CN219338598U - 一种膏状材料的3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种膏状材料的3D打印设备，其具有控制系统，还包括机架、设置于机架上的打印平台、光固化机构、给料机构、光固化槽及刮刀装置，其特征在于：所述光固化槽通过下沉方式竖向移动安装于所述打印平台中部；所述打印平台的一侧设有定量给料槽，所述打印平台的另一侧设有集料槽，所述给料机构经管路与所述定量给料槽相连，并给予所述定量给料槽提供膏状物料，所述刮刀装置在所述定量给料槽与所述集料槽之间往复移动，将所述定量给料槽内的膏状物料刮于所述打印平台上的光固化槽内，并将多余膏状物料刮动于所述集料槽内。本实用新型降低了打印成本及开发成本，提高了研发效率。

Description

一种膏状材料的3D打印设备

技术领域

本实用新型涉及一种3D打印领域，尤其涉及一种膏状材料的3D打印设备。

背景技术

3D打印又称增材制造，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。

3D打印分为不同的技术路线，其中光固化打印因其精密度高、结构简单成为工业和打印服务行业广泛采用的3D打印方式。现有的光固化打印机按照打印平台的运动方式分为下沉式和提拉式。其中提拉式光固化打印机每打印一层需要克服拔膜力，导致成功率差、离型膜寿命短且打印材料种类少；下沉式光固化打印机主要是SLA(光敏树脂选择性固化)或S IS(选择性抑制烧结技术)的点光源光固化方式，打印效率低，大多设备庞大笨重、一次用料非常多，且打印精度差。除此之外，因新材料研发的需要，对3D打印设备的打印效率及打印精度都有更高的要求，因此工业及消费端的光固化设备不能满足膏状材料打印的需求。

此外膏料另一种挤出式打印方式，通过挤出膏状丝材，运行轨迹实现材料的层层堆积，效率低且不能够打印精密结构，受到很大的应用限制。特别是一些研发时候的产品，需要测试其性能的时候，由于其暂时不需要批量生产，特别是一些采用的是较为贵重材料，如果采用常规的SLA或S IS打印，成本过于高昂，且精度不能满足很多科研方向研发的需要。

发明内容

本实用新型目的是提供一种膏状材料的3D打印设备，通过使用该结构，能够有效的降低打印成本，提高打印效率，也提高打印精度。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种膏状材料的3D打印设备，其具有控制系统，还包括机架、设置于机架上的打印平台、光固化机构、给料机构、光固化槽及刮刀装置，所述光固化槽设置于所述打印平台中部，所述光固化机构设置于所述光固化槽的正上方，所述刮刀装置横向移动设置于所述打印平台上，

所述光固化槽通过下沉方式竖向移动安装于所述打印平台中部；

所述打印平台的一侧设有定量给料槽，所述打印平台的另一侧设有集料槽，所述给料机构经管路与所述定量给料槽相连，并给予所述定量给料槽提供膏状物料，所述刮刀装置在所述定量给料槽与所述集料槽之间往复移动，将所述定量给料槽内的膏状物料刮于所述打印平台上的光固化槽内，并将多余膏状物料刮动于所述集料槽内。

上述技术方案中，所述打印平台中部设有一通槽，所述通槽内移动设有一托板，所述托板顶部与所述通槽之间构成所述光固化槽；所述打印平台下方设有带动所述托板在所述通槽内上下移动的竖向驱动组件，3D打印过程中所述托板沿着所述通槽朝下移动。

上述技术方案中，所述竖向驱动组件包括电机、竖向导杆及竖向丝杆组件，所述电机驱动所述竖向丝杆组件转动，所述托板的下方侧部与所述竖向导杆移动相连，且所述托板的下方侧部与所述竖向丝杆组件转动，所述竖向丝杆组件转动时，带动所述托板沿着所述竖向导杆上下移动。

上述技术方案中，所述给料机构包括料桶及给料输送泵，所述给料输送泵经管路将所述料桶与所述定量给料槽相连，所述给料输送泵将所述料桶内的膏状物料定量输送于所述定量给料槽内。

上述技术方案中，所述定量给料槽为顶部开口且上大下小的喇叭型结构，所述定量给料槽的底部设有料孔，所述给料机构经管路与所述料孔相连，所述定量给料槽的顶部与所述打印平台的顶面齐平设置。

上述技术方案中，所述刮刀装置包括刮刀及驱动所述刮刀横向移动的横向驱动机构，所述刮刀的底面抵于所述打印平台的顶面上。

上述技术方案中，所述横向驱动机构包括横向滑轨、横向电机及横向丝杠组件，所述横向滑轨设置于所述打印平台的两侧，所述刮刀的端部滑动设置于所述横向滑轨上，所述横向丝杠组件的两端与所述机架转动连接，所述横向电机驱动所述横向丝杠组件转动，所述横向丝杠组件与所述刮刀转动相连，所述横向丝杠组件转动时，带动所述刮刀在所述横向滑轨上面移动，使所述刮刀在所述定量给料槽与所述集料槽之间往复移动。

上述技术方案中，所述刮刀内设有一腔体，所述刮刀的底部一侧设有朝上倾斜的导向面，所述导向面朝向所述集料槽方向倾斜设置，所述刮刀的底部沿着所述刮刀的延伸方向间隔设有多组与所述腔体连通的微孔，所述微孔的旁侧与所述导向面相连通，所述刮刀上设有负压孔将所述腔体与外部的负压机构相连。

上述技术方案中，经所述负压孔给予所述腔体负压时，所述微孔产生微负压将膏状物料均匀的吸附于所述刮刀的底面上。

上述技术方案中，所述集料槽可拆卸的安装于所述打印平台的一端。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1.本实用新型中光固化槽以下沉式的方式安装在打印平台上面，这样在打印过程中，以下沉式的方式进行3D打印，并且通过定量给料槽进行定量给料，这样在保证成功率高、寿命长的特点，并且适用于膏状材料的3D打印，最少20毫升材料即可进行3D打印，能够有效的节省材料，降低了开发成本；

2.本实用新型中通过给料输送泵对膏状材料进行定量输送，能够实现精准给料，不需要常规的在光固化槽内预置打印材料，从而可以大大节省一次打印所需的材料，降低打印成本以及开发成本，并且高精度的给料，能够提高打印精度，实现精密结构的打印；

3.本实用新型中还设有集料槽，能够将多余的材料进行收集再利用，能够减少打印材料的浪费，降低成本；

4.本实用新型中在刮刀上面具有微孔给予膏状材料负压，能够将膏状物料更加平整的刮动到光固化槽内，用以提高产品的打印精度。

附图说明

图1是本实用新型实施例一中的结构示意图；

图2是图1中刮刀底部处的局部放大图；

图3是本实用新型实施例一中刮刀刮动过程中的结构示意图(刮刀处在定量给料槽右侧)；

图4是本实用新型实施例一中刮刀刮动过程中的结构示意图(刮刀处在光固化槽上方)；

图5是本实用新型实施例一中刮刀刮动过程中的结构示意图(刮刀处在集料槽上方)；图6是本实用新型实施例一中打印平台处的局部俯视图。

其中：1、控制系统；2、机架；3、打印平台；4、光固化机构；5、光固化槽；6、刮刀装置；7、定量给料槽；8、集料槽；9、管路；10、通槽；11、电机；12、竖向导杆；13、竖向丝杆组件；14、料桶；15、给料输送泵；16、料孔；17、刮刀；18、横向滑轨；19、横向电机；20、横向丝杠组件；21、腔体；22、导向面；23、微孔；24、限位板；25、负压孔；26、托板；27、膏状物料。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一：参见图1～6所示，一种膏状材料的3D打印设备，其具有控制系统1，还包括机架2、设置于机架上的打印平台3、光固化机构4、给料机构、光固化槽5及刮刀装置6，所述光固化槽设置于所述打印平台中部，所述光固化机构设置于所述光固化槽的正上方，所述刮刀装置横向移动设置于所述打印平台上，

所述光固化槽通过下沉方式竖向移动安装于所述打印平台中部；

所述打印平台的一侧设有定量给料槽7，所述打印平台的另一侧设有集料槽8，所述给料机构经管路9与所述定量给料槽相连，并给予所述定量给料槽提供膏状物料27，所述刮刀装置在所述定量给料槽与所述集料槽之间往复移动，将所述定量给料槽内的膏状物料刮于所述打印平台上的光固化槽内，并将多余膏状物料刮动于所述集料槽内。

在本实施例中，在实际使用时，先将需要打印的模型输入到控制系统内，控制系统控制设备内各个部件的工作。然后将打印材料加入到给料机构内，其中，打印材料为低流动性的膏状材料，打印准备开始的时候，以定量给料槽处在打印平台右侧，集料槽处在打印平台左侧为例，各个部件移动到初始位置，即光固化槽的顶面处在打印平台的顶面下方，两者之间的高度差为光固化一层材料的厚度，刮刀装置会移动到定量给料槽的最右侧上方，然后开始工作。其中，定量给料槽的顶面会和打印平台顶面齐平，给料机构会预先将膏状材料装满定量给料槽，然后再挤出固定量的膏状材料到定量给料槽内(以涂覆在光固化槽内一层材料需要1毫升为例，定量给予1.3毫升)，然后通过刮刀装置将这1.3毫升全部朝左刮动，会有1毫升的膏状材料会被刮动到光固化槽内，多余的0.3毫升则会被刮动到集料槽内，通过集料槽收集，然后刮刀回复到原位，光固化机构启动工作，对处在光固化槽内的膏状材料所需打印层的位置进行光固化。然后光固化槽朝下移动一层材料厚度的高度，然后给料机构继续给料，刮刀装置移动，如此循环，实现膏状材料层层的堆积、打印，使得打印出的模型得以按照设计的层厚层层进行光固化堆积打印，从而实现低流动性膏状材料的精确3D打印。在本实施例中，通过定量给料槽和给料机构的设置及配合，打印模型需要多少材料就定量通过刮刀给予需要的材料量，基本上一次打印膏状材料可以按需要进行制备，不会像传统的SLA需要几十升甚至上百升材料，最少20毫升材料都能够进行3D打印，这样能够有效的大幅减少材料的制备，从而减少花费，节省开发人员的开发成本，而且因为可以精准给料，使得换料和准备时间大幅缩短，从而提高开发的效率。

参见图1～6所示，所述打印平台中部设有一通槽10，所述通槽内移动设有一托板26，所述托板顶部与所述通槽之间构成所述光固化槽，其中，托板与通槽内壁之间密封连接，这样膏状物料掉落在托板上面，即光固化槽内的时候，膏状材料不会朝下滴落漏出；所述打印平台下方设有带动所述托板在所述通槽内上下移动的竖向驱动组件，3D打印过程中所述托板沿着所述通槽朝下移动。

所述竖向驱动组件包括电机11、竖向导杆12及竖向丝杆组件13，所述电机驱动所述竖向丝杆组件转动，所述托板的下方侧部与所述竖向导杆移动相连，且所述托板的下方侧部与所述竖向丝杆组件转动，所述竖向丝杆组件转动时，带动所述托板沿着所述竖向导杆上下移动。其中，竖向丝杆组件采用竖向滚珠丝杆或者竖向螺杆。

在本实施例中，采用竖向驱动组件驱动托板进行上下移动，而且3D打印过程中，托板沿着通槽朝下移动，为下沉式的打印方式，相对于常规的SLA打印机来说，减少用料，降低成本，而且打印精度也比较高，相对于常见的提拉式来说，不需要克服拔膜力，不需要良好的材料流动性(提拉式的需要材料具备良好的流动性，否则不能打印)，其打印合格的成功率高，寿命长，能够打印的材料也更广。同时，采用电机以及丝杠组件的方式，其移动稳定，精度也高，从而保证产品的打印质量。

参见图1所示，所述给料机构包括料桶14及给料输送泵15，所述给料输送泵经管路将所述料桶与所述定量给料槽相连，所述给料输送泵将所述料桶内的膏状物料定量输送于所述定量给料槽内。

在本实施例中，料桶用于膏状材料的存储，其内的膏状材料则会通过给料输送泵以定量的方式经过管路输送到定量给料槽内，这样能够防止膏状材料的浪费，降低打印成本。

参见图1、3～6所示，所述定量给料槽为顶部开口且上大下小的喇叭型结构，所述定量给料槽的底部设有料孔16，所述给料机构经管路与所述料孔相连，所述定量给料槽的顶部与所述打印平台的顶面齐平设置。料桶经过给料输送泵通过管路和料孔连接。

所述刮刀装置包括刮刀17及驱动所述刮刀横向移动的横向驱动机构，所述刮刀的底面抵于所述打印平台的顶面上。

在本实施例中，由于膏状材料为低流动性的材料，因此，将定量给料槽设置为上大下小的喇叭型结构，初始状态下，膏状材料会先充满定量给料槽，使得膏状材料的顶面会和打印平台的顶面齐平，未进行材料刮动的时候，刮刀会处在定量给料槽的右侧，然后给料输送泵将膏状材料从下方的料孔挤入到定量给料槽之后，超出的部分会溢出定量槽顶部，并且处在刮刀的左侧，其中，打印平台的前侧及后侧会设置限位板24，刮刀的前端及后端分别和两侧的限位板接触，限位板与光固化槽之间的距离也比较小，使得膏状材料只会处在刮刀的左侧，而且由于膏状材料还具备流动性，正常情况下，其尽可能的平铺在定量给料槽的上方，并且朝向左侧的打印平台流动，然后刮刀朝左移动，将超出定量给料槽高度的膏状材料都朝左刮动，在刮刀经过光固化槽上方的过程中，膏状材料会被刮动到光固化槽内，而且膏状材料的顶部会和打印平台齐平，后续光固化机构进行光固化即可，实现一层材料的光固化，如此循环固化，实现3D打印。

参见图1、3～6所示，所述横向驱动机构包括横向滑轨18、横向电机19及横向丝杠组件20，所述横向滑轨设置于所述打印平台的两侧，所述刮刀的端部滑动设置于所述横向滑轨上，所述横向丝杠组件的两端与所述机架转动连接，所述横向电机驱动所述横向丝杠组件转动，所述横向丝杠组件与所述刮刀转动相连，所述横向丝杠组件转动时，带动所述刮刀在所述横向滑轨上面移动，使所述刮刀在所述定量给料槽与所述集料槽之间往复移动。其中，横向丝杠组件为横向螺杆或者横向滚珠丝杆。

在本实施例中，通过横向电机及横向丝杠组件的设置，从而带动刮刀横向移动，而且精密、稳定的移动。

参见图1～5所示，所述刮刀内设有一腔体21，所述刮刀的底部一侧设有朝上倾斜的导向面22，所述导向面朝向所述集料槽方向倾斜设置，所述刮刀的底部沿着所述刮刀的延伸方向间隔设有多组与所述腔体连通的微孔23，所述微孔的旁侧与所述导向面相连通，所述刮刀上设有负压孔25将所述腔体与外部的负压机构相连。

经所述负压孔给予所述腔体负压时，所述微孔产生微负压将膏状物料均匀的吸附于所述倾斜面上。

在本实施例中，通过腔体以及微孔的设置，利用外部的负压装置和负压孔进行连接，给予负压，其中，微孔的尺寸会小于膏状材料的粒径，这样微孔会产生负压，将膏状材料吸附到刮刀的导向面上，使得刮刀移动的时候，刮刀的移动方向一直都有膏状材料，使膏状材料能够被刮平，从而保证光固化槽内的材料和打印平台齐平，不会出现产品打印之后某个地方缺损的情况，保证打印精度及质量。其中，微孔将一些膏状材料吸附在导向面和打印平台之间，这样刮刀移动的时候，其移动方向一直都会有材料，用以保证材料的平整性。

其中，所述集料槽可拆卸的安装于所述打印平台的一端。这样在集料槽收集到一定多余的膏状材料之后，将装有膏状材料的集料槽取走，更换一个空置的集料槽，并将膏状材料重新加入到料桶内进行使用，提高材料的利用率，降低成本。

Claims (10)

1.一种膏状材料的3D打印设备，其具有控制系统，还包括机架、设置于机架上的打印平台、光固化机构、给料机构、光固化槽及刮刀装置，所述光固化槽设置于所述打印平台中部，所述光固化机构设置于所述光固化槽的正上方，所述刮刀装置横向移动设置于所述打印平台上，其特征在于：

所述光固化槽通过下沉方式竖向移动安装于所述打印平台中部；

所述打印平台的一侧设有定量给料槽，所述打印平台的另一侧设有集料槽，所述给料机构经管路与所述定量给料槽相连，并给予所述定量给料槽提供膏状物料，所述刮刀装置在所述定量给料槽与所述集料槽之间往复移动，将所述定量给料槽内的膏状物料刮于所述打印平台上的光固化槽内，并将多余膏状物料刮动于所述集料槽内。

2.根据权利要求1所述的膏状材料的3D打印设备，其特征在于：所述打印平台中部设有一通槽，所述通槽内移动设有一托板，所述托板顶部与所述通槽之间构成所述光固化槽；所述打印平台下方设有带动所述托板在所述通槽内上下移动的竖向驱动组件，3D打印过程中所述托板沿着所述通槽朝下移动。

3.根据权利要求2所述的膏状材料的3D打印设备，其特征在于：所述竖向驱动组件包括电机、竖向导杆及竖向丝杆组件，所述电机驱动所述竖向丝杆组件转动，所述托板的下方侧部与所述竖向导杆移动相连，且所述托板的下方侧部与所述竖向丝杆组件转动，所述竖向丝杆组件转动时，带动所述托板沿着所述竖向导杆上下移动。

4.根据权利要求1所述的膏状材料的3D打印设备，其特征在于：所述给料机构包括料桶及给料输送泵，所述给料输送泵经管路将所述料桶与所述定量给料槽相连，所述给料输送泵将所述料桶内的膏状物料定量输送于所述定量给料槽内。

5.根据权利要求1所述的膏状材料的3D打印设备，其特征在于：所述定量给料槽为顶部开口且上大下小的喇叭型结构，所述定量给料槽的底部设有料孔，所述给料机构经管路与所述料孔相连，所述定量给料槽的顶部与所述打印平台的顶面齐平设置。

6.根据权利要求1所述的膏状材料的3D打印设备，其特征在于：所述刮刀装置包括刮刀及驱动所述刮刀横向移动的横向驱动机构，所述刮刀的底面抵于所述打印平台的顶面上。

7.根据权利要求6所述的膏状材料的3D打印设备，其特征在于：所述横向驱动机构包括横向滑轨、横向电机及横向丝杠组件，所述横向滑轨设置于所述打印平台的两侧，所述刮刀的端部滑动设置于所述横向滑轨上，所述横向丝杠组件的两端与所述机架转动连接，所述横向电机驱动所述横向丝杠组件转动，所述横向丝杠组件与所述刮刀转动相连，所述横向丝杠组件转动时，带动所述刮刀在所述横向滑轨上面移动，使所述刮刀在所述定量给料槽与所述集料槽之间往复移动。

8.根据权利要求6所述的膏状材料的3D打印设备，其特征在于：所述刮刀内设有一腔体，所述刮刀的底部一侧设有朝上倾斜的导向面，所述导向面朝向所述集料槽方向倾斜设置，所述刮刀的底部沿着所述刮刀的延伸方向间隔设有多组与所述腔体连通的微孔，所述微孔的旁侧与所述导向面相连通，所述刮刀上设有负压孔将所述腔体与外部的负压机构相连。

9.根据权利要求8所述的膏状材料的3D打印设备，其特征在于：经所述负压孔给予所述腔体负压时，所述微孔产生微负压将膏状物料均匀的吸附于所述倾斜面上。

10.根据权利要求1所述的膏状材料的3D打印设备，其特征在于：所述集料槽可拆卸的安装于所述打印平台的一端。

Images