要求高的产品打印，打印精度高。

本实用新型的下沉式陶瓷3D打印设备，采用浮筒来控制供料缸内的浆料液位高度，能够有效保证每层浆料打印厚度的精确性和均匀性，进而提高产品每层的打印精度，提高产品的打印质量。同时，采用液位计监测供料缸内浆料的液位高度，一者能够在浆料不足时作出警示提醒；二者能够随时监测成型平台下沉时浆料的液位高度，将监测到的数据与预设值做对比，根据每层浆料所需打印的的厚度，驱动浮筒调整供料缸内的浆料液位高度以满足打印需求，更进一步的提高产品每层的打印精度，提高产品的打印质量。

本实用新型的下沉式陶瓷3D打印设备，通过调平件、滑动轴固定座、滑动轴、弹性件的配合，能够有效地调平刮刀，能够保证刮刀始终保持水平状态，能够有效均匀地刮平浆料，保证每层浆料厚度的均匀性，进而有效提高打印精度，提升打印效率。

本实用新型采用单缸体设计，打印精度高，可以减小设备尺寸，适合桌面级3D打印设备。

附图说明

图1是本实用新型的下沉式陶瓷3D打印设备的结构示意图；

图2是本实用新型的下沉式陶瓷3D打印设备的左视图；

图3是本实用新型的下沉式陶瓷3D打印设备的左视图(不含浮筒组件)；

图4是本实用新型的传动组件、驱动组件和调节组件的结构示意图；

图5是本实用新型的调节组件的剖视图；

图6是本实用新型的刮刀的右视图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

如图1-4所示，本实用新型实施例提供了一种下沉式陶瓷3D打印设备，包括机架100、以及设于机架100内的面投影组件1、刮刀组件2、供料组件3、成型平台4、传送组件5、驱动机构6、第一升降机构7、第二升降机构8和浮筒组件200，所述面投影组件1设于所述成型平台4的上方。

所述供料组件3包括底座31、与所述底座31连接的料盘32、用于储存和提供浆料的供料缸33，具体的，在本实施例中，底座31上设有与料盘32配合的定位部311，料盘32通过所述定位部311与底座固定连接；且料盘32设有供料缸33配合的供料口321，所述料盘32与供料缸33一体成型，这样能够有效地固定供料缸33，保证运行过程中的稳定性。供料口321为成型平台4进入供料缸33提供条件，并通过刮刀组件2将供料缸33提供的浆料刮至成型平台4上，为后续打印作业奠定基础。进一步的，供料缸33的深度为30-200mm。优选的，供料缸33的深度为50-150mm。

所述刮刀组件2包括刮刀固定座21和刮刀22，所述刮刀固定座21与所述刮刀22连接，具体的，在本实施例中，刮刀固定座21上设有用于固定刮刀22的卡槽211，刮刀22的两端通过梅花手拧螺丝23固定于卡槽211中，这样能够有效地卡稳固定刮刀22，保证刮刀22刮平浆料时的稳定性，进而提高每层浆料打印的厚度的均匀性。

所述第一升降机构7与所述面投影组件1连接，用于调节所述面投影组件1的垂直位移；所述面投影组件1能够按预设图案将所述成型平台4上的浆料进行扫描固化，即刮刀22将供料缸33提供的浆料在成型平台4上刮平得到一层浆料，面投影组件1按预设图案对这层浆料进行扫描并使浆料固化。

所述第二升降机构8与所述成型平台4连接，用于驱动所述成型平台4靠近或远离所述供料缸33。

所述驱动机构6驱动所述传送组件5带动所述刮刀组件2在所述成型平台4上来回移动；

浮筒组件200用于调节所述供料缸33内浆料的高度。

需要说明的是，在本实施例中，第一升降机构7和第二升降机构8为现有技术，在此不赘述其结构，通过伺服电机(图中未示出)来控制第一升降机构7和第二升降机构8的升降，不仅限于此。

因此，本实用新型的下沉式陶瓷3D打印设备，包括机架100、以及设于机架100内的面投影组件1、刮刀组件2、供料组件3、成型平台4、传送组件5、驱动机构6、第一升降机构7、第二升降机构8和浮筒组件200，能够满足打印精度要求高的产品打印，打印精度高。同时，本实用新型采用单缸体设计，打印精度高，可以减小设备尺寸，适合桌面级3D打印设备。

具体的，所述浮筒组件200包括用于调节所述供料缸33内浆料高度的浮筒201、以及用于调节所述浮筒201靠近或远离所述供料缸的气缸202，气缸202固定于机架100内，通过气缸202驱动浮筒201上下移动，即向靠近或远离供应缸33移动，能够有效调节供料缸33内的浆料液位的高度，使得成型平台4下沉时每层浆料的厚度达到所需打印的厚度要求，有效保证每层浆料打印厚度的精确性和均匀性，进而提高产品每层的打印精度，提高产品的打印质量。

具体的，参见图6，在本实施例中，所述刮刀22包括刮刀本体221和刀头222，刮刀本体221与刮刀固定座21连接；所述刀头222包括用于承载浆料的第一斜面223，与所述第一斜面223连接的用于刮平浆料的刀尖224以及与所述刀尖224连接的第二斜面225，所述刀尖224为一平面或斜面，所述第一斜面223与刮刀本体221底部所处的水平面呈夹角α设置。本实用新型通过特定的刮刀结构设计，克服现有刮刀22刮浆料回落的问题，能够有效地刮平浆料，即在刮刀22刮料过程中能够将浆料均匀推动到刮刀22的第一斜面223，且不会过多堆积，保证每层浆料的厚度的均匀性，提高打印精度，提高打印效率。

需要说明的是，通过刮刀22的第一斜面223和第二斜面225的设置，能够增大与空气的接触面积，有效减少运动过程中空气的阻力，提高刮刀结构刮浆料时的顺畅度。

具体的，第一斜面223与刮刀本体221底部所处的水平面的夹角α＜90°，进一步地，第一斜面223与刮刀本体221底部所处的水平面的夹角α＜70°。这样能够进一步防止刮刀22刮浆料回落的问题，使得刮平浆料更加均匀，且为刮刀22刮浆料提供更多的接触面积。

具体的，所述刀尖224为一平面，平面的宽度为0.01～2mm；所述刀头222的垂直高度为1～30mm。进一步的，所述刀尖的宽度为0.01～1mm；所述刀头222的高度为1～20mm。在本实用新型的另一个实施例中，所述刀尖224为一斜面，斜面的宽度为0.01～2mm，斜面与水平面的夹角≤5°。

基于上述技术特征的刮刀22，能够进一步防止刮刀22刮浆料回落的问题，同时对于高粘度浆料能够打破浆料表面张力，能够有效均匀地刮平浆料，保证每层浆料的均匀性，进而有效提高打印精度。

进一步的，第二斜面225与刮刀本体221之间形成一内凹的腔体226，在刀尖224刮平浆料后往回移动过程中，腔体226能够起到缓冲作用，同时能够将部分高于刀尖224的浆料回刮至供料缸33，进而起到辅助回刮的功能，进一步提高浆料的利用率。

需要说明的是，对于提拉型和下沉型陶瓷3D打印设备来说，浆料的粘度要求较高，不可使用粘度较高、流动性差的类似牙膏状的浆料。但本实用新型的陶瓷3D打印设备，对于粘度较高、流动性较差的类似牙膏状的浆料亦可将其刮平，特别适用于打印高粘度、流动性较差的浆料。因此，本实用新型的陶瓷3D打印设备所适用的浆料粘度范围广，适用面广。

在本实用新型的一些实施例中，下沉式陶瓷3D打印设备还包括用于监测所述供料缸33内浆料的液位高度的液位计300，通过液位计300监测供料缸33内浆料的液位高度，一者能够在浆料不足时作出警示提醒，二者能够随时监测成型平台4下沉时供料缸33内浆料的液位高度，将监测到的数据与预设值做对比，根据每层浆料所需打印的的厚度，驱动浮筒201调整供料缸33内的浆料液位的高度以满足需求，更进一步的提高产品每层的打印精度，提高产品的打印质量。

具体的，参见图4-5，在本实施例中，所述传送组件5包括滑动轴51、用于固定所述滑动轴51的滑动轴固定座52、外套于所述滑动轴51的滑块53、从动轮54、与从动轮54配合的同步带55、以及同步带锁紧器56，所述滑动轴51与所述滑块53滑动连接；所述滑块53与所述刮刀固定座21连接，具体的，滑块53通过连接座92与刮刀固定座21连接。滑动轴51一者能够为刮刀组件2提供有效支撑，二者能够为滑块53带动刮刀组件2移动提供条件，进而有效保证传送刮刀组件2的顺畅度，提高打印效率。

如图4-5所示，本实施例还包括调节机构9，所述调节机构9包括调节座91、弹性件(图中未示出)、与所述刮刀固定座21连接的连接座92和用于调平所述刮刀22的调平件93；所述连接座92与所述滑块53连接；具体的，底座31上设有活动槽313，连接座92的顶部穿过活动槽313与刮刀固定座21连接，连接座92的底部与滑块53固定连接，活动槽313预设有连接座92移动的空间，这样能够为传送组件5带动连接座92移动提供条件。连接座92与同步带55连接，具体的，在本实施例中，连接座92设有夹持件94，连接座92通过螺丝穿过同步带55与夹持件94固定连接，在同步带55的带动下，驱动连接座92移动，滑块53在滑动轴51上来回移动，进而带动刮刀组件2在成型平台4上来回移动，为刮刀22刮平浆料奠定基础。

所述调节座91与所述底座31连接，其设有与所述滑动轴固定座52配合的容置腔914，所述弹性件一端与所述容置腔914底部抵接，另一端与所述滑动轴固定座52抵接，在弹性件的作用下，滑动轴固定座52受力能够相对于调节座91上下移动，为后续调平刮刀22奠定基础。具体的，在本实施例中，所述调节座91包括调节座本体911和与所述调节座本体911连接的锁板912，所述锁板912设有所述滑动轴51上下移动的活动孔913，为调平件93调节滑动轴固定座52相对于调节座91上下移动奠定基础。

调节所述调平件93能够驱动所述滑动轴固定座52相对于所述调节座91上下移动，从而有效调平刮刀22，使得成型平台4上的每层浆料的厚度均匀性提高；所述驱动机构6驱动所述传送组件5带动所述连接座92移动，从而使得刮刀组件2在成型平台4上来回移动。

优选的，在本实施例中，弹性件为弹簧，不仅限于此。

优选的，在本实施例中，调平件93为千分尺，底座31上设有与千分尺配合的通孔312，千分尺穿过通孔312与滑动轴固定座52的顶部抵接，通过调节千分尺，在弹性件的作用下，即可调平刮刀22，进而有效提高每层浆料厚度的均匀性。

驱动机构6包括设于底座31背面的电机61、轴承支架62、横向贯穿连接轴承支架62且两端分别与所述传送组件5连接的驱动轴63。电机61驱动驱动轴63转动，带动从动轮54转动，使得同步带55运动，进而带动连接座92在滑动轴51上来回移动，以实现驱动刮刀组件2的运动。

在本实施例中，所述成型平台4包括依次连接的成型固定座41、下沉板42和生成板43；下沉板42和生成板43相互垂直；生成板43用于生成3D打印产品；所述成型固定座41与所述第二升降机构8连接，驱动第二升降机构8带动生成板43靠近或远离供料缸33，为生成板43浸渍于浆料中奠定基础。

本实用新型的陶瓷3D打印设备，通过调平件93、滑动轴固定座52、滑动轴51、弹性件的配合，能够有效地调平刮刀22，能够保证刮刀始终保持水平状态，能够有效均匀地刮平浆料，保证每层浆料厚度的均匀性，进而有效提高打印精度，提升打印效率。

需要说明的是，面投影组件1为投影光机，光学精度可达25μm，其型号为德州仪器TI-4K，不仅限于此，在本实用新型的另一个实施例中，投影光机的型号为德州仪器TI-1080P。通过控制模块控制第一升降机构7可实现投影光机的上下移动，即本实用新型具备了精度可调性，能够实现同一设备多精度打印。同时，面投影组件1的打印幅面可调，打印幅面为10-95μm，优选的为10-80μm。

在本实施例中，还包括控制模块，控制模块分别与面投影组件1、刮刀组件2、供料组件3、成型平台4、传送组件5、驱动机构6、第一升降机构7、第二升降机构8、浮筒200和液位计300电连接，以此提高打印精度和打印效率。具体的，控制模块优选为单片机，单片机的型号如STM32F103C8T6，不仅限于此。

本实用新型的下沉式陶瓷3D打印设备，通过控制模块及各部件的配合，其打印的层厚分辨率为0.1μm-160μm，优选的，其打印的层厚分辨率为1μm-150μm，能够有效提高每层的打印精度，进而提高打印效率和打印质量。

本实用新型的工作原理：

当打印时，往供料缸33添加所需打印的浆料，控制模块通过控制伺服电机驱动第二升降机构8往下移动，使得生成板42向靠近供料缸33内移动并浸渍于供料缸33内的浆料中，同时液位计300上监测到此时的供料缸33内浆料的液位高度，根据液位计300的数据，控制模块通过控制气缸202驱动浮筒201上下移动，使得生成板42上的每层浆料的厚度达到所需打印的厚度要求；然后电机61驱动驱动轴63转动，带动从动轮54转动，使得同步带55运动，进而带动连接座92在滑动轴51上来回移动，以实现驱动刮刀组件2的运动，刮刀22将生成板42上的浆料刮平；通过伺服电机驱动第一升降机构7按预设距离升降面投影组件1，在面投影组件的作用下，按预设图案将所述生成板42上的该层浆料进行扫描固化，完成该层打印。重复上述步骤，完成打印。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种下沉式陶瓷3D打印设备，其特征在于，包括机架、以及设于机架内的面投影组件、刮刀组件、供料组件、成型平台、传送组件、驱动机构、第一升降机构、第二升降机构和浮筒组件，所述面投影组件设于所述成型平台的上方；

所述供料组件包括底座、与所述底座连接的料盘、用于储存和提供浆料的供料缸，所述供料缸与所述料盘连接；

所述刮刀组件包括刮刀固定座和刮刀，所述刮刀固定座与所述刮刀连接；

所述第一升降机构用于调节所述面投影组件的垂直位移；

所述第二升降机构用于驱动所述成型平台靠近或远离所述供料缸；

所述面投影组件能够按预设图案将所述成型平台上的浆料进行扫描固化；

所述驱动机构驱动所述传送组件带动所述刮刀组件在所述成型平台上来回移动；

所述浮筒组件用于调节所述供料缸内浆料的高度。

2.如权利要求1所述的下沉式陶瓷3D打印设备，其特征在于，所述浮筒组件包括用于调节所述供料缸内浆料高度的浮筒、以及用于调节所述浮筒靠近或远离所述供料缸的气缸。

3.如权利要求1所述的下沉式陶瓷3D打印设备，其特征在于，所述传送组件包括滑动轴、用于固定所述滑动轴的滑动轴固定座、以及外套于所述滑动轴的滑块，所述滑动轴与所述滑块滑动连接；

所述滑块与所述刮刀固定座连接。

4.如权利要求3所述的下沉式陶瓷3D打印设备，其特征在于，还包括调节机构，所述调节机构包括调节座、弹性件、与所述刮刀固定座连接的连接座和用于调平所述刮刀的调平件；

所述调节座与所述底座连接，其设有与所述滑动轴固定座配合的容置腔，所述弹性件一端与所述容置腔底部抵接，另一端与所述滑动轴固定座抵接；

调节所述调平件能够驱动所述滑动轴固定座相对于所述调节座上下移动；

所述连接座与所述滑块连接；

所述驱动机构驱动所述传送组件带动所述连接座移动。

5.如权利要求4所述的下沉式陶瓷3D打印设备，其特征在于，所述调节座包括调节座本体和与所述调节座本体连接的锁板，所述锁板设有所述滑动轴上下移动的活动孔。

6.如权利要求4所述的下沉式陶瓷3D打印设备，其特征在于，所述驱动机构包括电机、轴承支架、横向贯穿连接所述轴承支架且两端分别与所述传送组件连接的驱动轴；

所述传送组件还包括设于所述底座底部的从动轮、与从动轮配合的同步带、以及同步带锁紧器；

所述连接座与所述同步带连接。

7.如权利要求4所述的下沉式陶瓷3D打印设备，其特征在于，所述底座上设有活动槽，所述连接座穿过所述活动槽与所述刮刀固定座连接，所述活动槽预设有所述连接座移动的空间。

8.如权利要求1所述的下沉式陶瓷3D打印设备，其特征在于，所述成型平台包括依次连接的成型固定座、下沉板和生成板；所述成型固定座与所述第一升降机构连接。

9.如权利要求1所述的下沉式陶瓷3D打印设备，其特征在于，所述刮刀包括刮刀本体和刀头；所述刮刀本体与所述刮刀固定座连接；

所述刀头包括用于承载浆料的第一斜面，与所述第一斜面连接的用于刮平浆料的刀尖以及与所述刀尖连接的第二斜面，所述刀尖为一平面或斜面，所述第一斜面与刮刀本体底部所处的水平面呈夹角α设置。

10.如权利要求1-9任一项所述的下沉式陶瓷3D打印设备，其特征在于，还包括用于监测所述供料缸内浆料的液位高度的液位仪。

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