一种具有循环加热装置的3D打印机的制作方法

本实用新型涉及3D打印机产品技术领域，特指一种具有循环加热装置的3D打印机。

背景技术：
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3D打印机在这几年得到飞速的发展，现有3D打印机在工作前首先需要利用计算机进行建模，然后将建成的三维模型进行分层的“切片”处理，然后自下而上逐层“打印”每层切片，从而最终形成与所建模型相同的3D产品。

这种3D打印机也叫热熔材料喷涂打印，其工作原理与传统的喷墨打印机原理类似，所不同的是，这种3D打印机所使用的“墨水”为一种热熔材料，比如热熔蜡、热熔胶。通过打印机构将熔融的热熔材料喷涂在打印平台上，进行逐层的“打印”，当热熔材料被喷涂出来后，其将迅速的固化。经过不断的逐层“打印”，最终形成所需要的三维物体。这种三维打印技术相对来说制作工艺简单，并且随着三维机械臂的发展，技术已经成熟。

这种热熔材料喷涂打印3D打印机为了提高打印质量，对打印的环境温度具有一定的要求。我们知道，热熔材料3D打印机打印时是一层一层的完成，每层喷涂材料与前面一层喷涂材料是通过材料自身的热熔性固化成一个整体的。如果材料固化的速度过快，当开始打印第二层喷涂材料时，第一层喷涂材料已经完全固化，这样就会导致两层材料之间没有完全固化成一个整体，这将导致最终成型的产品结构强度不够，容易破裂。为了避免这个问题，就需要令打印头将热熔材料喷涂在打印平台上以后，该材料在固化的过程不能太快。而材料的固化自身温度直接相关，所以目前解决这一问题的方案就是：对打印平台进行加热，即在打印平台上设置一个电加热元件，通过该电加热元件产生热量来保持打印平台上的被打印材料的问题，令被打印喷涂的材料层保持在一定温度下，以便于喷涂的材料层之间可以实现固化为一个整体。

但是上述方案也存在一个问题：当打印的3D对象高度较低时，打印平台的热量还能有效传递到被打印的对象上。但是随着被打印对象的高度逐渐升高，热量的传导效率下降，每打印一层材料，其获得的热量就会下降。而打印头打印时只能与最上面一层材料接触。所以针对打印高度较高的对象时，这种对打印平台进行加热的方式并不能完全克服固化不充分、打印对象强度不够的问题，但是如果提高打印平台的温度，就会导致被打印的材料层熔融，无法进行固化而出现坍塌或变形的问题。同时，采用对打印平台进行加热时，由于打印平台的热量只能通过第一层打印材料传导，而通常打印材料所采用的都是导热率不高的塑胶产品，打印平台的热量很难向上传递到较高的材料层中，其热量很多直接发散到周边的空气中，或者通过打印机本身传导到外部，造成热量的浪费。如果能将这些热量收集起来，用于对打印对象中较高的区域进行加热，或者用来提升整个打印环境的温度，则可以进一步提升打印质量。

技术实现要素：
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本实用新型所要解决的技术问题就在于克服现有技术的不足，提供一种具有循环加热装置的3D打印机。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了下述技术方案：该具有循环加热装置的3D打印机包括：打印机本体，该打印机本体具有一个腔体，于腔体下方设置有用于打印的承载平台，用于打印的打印头位于打印平台上方，所述的打印机本体还具有加热元件以及一空气循环装置，通过该空气循环装置驱动腔体内空气循环流动，将加热元件产生的热量循环传导至腔体内。

进一步而言，上述技术方案中，所述的空气循环装置包括有风扇，通过风扇驱动腔体内的气流流动。

进一步而言，上述技术方案中，所述空气循环装置还包括有过滤器，该过滤器位于风扇的进风端，循环进入风扇中的空气经过过滤器过滤杂质。

进一步而言，上述技术方案中，所述的加热元件集成在打印平台上，通过加热元件对打印平台进行加热，再通过空气循环装置将打印平台产生的热量循环发散到腔体内。

进一步而言，上述技术方案中，所述的打印平台安装在打印机本体的底座上，底座内形成有第二腔体，所述的空气循环装置安装在该第二腔体内，于底座上开设有连通腔体和第二腔体的进风口和出风口，腔体内的空气经过进风口进入第二腔体内，经过空气循环装置后，再由出风口重新返回至腔体内。

进一步而言，上述技术方案中，所述底座与打印机本体之间采用可拆卸安装方式。

进一步而言，上述技术方案中，所述空气循环装置包括：风扇和过滤器；所述第二腔体的进风口和出风口分别位于底座的两侧，第二腔体内通过一隔板分隔成两个区域，其中一个区域与进风口连通，另一个区域与出风口连通；两区域之间通过隔板上的孔洞连通；所述的风扇位于与出风口连通的区域内，所述的过滤器固定在隔板上，或者所述的过滤器内嵌于隔板上。

进一步而言，上述技术方案中，所述的加热元件集成在风扇中，通过风扇直接吹出热风。

进一步而言，上述技术方案中，所述的过滤器集成在风扇上，对进入风扇内的空气进行过滤。

进一步而言，上述技术方案中，所述的打印平台安装在打印机本体的底座上，底座内形成有第二腔体，所述的空气循环装置安装在该第二腔体内，于底座上开设有连通腔体和第二腔体的进风口和出风口，腔体内的空气经过进风口进入第二腔体内，经过空气循环装置后，再由出风口重新返回至腔体内。

本实用新型上述技术方案后，相对于现有的产品，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型设置有空气循环装置，通过空气循环装置将加热元件产生的热量在打印机腔体内进行不断的循环，从而对整个打印环境的问题进行加热，这些热量将直接对打印对象的上部进行保温，从而确保打印对象在层与层固化时，可以固化为一个整体，防止快速固化产生的不良。

2、本实用新型无需增加新的热源，对原有的热源热量进行利用，有效利用热量。

3、本实用新型的打印机底座与打印机本体之间采用的是可拆卸方式装配，这样当打印完成后，可以将整个底座由打印机本体下方取出，这样不仅便于将打印对象取出，同时还可以便于对打印平台进行清洁。

4、本实用新型设置了过滤器，可以将空气中的热熔胶颗粒物、以及加热时产生的气味过滤，从而起到防止空气污染的功效。过滤器也可采用可替换时的装配结构，当过滤器达到使用寿命后，可对其进行更换，而无需更换整个打印凭条。

5、本实用新型设置了过滤器，可以将空气中的热熔胶颗粒物、以及加热时产生的气味过滤，从而起到防止空气污染的功效。

附图说明：

图1是本实用新型实施例一的立体图；

图2是本实用新型实施例一的内部结构立体图；

图3是本实用新型实施例一中底座部分的立体图；

图4是本实用新型实施例一的内部结构示意图；

图5是本实用新型实施例二的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。

见图1-图4所示，这是本实用新型的实施例一。

本实施例一包括：打印机本体10。本实施例中打印机本体10采用的三角机械臂(Delta Robot)，这种机械手臂一般具有3-4个自由度，可以实现在X/Y/Z方向上的运行，以及绕Z轴方向的旋转。该三角机械臂作为已经成熟使用的技术被记载于许多的专利文献中，见专利公告号为US 8621953B2、US 20120103124A1、US20120171383A1、20130049261A1的美国专利文献，其均提出了基于这种机械臂的相关技术方案。这种机械臂相对于一般的水平移动三维机械臂具有速度快，精度高的优点。

打印机本体10具有一个外壳，三角机械臂作为驱动打印头3的驱动机构位于外壳构成的腔体1内部。在打印头3的下方为打印机本体10的底座5。在底座5上对应打印头3下方的设置有一个用于承载被打印对象的打印平台2。该打印平台2内部设置有电加热元件。该电加热元件可以采用电热丝、电热片等元件。加热元件可以通过设置在底座5上的调温旋钮7实现。

本实用新型可以将加热元件产生的热量发散到整个腔体1内，从而确保整个打印环境的温度处于一个合理的区间，确保打印用热熔材料实现良好的固化并固为一个整体。

本实用新型通过一空气循环装置4实现腔体1内加热循环的。即通过该空气循环装置4驱动腔体1内空气循环流动，将加热元件产生的热量循环传导至腔体1内。

本实施例一中空气循环装置4是通过风扇41实现对气流的驱动，即该空气循环装置4包括有风扇41，通过风扇41驱动腔体1内的气流流动，气流沿打印平台2的上下区域经过时，由于打印平台2内部通过加热元件加热，所以其热量将辐射到周边空气，当气流经过时，热空气被带走，从而实现腔体1内空气流动，实现对腔体1内环境温度的提升。

另外，由于采用热熔胶作为打印材料，热熔胶在打印头3内被融化，然后通过打印头3喷涂出来。熔融的原料会向空气中挥发颗粒物，并产生可能令人体不适的气味，如果不对这些颗粒物进行清理，其会逐渐附着在风扇41的扇叶上，对加重扇叶的负载。同时，这些颗粒物、气味也会对人体造成伤害，并污染环境，所以本实施例中空气循环装置4还设置有一个过滤器42。安装时，将该过滤器42位于风扇41的进风端，循环进入风扇41中的空气经过过滤器42过滤颗粒物等杂质。

结合图4、图5所示，本实施例一可采用的具体结构如下：

所述的打印平台2安装在打印机本体10的底座5上，底座5内形成有第二腔体51，打印平台2与底座5的表面之间还形成有一定的安装间隙21。

所述的空气循环装置4安装在该第二腔体51内，于底座5上开设有连通腔体1和第二腔体51的进风口52和出风口53，腔体1内的空气经过进风口52进入第二腔体51内，经过空气循环装置4后，再由出风口53以及安装间隙21重新返回至腔体1内。

所述空气循环装置4包括：风扇41和过滤器42；所述第二腔体51的进风口52和出风口53分别位于底座5的两侧，第二腔体51内通过一隔板54分隔成两个区域，其中一个区域501与进风口52连通，另一个区域502与出风口53连通；两区域之间通过隔板54上的孔洞连通；所述的风扇41位于与出风口53连通的区域内，所述的过滤器42固定在隔板54上。

工作时，加热元件开始加热，打印平台2被加热，风扇41开启，气流按照图4中箭头的方向流动。通过风扇41产生的吸力，腔体1内的空气由进风口52进入到区域501内，然后经过过滤器42、隔板54，进入区域502内的风扇41。经过风扇51后，气流被吹过打印平台2西方的第二腔体51所在空间，由于打印平台2通过加热元件被加热，其向周围辐射热量，这些热量将随着气流向出风口53以及打印平台21周围的安装间隙21流出，气流由出风口53以及安装间隙21吹出后，利用热空气上升的原理将向上运行，同时在进风口52的吸力下，再次返回进风口52。热空气流动过程中，将对整个腔体1的环境温度进行加热，如果是打印过程中，热空气将同时对被打印对象进行加热。

本实施例一中，为了便于操作，底座5与打印机本体10之间采用了可拆卸的安装方式，参见图2-4所示，底座5被设计成一个整体，打印平台2、空气循环装置4均被集成在底座5内。底座5与打印机本体10之间采用一种抽屉式结构。当打印完成后，可将整个底座5由打印机本体10底部抽出，这样不仅便于取下已经完成的打印对象，并且也有利于对打印平台2进行清洁。

上述实施例一中，通过设置隔板54，将过滤器42安装在隔板54上，所以需要在隔板54上开设孔洞。其也可以直接将过滤器42与隔板54制作成一个整体。为了便于更换过滤器42，过滤器42或者连同隔板54与底座5之间采用可拆卸的安装方式，通常采用抽拉式的抽屉式结构，将过滤器42或者连同隔板54由底座5内抽出，更换新的过滤器42，这样就无需对整个底座5进行更换。

见图5所示，这是本实用新型的另实施例二，本实施例二中机械臂采用X/Y/Z三维轴向的正交机械臂，例如本发明人所申请专利号为：201320343090.5的中国实用新型专利，其公开了“一种多功能3D打印机”中就采用了这种结构的机械臂，该机械臂主要可以在X/Y方向移动的平台，以及可以在Z方向移动的打印头组合构成。这种机械臂在许多自动化设备中也经常被常用，其原理相对简单，根据三维空间中任意坐标就可以确定X,Y,Z方向上的移动量，从而就可以确定机械臂的移动距离。本实施例二其他部分结构与实施例一的结构相同，这里不再一一赘述，与实施例一不同的是：本实施例二中，将过滤器42内嵌于隔板54中。

上述两个实施例中，均是将加热元件设置在打印平台2内，根据实际的使用需求，也可以将加热元件与空气循环装置4结合成一个成立，即将风扇41、过滤板42和加热元件结合在一起，形成一个空气循环装置4，形成一个类似吹风机的装置。空气仍由进风口52进入第二腔体51内，然后经过过滤器42后，经过风扇41，在经过被加热元件(例如电热网)，空气经过加热元件后形成热气流，热气流由出风口52进入腔体1内，对整个腔体1的环境温度进行加热，同时也对工作平台2进行加热。另外，根据需要也可将过滤器42与风扇41结合在一起，即将过滤器42直接设置在风扇41的进风口位置处或者出风口位置处，对流入或流出风扇1的空气进行过滤。

当然，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并非来限制本实用新型实施范围，凡依本实用新型申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。