一种铸造式3d打印的制造方法
【专利摘要】本实用适用于3D打印机领域，提供一种铸造式3D打印机，所述3D打印机包括：3D传动机构、Z轴平台和控制器；所述Z轴平台固定在所述3D传动机构的端部，所述Z轴平台包括：金属或塑胶熔炼炉；所述金属或塑胶熔炼炉包括：进料装置、炉体、电动阀、定量输出泵和喷嘴；其中，所述炉体，用于熔炼所述3D打印机的打印耗材；所述控制器，用于控制3D传动机构的传动、控制所述加热层的温度和控制所述定量输出泵的流量。本实用提供的技术方案具有打印速度快的优点。
【专利说明】一种铸造式3D打印机
【技术领域】
[0001]本实用属于3D打印机领域，尤其涉及一种铸造式3D打印机。
【背景技术】
[0002]3D打印是当今获得快速发展的一种新型加工技术，特别适合各种个性化加工和单 件小批量加工。3D打印技术一般采用分层打印的原理实现，即将所需要打印的3D模型分解 为薄片，通过控制平面定位系统，每次打印一个薄片，然后将高度提升一个台阶，打印下一 个薄片，通过反复打印薄片，最终形成完整的3D外形。
[0003]通常的3D打印技术包括以下几种:激光烧结、激光感光技术、熔丝制造等。激光烧 结的3D打印技术是通过激光高速加热，使粉末冶金材料熔化并成型，激光感光技术是使光 敏材料固化成型。塑料熔丝制造是采用塑料丝进行热粘接技术，通过反复加热缠绕的塑料 丝，并使之粘接在一起，成型为所需的形状。
[0004]然而，目前所采用以上技术的3D打印机产品均存在着各种问题。比如表面分辨率 低，通常都是在零点几毫米，同时适应的材料品种较少，打印范围较窄，适用面不广，以及加 工速度较慢，另外有些受成本因素的制约价格较高等等。
_5] 实用内容
[0006]本实用实施例的目的在于提供一种铸造式3D打印机，旨在解决现有的技术方案 容易出现加工速度慢，适用范围窄的问题。
[0007]本实用实施例是这样实现的，一种铸造式3D打印机，所述3D打印机包括:
[0008]3D传动机构、Z轴平台和控制器；
[0009]所述Z轴平台固定在所述3D传动机构的端部，所述Z轴平台包括:金属或塑胶熔 炼炉；所述金属或塑胶熔炼炉包括:
[0010]进料装置、炉体、电动阀、定量输出泵和喷嘴；其中，所述炉体，用于熔炼所述3D打 印机的打印耗材；
[0011]所述控制器，用于控制3D传动机构的传动、控制所述加热层的温度和控制所述定
量输出泵的流量。
[0012]可选的，所述3D传动机构包括-X轴传动机构、Y轴传动机构、Z轴传动机构和Z轴 伸出杆；
[0013]其中所述X轴传动机构固定在Y轴传动机构上，且所述X轴传动机构能在Y轴传 动机构上沿Y轴方向移动；
[0014]所述Z轴传动机构固定在X轴传动机构上，且所述Z轴传动机构能在X轴传动机 构上沿X轴方向移动；
[0015]所述Z轴伸出杆的一端固定在所述Z轴传动机构上，所述Z轴伸出杆的另一端固 定所述Z轴平台，且所述Z轴伸出杆能在所述Z轴传动机构上沿Z轴方向移动。
[0016]可选的，所述所述3D传动机构包括:
[0017]Z轴传动机构和在所述Z轴传送机构上下移动的极坐标摇臂机构；[0018]所述极坐标摇臂机构包括:第一电机、第二电机、第一摆杆、第二摆杆；其中，所述第一电机和所述第二电机均固定在所述第一摆杆上；所述第一电机控制所述第一摆杆在XY轴平面转动，所述第二电机控制所述第二摆杆在XY轴平面转动；所述第二摆杆的一端固定所述Z轴平台，所述第二摆杆的另一端与所述第一摆杆的一端旋转连接。
[0019]可选的，所述Z轴平台还包括:端面二次加工部件和侧面二次加工部件，其中，所述端面二次加工部件，用于对所述3D打印机打印的物体的XY轴平面加工，所述侧面二次加工部件，用于对所述3D打印机打印的物体的YZ轴平面加工。
[0020]可选的，所述3D打印机包括:键盘接口、计算机接口或网络接口。
[0021]在本实用实施例中，本实用提供的技术方案提供一种铸造式3D打印机，其具有打印速度快，适用范围广的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本实用实施例一提供的金属或塑胶熔炼炉的立体结构图；
[0023]图2是本实用实施例二提供的塑胶熔炼炉的剖面图；
[0024]图3是本实用实施例一提供的三轴联动方式的3D打印机结构图；
[0025]图4是本实用实施例一提供的Z轴控制+平面内的极坐标控制方式的3D打印机结构图；
[0026]图5是本实用实施例一提供的Z轴平台的第一立体图；
[0027]图6是本实用实施例一提供的Z轴平台的第二立体图。
【具体实施方式】
[0028]为了使本实用的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用，并不用于限定本实用。
[0029]实施例一
[0030]本实施例提供一种铸造式3D打印机，该铸造式3D打印机如图3、图4所示，其中，图3为三轴联动方式的3D打印机，图4为竖直方向上的Z轴控制+平面内的极坐标控制方式。如图3所示，铸造式3D打印机的3D传动机构包括:X轴传动机构301、Y轴传动机构302、Z轴传动机构303和Z轴伸出杆304 ；
[0031]其中X轴传动机构301固定在Y轴传动机构302上，且X轴传动机构301能在Y轴传动机构302上沿Y轴方向移动；
[0032]Z轴传动机构303固定在X轴传动机构上，且所述Z轴传动机构303能在X轴传动机构301上沿X轴方向移动；
[0033]Z轴伸出杆304的一端固定在Z轴传动机构303上，Z轴伸出杆304的另一端固定Z轴平台108，且Z轴伸出杆304能在所述Z轴传动机构303上沿Z轴方向移动。
[0034]如图4所示，铸造式3D打印机的3D传动机构包括:Z轴传动机构401和在Z轴传送机构401上下移动的极坐标摇臂机构402 ;需要说明的是,如图4所示的Z轴传动机构403与图3中的Z轴传动机构无论是结构还是连接关系均不同，所以虽说名称相同，但是采用不同的附图标记。[0035]极坐标摇臂机构402包括:第一电机、第二电机、第一摆杆、第二摆杆；其中，所述 第一电机和所述第二电机均固定在所述第一摆杆上；所述第一电机控制所述第一摆杆在 XY轴平面转动，所述第二电机控制所述第二摆杆在XY轴平面转动；所述第二摆杆的一端固 定Z轴平台108，所述第二摆杆的另一端与所述第一摆杆的一端旋转连接。
[0036]可选的，上述Z轴平台的立体图如图5、图6所示，还包括:端面二次加工部件501 和侧面二次加工部件601，其中，端面二次加工部件501，用于对所述3D打印机打印的物体 的XY轴平面加工，侧面二次加工部件601，用于对所述3D打印机打印的物体的YZ轴平面加 工。
[0037]控制器(图中未画出)，用于控制3D传动机构的传动、控制所述加热层的温度和控 制所述定量输出泵的流量。
[0038]控制器控制以下部分:三坐标或者Z轴+极坐标的电机控制、熔炼炉的温度控制、 各种极限位置的检测和控制、加工位置的温度控制。
[0039]极限位置包括三坐标或者Z轴+极坐标的极限位置、熔炼炉内料位的极限位置。熔 炼炉内料位的极限位置即料位的最高位与料位的最低位。
[0040]加工的位置须做准确的温度控制。因在打印过程中，三D打印模型在层与层之间 需要良好的温度过渡，以保证材料以熔融方式紧密结合，同时在端面以及侧面的加工时，需 要将其冷却至一个合适的温度，保证材料的最佳加工状态。
[0041]系统为了更好的操作、输入以及显示，本三D打印机设计了键盘接口、计算机接口 或网络接口，同时设计了图形显示界面以及灯光显示。
[0042]Z轴平台108包括:金属或塑胶熔炼炉；金属或塑胶熔炼炉如图1所示，包括:
[0043]进料装置101、炉体102、电动阀103、定量输出泵104和喷嘴105 ;其中，炉体102， 用于熔炼所述3D打印机的打印耗材。
[0044]炉体102储存打印所需的材料,并加热到一定的温度,使之成为流体。根据使用材 料的不同采用不同的加热层结构。金属熔炼炉可以为电炉，也可以采用反射炉或者电弧炉 结构。塑料熔炼炉一般为外部电热加热，其具体结构可以参见实施例二的描述。
[0045]材料熔炼炉设计有温度采集控制系统和材料料位控制系统。材料熔炼炉的上部设 有自动进料装置。材料熔炼炉的下部设置有电动阀门和定量输出泵，根据需要定量输出。
[0046]采用本实用提供的3D打印机可适应更多的打印材料种类，提高了加工精度、打印 的速度和生产效率，同时降低了成本，因此可适和广泛推广以及产业化。
[0047]实施例二
[0048]本实施例提供一种塑胶熔炼炉，塑胶熔炼炉如图2所示，包括:进料装置101、炉体 102、电动阀103、定量输出泵104和喷嘴105 ；
[0049]其中，所述炉体102由内向外依次为:腔体1021、主体层1022、绝缘导热层1023、 加热层1024和绝缘隔热层1025 ;上述腔体1021具体可以为装原料的空间。
[0050]其中绝缘隔热层1025是为了防止加热层直接裸露在空气中会使部分热量散发到 空气中，另外，加热层裸露在空气中也容易烫伤用户。绝缘的目的是为了防止漏电。
[0051]进料装置101设置在炉体102的顶部，进料装置101与腔体1021连通；
[0052]电动阀103设置在炉体102的底部，电动阀103的一侧与腔体1021连通，另一侧 与定量输出泵104连通，定量输出泵104的底部设置有喷嘴105。该电动阀门可以控制腔体的原料是否流入到定量输出泵104，即电动阀门打开，则腔体1021的原料可以通过电动阀流入到定量输出泵104，电动阀门关闭，则腔体1021的原料不可以通过电动阀流入到定量输出泵104。
[0053]本实用提供的金属或塑胶熔炼炉的工作原理为，当为工作状态时，原料从进料装置101进入腔体1021，然后加热层1024开始加热，绝缘导热层1023将加热层1024的热量传导给主体层1022，主体层1022随着温度升高，将腔体内的原料加热成液态；此时如需要打印，电动阀103打开，液态原料就经过电动阀103到定量输出泵104，定量输出泵104将液态原料通过喷嘴送出，这样就可以实现3D打印，因为本实用提供的金属或塑胶熔炼炉中液体原料更加均匀，所以其能够避免台阶效应，另外，直接用液态的原料打印也能够更快的提高打印速度。
[0054]可选的，上述炉体102还包括:冷却散热层1016，冷却散热层1016设置在绝缘隔热层1025的外侧。增加此冷却散热层1016是为了防止绝缘散热层1015的散热效果不好，所以增加一个冷却散热层1016加快散热，上述冷却散热层可以采用冷却水来进行散热，当然也可以采用绝缘油来进行散热。
[0055]可选的，上述金属或塑胶熔炼炉还包括:设在在炉体102外侧的驱动系统106和设置在腔体1021内的搅拌器107 ;其中驱动系统106可以驱动搅拌器107转动。
[0056]可选的，上述搅拌器107的外部设置有多个鳍条1071，其中多个鳍条1071可以均匀分布在搅拌器107的外部。增加搅拌器和在搅拌器上设置鳍条均可以启到均匀搅拌原料的作用。
[0057]可选的，上述加热层1024还设置有温度传感器1029。该温度传感器1029用于检测加热层1024的温度。
[0058]实施例三
[0059]本实施例提供如实施例一所示的铸造式3D打印机的打印方法，该方法包括:首先，3D打印机的系统上电后，根据极限开关的位置，使整个系统回到系统控制的原点位置。其次，系统根据所使用的材料，对金属或塑胶熔炼炉进行控制，当其达到工作要求后，进入打印状态。然后，系统输入待打印的三D图形的轮廓，以相对较小的流量，打印出三D图形一层的轮廓。而该层轮廓所围成的范围内，系统则以大流量浇注整层，此时三D部件的一整层浇注完毕。当浇注一层完成后，系统通过热场控制使该层的上表面温度控制在适合二次加工的温度，采用端面加工部件对其进行加工。待端面加工完成之后，系统控制二次加工装置的侧面加工部件对本层的外轮廓进行侧面加工。不断重复以上动作，加工新的一层，直至待加工部件全部加工完成。
[0060]以上所述仅为本实用的较佳实施例而已，并不用以限制本实用，凡在本实用的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种铸造式3D打印机，其特征在于，所述3D打印机包括: 3D传动机构、Z轴平台和控制器； 所述Z轴平台固定在所述3D传动机构的端部，所述Z轴平台包括:金属或塑胶熔炼炉；所述金属或塑胶熔炼炉包括: 进料装置、炉体、电动阀、定量输出泵和喷嘴；其中，所述炉体，用于熔炼所述3D打印机的打印耗材； 所述控制器，用于控制3D传动机构的传动、控制所述加热层的温度和控制所述定量输出泵的流量。
2.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述3D传动机构包括:X轴传动机构、Y轴传动机构、Z轴传动机构和Z轴伸出杆； 其中所述X轴传动机构固定在Y轴传动机构上，且所述X轴传动机构能在Y轴传动机构上沿Y轴方向移动； 所述Z轴传动机构固定在X轴传动机构上,且所述Z轴传动机构能在X轴传动机构上沿X轴方向移动； 所述Z轴伸出杆的一端固定在所述Z轴传动机构上，所述Z轴伸出杆的另一端固定所述Z轴平台，且所述Z轴伸出杆能在所述Z轴传动机构上沿Z轴方向移动。
3.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述所述3D传动机构包括: Z轴传动机构和在所述Z轴传送机构上下移动的极坐标摇臂机构； 所述极坐标摇臂机构包括:第一电机、第二电机、第一摆杆、第二摆杆；其中，所述第一电机和所述第二电机均固定在所述第一摆杆上；所述第一电机控制所述第一摆杆在XY轴平面转动，所述第二电机控制所述第二摆杆在XY轴平面转动；所述第二摆杆的一端固定所述Z轴平台，所述第二摆杆的另一端与所述第一摆杆的一端旋转连接。
4.根据权利要求1一3任一所述的3D打印机，其特征在于，所述Z轴平台还包括:端面二次加工部件和侧面二次加工部件，其中，所述端面二次加工部件，用于对所述3D打印机打印的物体的XY轴平面加工，所述侧面二次加工部件，用于对所述3D打印机打印的物体的YZ轴平面加工。
5.根据权利要求1一3任一所述的3D打印机，其特征在于，所述3D打印机包括:键盘接口、计算机接口或网络接口。
【文档编号】B22F3/115GK203418116SQ201320332026
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年6月8日 优先权日:2013年6月8日
【发明者】王奉瑾 申请人:王奉瑾