一种新型3DP打印机及其铺砂打印方法与流程

本发明涉及铸造砂型的3dp打印技术，特别涉及一种新型3dp打印机及其铺砂打印方法。

背景技术：

现有技术中，砂型3dp打印设备普遍存在打印效率低、时间成本高、铺砂器和打印头高速运行时稳定性差等问题，不能完全满足生产需要。存在这一问题的主要原因在于常规的砂型打印设备在铺砂过程中铺砂器既要震动又要高速运动，而打印头在全程打印的过程中既要保证高精度又要保证高速运动，这样对整个运动系统的稳定性要求就特别高。为了保证能达到所需要的稳定性，各方面成本无形中就会大幅增加。

现有技术中，专利号为：wo2016030405和cn105710294a的发明专利说明书中的用于3dp打印的设备中，铺砂设备和打印设备都是出于高速运行状态，铺砂器在高速运动的同时进行铺砂，每铺一层砂，打印头在高速运行的状态下打印一层，就这样不停地重复进行铺砂和打印，对铺砂设备和打印设备的精度及稳定性要求很高，另外铺砂时打印机构是处于等待状态的，打印的时候铺砂设备也是处于等待状态的，这样相互等待严重影响打印机的工作效率。上述3d打印设备在工作时，打印头和铺砂器处于高速运行状态。而打印头高速运动时存在如下缺点：打印头本身对喷墨精度要求高，打印头高速运动的情况下，一边高速运动一边喷墨，理论上墨滴是竖直向下运动的，但是由于打印头本身高速运动会带着墨滴高速运动，这样就会出现打印头甩墨的现象，影响打印精度，另外常规打印机打印头的安装采用的方式为悬挂式，打印头悬挂在8米多长的横梁上，高速运动时容易出现摆动现象，影响精度。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中3dp铺砂打印设备的铺砂和打印头边工作边移动导致设备稳定性和打印精度差的问题提供一种工作箱移动，打印头和铺砂器固定的新型3dp铺砂打印设备，以提高设备整体的稳定性和打印精度。

本发明的目的是这样实现的，一种新型3dp打印机，包括固定设置的打印头和铺砂器，所述打印头和铺砂器的下方设有沿导轨往复移动的工作箱，所述打印头的打印宽度和铺砂器的铺砂宽度相同并且平行设置，所述工作箱往复移动并经过打印头和铺砂器下方时，打印头和铺砂器分别对工作箱上的铺砂打印区域进行铺砂和打印。

本发明的3dp打印机工作中，保持铺砂器和打印头相对静止状态，工作箱始终处于匀速往复运动状态，当工作箱通过铺砂器和打印头的下方时，铺砂器和打印头分别对经过的铺砂打印区域完成铺砂和打印工作，工作箱往返移动，反复经过铺砂器和打印头的下方，逐层完成工作箱内各层的铺砂和打印工作。相对于现有技术中铺砂打印方式，打印头相对静止，有效防止打印时甩墨问题，从而保证打印精度，并且可以保证关键的铺砂和打印部件的性能，提高设备的稳定性。

为便于实现工作箱往复移动时进行双向铺砂和打印，所述铺砂器设有两组并沿打印头的前后分别平行设置，所述工作箱往复经过铺砂器和打印头的下方时，其中之一的铺砂器与打印头同时工作实现工作箱往复经过时双向铺砂和打印工作。

为便于打印头和铺砂器的固定安装，所述打印头和铺砂器宽度方向的两侧分别固定设有左框架和右框架，所述打印头固定架设在左框架和右框架上，所述打印头的前方和后方分别平行架设第一铺砂器和第二铺砂器，所述左框架和右框架之间的地面上平行设有导轨，所述工作箱与导轨配合沿导轨往复移动实现在工作箱上设定区域的铺砂打印。

为便于及时向两铺砂器加砂，所述第一铺砂器上设有第一加砂口，第二铺砂器上设有第二加砂口，所述第一加砂口和第二加砂口分别与第一加砂罐和第二加砂罐连接。

为便于加墨，所述打印头上侧外部长度方向的两侧设有两个墨盒。

为便于收集刮砂，所述工作箱沿移动方向的前侧和后侧分别设有砂槽用于承接工作箱上的多余刮砂。

本发明还提供一种采用上述打印机进行3dp铺砂打印的方法，包括如下过程：

首先进行铺砂和打印准备，加砂罐分别向第一铺砂器和第二铺砂器加砂，墨盒向打印头加墨；

然后，驱动工作箱从起始位置沿轨道匀速移动，工作箱经过铺砂器和打印头的下方时，其中首先经过的铺砂器和打印头分别开始铺砂和打印完成一层的铺砂和打印工作，之后工作箱暂停，工作箱内的底板带动铺砂平台下降一个铺砂层高，工作箱返向移动，另一铺砂器和打印头分别开始工作完成该层的铺砂打印工作；如此反复驱动工作箱沿轨道往复移动直至完成3dp铺砂打印工作。

进一步的，上述打印方法中，具体铺砂和打印过程为：当工作箱从起始位置开始沿导轨移动，铺砂打印区域开始经过其中之一的铺砂器下方时，该铺砂器开始铺砂，工作箱继续移动至打印区域经过打印头下方时，打印头开始工作，对相应的打印区域进行打印；当工作箱移动并通过该层铺砂区域的末端后，工作的铺砂器停止铺砂完成该层的铺砂工作，随后打印头停止打印完成该层的打印；工作箱移动至整体通过另一铺砂器后工作箱暂停，工作箱内的底板带动工作台下降一个铺砂层高，工作箱开始反向原速移动，另一铺砂器和打印头分别开始工作完成该层的铺砂打印工作，如此反复完成整箱的铺砂打印工作。

附图说明

图1为本发明的新型3dp打印机的结构示意图。

图2—图5为本发明的新型3dp打印机的工作状态图。

其中，1左框架；2右框架；3第一铺砂器；4第一加砂口；5第二铺砂器；6第二加砂口；7墨盒；8打印头；9第二加砂罐；10第一加砂罐；11工作箱；12导轨；13前砂槽；14后砂槽。

具体实施方式

实施例1

如图1所示为本发明的新型3dp打印机，包括固定设置的打印头8和铺砂器，为便于实现工作箱11往复移动时进行双向铺砂和打印，铺砂器设有两组包括第一铺砂器3和第二铺砂器5分别沿打印头8的前后平行设置，打印头8和铺砂器的下方设有沿导轨12往复移动的工作箱11，打印头8的打印宽度和铺砂器的铺砂宽度相同并且平行设置，工作箱11往复移动并经过打印头8和铺砂器下方时，打印头8和其中之一铺砂器分别对工作箱11上的铺砂打印区域进行铺砂和打印，工作箱往复经过经过打印头和铺砂器下方时实现双向铺砂和打印。

为便于打印头8和铺砂器的固定安装，打印头8和铺砂器宽度方向的两侧分别固定设有左框架1和右框架2，打印头8固定架设在左框架1和右框架上3，打印头8的前方和后方平行架设第一铺砂器3和第二铺砂器5，左框架1和右框架2之间的地面上平行设置两排导轨12，工作箱11与导轨12配合沿导轨往复移动实现在工作箱上设定区域的铺砂打印。

为便于及时向两铺砂器加砂，第一铺砂器3上设有第一加砂口4，第二铺砂器5上设有第二加砂口6，第一加砂口4和第二加砂口6分别与第一加砂罐10和第二加砂罐9连接；为便于加墨，打印头8上侧外部长度方向的两侧设有墨盒7；工作箱13沿移动方向的前侧和后侧分别设有砂槽13用于承接工作箱上的多余刮砂。

本发明的3dp打印机工作中，保持铺砂器和打印头相对静止状态，工作箱11始终处于匀速往复运动状态，当工作箱11通过铺砂器和打印头的下方时，铺砂器和打印头分别对经过的铺砂打印区域进行铺砂和打印工作，工作箱往返移动，反复经过铺砂器和打印头8的下方，实现往返双向铺砂逐层完成工作箱11内各层的铺砂和打印工作。相对于现有技术中铺砂打印方式，打印头相对静止，防止边打印边移动时打印头甩墨问题，从而保证打印精度，并且可以保证关键的铺砂和打印部件的性能，提高设备的稳定性。

实施例2

如图2—图5所示为采用本发明的新型3dp打印机进行铺砂打印的方法，包括如下过程：

首先进行铺砂和打印准备，第一加砂罐10和第二加砂罐9分别向第一铺砂器3和第二铺砂器5加砂，墨盒7向打印头加墨；然后，驱动工作箱11从起始位置开始沿导轨移动，如图2所示，铺砂打印区域开始经过第一铺砂器3下方时，该第一铺砂器3开始铺砂，工作箱11继续移动至打印区域经过打印头8下方时，如图3所示，打印头8开始对下方经过的区域进行打印；此进打印头8和第一铺砂器同时工作，直至工作箱11移动并通过该层铺砂区域的末端后，第一铺砂器停止铺砂完成该层的铺砂工作，随后打印头停止打印完成该层的打印；当工作箱11移动至整体通过第二铺砂器5后，工作箱11暂停，工作箱11内的底板带动工作台下降一个铺砂层高，工作箱11开始反向原速移动，如图4和图5所示，当铺砂区域经过第二铺砂器和打印头下方时分别开始该层的铺砂和打印工作，直至完成本层的铺砂打印，工作箱整体通过第一铺砂器下方后暂停，底板下降一个层高度，工作箱再次返回运动，开始下一层的打印，如此反复完成整箱的铺砂打印工作。

本实施例的上述打印方法，打印头和铺砂器固定不动，工作箱往返运动过程中，实现连续的铺砂和打印，打印头和铺砂器无相互等待时间，打印效率高。工作箱内随着打印层数的增多而逐层下降，但工作箱的移动速度不随重量的变化而变化，从而保持均匀的铺砂和打印，保证打印设备的稳定性和打印的精确性。