一种三维打印机的制作方法
专利摘要:本发明公开了一体框架的内部设有同步带,所述同步带上设有并联驱动机构,所述并联驱动机构的下端设有双喷定程封闭送丝系统,所述双喷定程封闭送丝系统的下端设有效应器,所述效应器的下端连接有打印喷头,所述一体框架的内底端设有热床,所述热床位于打印喷头的正下方,所述一体框架的上端设有耗材,所述一体框架的内部设有集成控制器。该三维打印机刚度大、结构稳定、自由度高、消除传统3D打印的阶梯效应、打印成品力学性能优异,且易于维护,能够弥补现有市场上3D打印的缺陷,应用范围广。
专利说明:一种三维打印机 技术领域 本发明涉及三维打印机技术领域,尤其涉及一种三维打印机。 背景技术 3D打印机,即快速成型技术的一种机器,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,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。常常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型或者用于一些产品的直接制造,意味着这项技术正在普及。所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,之所以通俗地称其为“打印机”是参照普通打印机的技术原理,因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。 但是现有3D打印机存在的打印精度不高、成品表面有明显的阶梯效应、在特定方向上的力学性能较差、难以制造复杂的曲线和曲面等问题,且不易维护,造成使用成本增加。 发明内容 1.要解决的技术问题 本发明的目的是为了解决现有3D打印机存在的打印精度不高、成品表面有明显的阶梯效应、在特定方向上的力学性能较差、难以制造复杂的曲线和曲面等,且不易维护,造成使用成本增加的问题,而提出的一种三维打印机。 2.技术方案 为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案: 一种三维打印机,包括一体框架,所述一体框架的内部设有同步带,所述同步带上设有并联驱动机构,所述并联驱动机构的下端设有双喷定程封闭送丝系统,所述双喷定程封闭送丝系统的下端设有效应器,所述效应器的下端连接有打印喷头,所述一体框架的内底端设有热床,所述热床位于打印喷头的正下方,所述一体框架的上端设有耗材,所述一体框架的内部设有集成控制器。 优选地,所述并联驱动机构包括三组直线导轨模组、碳纤维连杆、动平台、铰链与喉管,所述直线导轨模组的一端连接有滑块,所述直线导轨模组的另一端与碳纤维连杆转动连接,所述碳纤维连杆远离直线导轨模组的一端与动平台相连控制,所述滑块的上端连接有同步带金属件,所述同步带金属件固定在同步带上,所述铰链套接在碳纤维连杆上,所述喉管位于动平台的内部中心位置。 优选地,所述一体框架包括热床支架、三相步进电机、惰轮与同步轮,所述热床之间固定在一体框架的下端,所述三相步进电机为三组,所述三相步进电机的输出轴与同步轮之间通过联轴器固定连接,所述同步轮与惰轮相互啮合,所述三相步进电机的外侧壁上设有L型固定支架,所述L型固定支架的外侧壁上设有将三相步进电机固定在其内部的锁紧螺钉,所述L型固定之间通过螺栓固定在一体框架的内侧。 优选地,所述双喷定程封闭送丝系统包括两组送丝机构,所述送丝机构包括球铰链与步进电机,所述步进电机的输出轴末端固定连接有小齿轮,所述小齿轮上固定连接有杠杆,所述杠杆上套设有弹簧,所述杠杆远离小齿轮的一端固定连接有球铰链,所述球铰链远离杠杆的一端铰接有轴承,所述小齿轮与耗材贴紧。 优选地,所述效应器包括加热铝块、散热鳍片、导热管与两个风扇,所述散热鳍片的下端与加热铝块固定连接,所述散热鳍片的上端与导热管一体成型,两个所述风扇分别固定在散热鳍片的两侧,且风扇倾斜放置。 优选地,所述热床包括热床加热板、热床铝板与传热管,所述传热管的一端外接电源,所述传热管的另一端与热床加热板电性连接,所述热床铝板固定在热床加热板的上端,且热床铝板采用圆型结构。 优选地,所述集成控制器内设有主板、LCD触摸屏与USB数据传输接口,所述主板采用Megatronics2.0控制,所述主板包含一个Atmega2560芯片、54路数字输入与输出口、15路模拟输出、4路UART路口、一个16MHz晶体振荡器、256K运行空间、一个ICSP header与一个复位按钮,所述主板的输出端分别与LCD触摸屏、USB数据传输接口的输入端双向电性连接。 优选地,所述打印喷头包括挤出头与喷嘴,所述挤出头与喷嘴均采用黄铜材质,所述挤出头与效应器之间螺纹连接,所述喷嘴与挤出头之间采用可拆卸式管螺纹连接。 3.有益效果 相比于现有技术,本发明的优点在于: (1)本发明中,通过双喷定程封闭送丝系统内部的两个小齿轮通过步进电机控制,由集中控制器处理信息数据并发送给步进电机,控制不同耗材的输送行程,通过杠杆压缩弹簧,压紧另一侧的小轴承使耗材贴紧小齿轮,通过小齿轮的摩擦力迫使耗材向下移动,另外两个惰轮保证耗材绷紧,不会打结,各个机构采用钣金件进行全封闭式连接,通过钣金轴孔径内部走线结构,以及步进电机控制与耗材线路进行合理布置,步进电机走线通过骑马卡进行线路的固定,保证线路走线清晰明了。 (2)在并联驱动机构中的每个碳纤维杆,均是采用直线滑轨滑块连接,通过同步带控制动平台与打印喷头的X轴、Y轴、Z轴方向移动,另外动平台通过集中控制器的数据算法和装有测平传感的位置信息保证动平台及打印喷头打印运行精度,所述的主板采用开源主板Megatronics2.0控制,其Megatronics自带一块Atmega2560芯片,256K的运行空间,运行频率为16Mhz,USB接口转换芯片为FT232R,固件可使用arduino IDE上传,能控制并联三维打印机所有系统,集中控制器通过锁紧螺栓与一体框架固定连接。 (3)效应器的加热铝块采用耐高温的铝合金材料制成,通过加热铝块其中的24V加热棒加热耗材至融化,并通过打印喷头挤出进行打印,加热铝块的加热元件涂有耐热的硅树脂胶水材料保护加热元件,加热铝块上端管身采用聚醚醚酮耐热塑料制成,防止加热端热量传递使塑料过早融化堵塞管道,内部喉管采用不锈钢内衬特氟龙制成,能耐高温且耗材不易粘结,打印喷头的挤出头通过可拆卸式管螺纹连接保证了更换的便捷,也保证了密封性,通过散热鳍片进行导热,侧面的两个风扇通过侧导流通道同时对所有热端部件和打印模型进行实时冷却,增加散热效率,提高打印精度和模型质量。 (4)一体框架内部的三组高精度三相步进电机和三组同步轮,分别控制三组同步带进行不同位移,三相步进电机的固定方式采用L型固定支架,电机侧端用螺钉拧紧,下端用螺栓支承方式固定电机,可以有效防止电机震动,提高精度,LCD触摸屏和USB数据传输接口通过与主板连接,可以直接在打印机上进行简单操作和数据传输。 (5)热床的热床加热板通过四个螺栓锁紧,通用夹子夹住,进行打印,热床加热板采用的玻璃材质,实现高弹性模量、热稳定性好、可以确保热床整体平度始终保持一致,且表面光滑、不会磨损、易于清理、导热系数好。 附图说明 图1为本发明提出的一种三维打印机的结构示意图; 图2为本发明提出的一种三维打印机的内部结构示意图; 图3为本发明提出的一种三维打印机的效应器结构示意图; 图4为本发明提出的一种三维打印机的热床结构示意图。 图中:1并联驱动机构,101直线导轨模组,102碳纤维连杆,103动平台,104铰链,105喉管,2一体框架,201热床支架,202三相步进电机,203惰轮,204同步轮,205主板,206LCD触摸屏,207USB数据传输接口,3双喷定程封闭送丝系统,301送丝机构,302球铰链,4效应器,401加热铝块,402风扇,403散热鳍片,404导热管,5热床,501热床加热板,502热床铝板,503传热管,6打印喷头,7同步带,8耗材,9集成控制器。 具体实施方式 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述,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发明的限制。 实施例1: 参照图1-4,本发明提供了一种技术方案:一种三维打印机,包括一体框架2,一体框架2的内部设有同步带7,同步带7上设有并联驱动机构1,并联驱动机构1的下端设有双喷定程封闭送丝系统3,双喷定程封闭送丝系统3的下端设有效应器4,效应器4的下端连接有打印喷头6,一体框架2的内底端设有热床5,热床5位于打印喷头6的正下方,一体框架2的上端设有耗材8,一体框架2的内部设有集成控制器9。 本发明中一种优选实施方式:并联驱动机构1包括三组直线导轨模组101、碳纤维连杆102、动平台103、铰链104与喉管105,直线导轨模组101的一端连接有滑块,直线导轨模组101的另一端与碳纤维连杆102转动连接,碳纤维连杆102远离直线导轨模组101的一端与动平台103相连控制,滑块的上端连接有同步带金属件,同步带金属件固定在同步带7上,铰链104套接在碳纤维连杆102上,喉管105位于动平台103的内部中心位置,每个碳纤维杆102,均是采用直线滑轨滑块连接,通过同步带7控制动平台103与打印喷头6的X轴、Y轴、Z轴方向移动,另外动平台103通过集中控制器9的数据算法和装有测平传感的位置信息保证动平台103及打印喷头6打印运行精度。 本发明的一种优选实施方式:一体框架2包括热床支架201、三相步进电机202、惰轮203与同步轮204,热床之间201固定在一体框架2的下端,三相步进电机202为三组,三相步进电机202的输出轴与同步轮204之间通过联轴器固定连接,同步轮204与惰轮203相互啮合,三相步进电机202的外侧壁上设有L型固定支架,L型固定支架的外侧壁上设有将三相步进电机202固定在其内部的锁紧螺钉,L型固定之间通过螺栓固定在一体框架2的内侧,三组高精度三相步进电机202和三组同步轮204,分别控制三组同步带7进行不同位移,三相步进电机202的固定方式采用L型固定支架,电机侧端用螺钉拧紧,下端用螺栓支承方式固定电机,可以有效防止电机震动,提高精度。 本发明的一种优选实施方式:双喷定程封闭送丝系统3包括两组送丝机构301,送丝机构301包括球铰链302与步进电机,步进电机的输出轴末端固定连接有小齿轮,小齿轮上固定连接有杠杆,杠杆上套设有弹簧,杠杆远离小齿轮的一端固定连接有球铰链302,球铰链302远离杠杆的一端铰接有轴承,小齿轮与耗材贴紧,两个小齿轮通过步进电机控制,由集中控制器9处理信息数据并发送给步进电机,控制不同耗材8的输送行程,通过杠杆压缩弹簧,压紧另一侧的小轴承使耗材8贴紧小齿轮,通过小齿轮的摩擦力迫使耗材8向下移动,另外两个惰轮203保证耗材8绷紧,不会打结,各个机构采用钣金件进行全封闭式连接,通过钣金轴孔径内部走线结构,以及步进电机控制与耗材8线路进行合理布置,步进电机走线通过骑马卡进行线路的固定,保证线路走线清晰明了。 本发明的一种优选实施方式:效应器4包括加热铝块401、散热鳍片403、导热管404与两个风扇402,散热鳍片403的下端与加热铝块401固定连接,散热鳍片403的上端与导热管404一体成型,两个风扇402分别固定在散热鳍片403的两侧,且风扇402倾斜放置,效应器4的加热铝块401采用耐高温的铝合金材料制成,通过加热铝块401其中的24V加热棒加热耗材8至融化,并通过打印喷头6挤出进行打印,加热铝块401的加热元件涂有耐热的硅树脂胶水材料保护加热元件,加热铝块401上端管身采用聚醚醚酮耐热塑料制成,防止加热端热量传递使塑料过早融化堵塞管道,内部喉管105采用不锈钢内衬特氟龙制成,能耐高温且耗材不易粘结,通过散热鳍片403进行导热,侧面的两个风扇402通过侧导流通道同时对所有热端部件和打印模型进行实时冷却,增加散热效率,提高打印精度和模型质量。 本发明的一种优选实施方式:热床5包括热床加热板501、热床铝板502与传热管503,传热管503的一端外接电源,传热管503的另一端与热床加热板501电性连接,热床铝板502固定在热床加热板501的上端,且热床铝板502采用圆型结构,热床加热板501通过四个螺栓锁紧,通用夹子夹住,进行打印,热床加热板501采用的玻璃材质,实现高弹性模量、热稳定性好、可以确保热床5整体平度始终保持一致,且表面光滑、不会磨损、易于清理、导热系数好。 本发明的一种优选实施方式:集成控制器9内设有主板205、LCD触摸屏206与USB数据传输接口207,主板205采用Megatronics2.0控制,主板205包含一个Atmega2560芯片、54路数字输入与输出口、15路模拟输出、4路UART路口、一个16MHz晶体振荡器、256K运行空间、一个ICSP header与一个复位按钮,主板205的输出端分别与LCD触摸屏206、USB数据传输接口207的输入端双向电性连接,运行频率为16Mhz,USB接口转换芯片为FT232R,固件可使用arduino IDE上传,能控制并联三维打印机所有系统,LCD触摸屏206和USB数据传输接口207通过与主板205连接,可以直接在打印机上进行简单操作和数据传输。 本发明的一种优选实施方式:打印喷头6包括挤出头与喷嘴,挤出头与喷嘴均采用黄铜材质,挤出头与效应器4之间螺纹连接,喷嘴与挤出头之间采用可拆卸式管螺纹连接,打印喷头6的挤出头通过可拆卸式管螺纹连接保证了更换的便捷,也保证了密封性。 本发明中,通过双喷定程封闭送丝系统3内部的两个小齿轮通过步进电机控制,由集中控制器9处理信息数据并发送给步进电机,控制不同耗材8的输送行程,通过杠杆压缩弹簧,压紧另一侧的小轴承使耗材8贴紧小齿轮,通过小齿轮的摩擦力迫使耗材8向下移动,另外两个惰轮203保证耗材8绷紧,不会打结,各个机构采用钣金件进行全封闭式连接,通过钣金轴孔径内部走线结构,以及步进电机控制与耗材8线路进行合理布置,步进电机走线通过骑马卡进行线路的固定,保证线路走线清晰明了,在并联驱动机构1中的每个碳纤维杆102,均是采用直线滑轨滑块连接,通过同步带7控制动平台103与打印喷头6的X轴、Y轴、Z轴方向移动,另外动平台103通过集中控制器9的数据算法和装有测平传感的位置信息保证动平台103及打印喷头6打印运行精度,所述的主板205采用开源主板Megatronics2.0控制,其Megatronics自带一块Atmega2560芯片,256K的运行空间,运行频率为16Mhz,USB接口转换芯片为FT232R,固件可使用arduino IDE上传,能控制并联三维打印机所有系统,集中控制器9通过锁紧螺栓与一体框架2固定连接,效应器4的加热铝块401采用耐高温的铝合金材料制成,通过加热铝块401其中的24V加热棒加热耗材8至融化,并通过打印喷头6挤出进行打印,加热铝块401的加热元件涂有耐热的硅树脂胶水材料保护加热元件,加热铝块401上端管身采用聚醚醚酮耐热塑料制成,防止加热端热量传递使塑料过早融化堵塞管道,内部喉管105采用不锈钢内衬特氟龙制成,能耐高温且耗材不易粘结,打印喷头6的挤出头通过可拆卸式管螺纹连接保证了更换的便捷,也保证了密封性,通过散热鳍片403进行导热,侧面的两个风扇402通过侧导流通道同时对所有热端部件和打印模型进行实时冷却,增加散热效率,提高打印精度和模型质量,一体框架2内部的组高精度三相步进电机202和三组同步轮204,分别控制三组同步带7进行不同位移,三相步进电机202的固定方式采用L型固定支架,电机侧端用螺钉拧紧,下端用螺栓支承方式固定电机,可以有效防止电机震动,提高精度,LCD触摸屏206和USB数据传输接口207通过与主板205连接,可以直接在打印机上进行简单操作和数据传输,热床5的热床加热板501通过四个螺栓锁紧,通用夹子夹住,进行打印,热床加热板501采用的玻璃材质,实现高弹性模量、热稳定性好、可以确保热床5整体平度始终保持一致,且表面光滑、不会磨损、易于清理、导热系数好。该三维打印机刚度大、结构稳定、自由度高、消除传统3D打印的阶梯效应、打印成品力学性能优异,且易于维护,能够弥补现有市场上3D打印的缺陷,应用范围广。 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求:
1.一种三维打印机,包括一体框架(2),其特征在于:所述一体框架(2)的内部设有同步带(7),所述同步带(7)上设有并联驱动机构(1),所述并联驱动机构(1)的下端设有双喷定程封闭送丝系统(3),所述双喷定程封闭送丝系统(3)的下端设有效应器(4),所述效应器(4)的下端连接有打印喷头(6),所述一体框架(2)的内底端设有热床(5),所述热床(5)位于打印喷头(6)的正下方,所述一体框架(2)的上端设有耗材(8),所述一体框架(2)的内部设有集成控制器(9)。
2.根据权利要求1所述的一种三维打印机,其特征在于:所述并联驱动机构(1)包括三组直线导轨模组(101)、碳纤维连杆(102)、动平台(103)、铰链(104)与喉管(105),所述直线导轨模组(101)的一端连接有滑块,所述直线导轨模组(101)的另一端与碳纤维连杆(102)转动连接,所述碳纤维连杆(102)远离直线导轨模组(101)的一端与动平台(103)相连控制,所述滑块的上端连接有同步带金属件,所述同步带金属件固定在同步带(7)上,所述铰链(104)套接在碳纤维连杆(102)上,所述喉管(105)位于动平台(103)的内部中心位置。
3.根据权利要求1所述的一种三维打印机,其特征在于:所述一体框架(2)包括热床支架(201)、三相步进电机(202)、惰轮(203)与同步轮(204),所述热床之间(201)固定在一体框架(2)的下端,所述三相步进电机(202)为三组,所述三相步进电机(202)的输出轴与同步轮(204)之间通过联轴器固定连接,所述同步轮(204)与惰轮(203)相互啮合,所述三相步进电机(202)的外侧壁上设有L型固定支架,所述L型固定支架的外侧壁上设有将三相步进电机(202)固定在其内部的锁紧螺钉,所述L型固定之间通过螺栓固定在一体框架(2)的内侧。
4.根据权利要求1所述的一种三维打印机,其特征在于:所述双喷定程封闭送丝系统(3)包括两组送丝机构(301),所述送丝机构(301)包括球铰链(302)与步进电机,所述步进电机的输出轴末端固定连接有小齿轮,所述小齿轮上固定连接有杠杆,所述杠杆上套设有弹簧,所述杠杆远离小齿轮的一端固定连接有球铰链(302),所述球铰链(302)远离杠杆的一端铰接有轴承,所述小齿轮与耗材贴紧。
5.根据权利要求1所述的一种三维打印机,其特征在于:所述效应器(4)包括加热铝块(401)、散热鳍片(403)、导热管(404)与两个风扇(402),所述散热鳍片(403)的下端与加热铝块(401)固定连接,所述散热鳍片(403)的上端与导热管(404)一体成型,两个所述风扇(402)分别固定在散热鳍片(403)的两侧,且风扇(402)倾斜放置。
6.根据权利要求1所述的一种三维打印机,其特征在于:所述热床(5)包括热床加热板(501)、热床铝板(502)与传热管(503),所述传热管(503)的一端外接电源,所述传热管(503)的另一端与热床加热板(501)电性连接,所述热床铝板(502)固定在热床加热板(501)的上端,且热床铝板(502)采用圆型结构。
7.根据权利要求1所述的一种三维打印机,其特征在于:所述集成控制器(9)内设有主板(205)、LCD触摸屏(206)与USB数据传输接口(207),所述主板(205)采用Megatronics2.0控制,所述主板(205)包含一个Atmega2560芯片、54路数字输入与输出口、15路模拟输出、4路UART路口、一个16MHz晶体振荡器、256K运行空间、一个ICSP header与一个复位按钮,所述主板(205)的输出端分别与LCD触摸屏(206)、USB数据传输接口(207)的输入端双向电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种三维打印机,其特征在于,所述打印喷头(6)包括挤出头与喷嘴,所述挤出头与喷嘴均采用黄铜材质,所述挤出头与效应器(4)之间螺纹连接,所述喷嘴与挤出头之间采用可拆卸式管螺纹连接。
公开号:CN110539486
申请号:CN201910851069.8A
发明人:朱彤彤
拥有者:宁波智能制造技术研究院有限公司
申请日:2019-09-10
公开日:2019-12-06
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