一种3D打印装置及系统的制作方法

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印装置及系统。

背景技术：

3D打印机又称三维打印机，是一种利用快速成形技术，以数字模型文件为基础，采用金属或非金属材料制成的待成型粉末，将平铺好的待成型粉末逐层熔化/融化，然后固化堆积成型来构造三维的实体的打印设备。随着3D打印技术的快速发展，3D打印机在产品制造业获得了广泛的应用。

现有的3D打印机在打印时喷头喷洒的打印原料由于需要一段时间凝固，导致打印原料飞散，一方面影响打印效果，使得打印的物体成型效果较差，另一方面，飞散的打印原料不仅会增加打印成本，还会污染环境，用户体验较差。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种3D打印装置及系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种3D打印装置，包括工作台、打印平台、打印喷头、加热管、储料罐和机械手臂。

所述工作台上设有开口，所述打印平台设置在所述工作台内，且所述打印平台位于所述开口下方，所述打印喷头置于所述工作台内，并位于所述打印平台的上方，存储有打印原料的所述储料罐设置在所述工作台的上方，且所述储料罐的出料口与所述加热管的上端连通，所述加热管的下端穿过所述开口伸入所述工作台内，所述打印喷头设置在所述加热管的下端，并与所述加热管连通，所述打印喷头可随着所述加热管一同运动；所述机械手臂与所述加热管连接，并驱动所述加热管带动所述打印喷头三维运动，打印原料从所述储料罐进入加热管后从所述印喷头喷出，并完成3D打印。

本发明的有益效果是：本发明的3D打印装置，在工作台内部完成打印，避免了打印原料飞散而造成打印原料浪费和环境污染的缺陷，使得3D打印的物体成型效果较好，有利于保护环境，节省打印成本。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：所述打印平台设置在所述工作台的中部，所述打印平台与所述工作台的底部之间设有升降组件，且所述升降组件可以驱动所述打印平台上升或下降。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述升降组件可以在打印之前或打印结束后驱动所述打印平台上升至所述工作台的开口处，便于打印前对所述打印品台进行清洗，并方便在打印结束后取放打印物体，同时还可以调整所述打印平台的高度，以适应不同高度的打印物体，非常方便。

进一步：所述升降组件包括活塞缸、活塞杆和活塞本体，所述活塞缸设置在所述工作台底部，所述活塞杆下端与所述活塞缸连接，所述活塞本体设置在所述活塞杆的上端，所述打印平台设置在所述活塞本体上，所述活塞缸通过所述活塞杆驱动所述活塞本体带动所述打印平台上升或下降。

上述进一步方案的有益效果是：所述活塞缸通过所述活塞杆驱动所述活塞本体带动所述打印平台上升或下降，可以非常方便的调节所述打印品台的高度，并配合所述机械手臂完成3D打印，灵活设置，可以满足不同尺寸的物体打印。

进一步：所述升降组件的数量为多个，且多个所述升降组件均匀分布在所述打印平台与所述工作台的底部之间的区域内。

上述进一步方案的有益效果是：通过上述方式可以使得多个所述升降组件更加均匀地支撑所述打印平台，使得打印平台在打印过程中更加平稳，避免由于所述打印平台出现晃动而引起打印出现偏差，确保打印质量精准。

进一步：还包括恒温装置，所述恒温装置设置在所述打印平台内，并对所述打印平台进行恒温加热。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述恒温装置可以使得所述打印平台周围的环境温度恒定在设定的温度范围内，加快所述打印喷头喷出的打印原料的凝固速度，避免喷出的打印材料成型时间过长而使得打印层的层与层之间由于温度不同而出现分层现象，导致打印出来的物体强度较低的技术缺陷，进一步确保打印物体的质量。

进一步：所述加热管包括第一进料管、电热管和第二进料管，所述第一进料管的上端与所述储料罐的出料口连通，下端通过内部中空的所述电热管与所述第二进料管的上端连通，所述电热管的管壁内设有加热丝，并对进入所述电热管内的打印原料进行加热，所述第二进料管的下端与所述打印喷头连通；所述机械手臂的一端与所述电热管连接，并驱动所述电热管连同第一进料管、第二进料管和打印喷头一同运动。

上述进一步方案的有益效果是：通过上述方式可以使得所述储料罐内的打印原料依次经过所述第一进料管、电热管和第二进料管，并在所述电热管中加热成熔融状态后到达所述打印喷头，顺利实现3D打印。

进一步：所述第一进料管和第二进料管的内壁为光滑面，所述电热管的内壁为粗糙面。

上述进一步方案的有益效果是：通过上述方式可以使得所述储料罐内的打印原料快速穿过所述第一进料管后进入所述电热管，在延长所述打印原料停留在所述电热管中的时间，使得打印原料能够在所述加热管充分加热至熔融状态，然后快速穿过所述第二进料管后进入所述打印喷头并喷出，使得打印原料喷洒更加均匀，提高打印物体的质量，使得打印物体表面更加光滑，美观。

进一步：还包括隔热绝缘垫，所述隔热绝缘垫包覆设置在所述电热管的外表面，所述机械手臂的一端通过所述隔热绝缘垫与所述电热管连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述隔热绝缘垫一方面可以尽可能的减少所述电热管内的热量散失，另一方面可以起到绝缘的作用，防止电热管出现漏电现象，确保打印装置的工作安全性。

进一步：所述加热管上设有调节所述加热管内打印原料下料速度的电动阀。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述电动阀可以调节所述加热管内打印原料的下料速度，从而实现对整个打印装置的更好的控制，以满足不同的打印要求。

进一步：所述工作台底部四周设有滚轮。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置滚轮可以方便整个所述3D打印装置移动，方便在实际中进行转移，降低人工劳动强度。

本发明还提供了一种3D打印系统，包括控制器和所述的3D打印装置，所述控制器分别与所述机械手臂、恒温装置、电热管和电动阀电连接。

本发明的一种3D打印系统，通过所述控制器可以分别对所述机械手臂、恒温装置、电热管和电动阀进行预先参数设置，并根据预设参数对机械手臂、恒温装置、电热管和电动阀进行实时控制，确保打印精度和打印质量，智能化程度较高。

附图说明

图1为本发明的一种3D打印装置结构示意图；

图2为本发明的一种3D打印系统结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、工作台，2、打印平台，3、打印喷头，4、加热管，5、储料罐，6、机械手臂，7、升降组件，8、电动阀；

11、开口，41、第一进料管，42、电热管，43、第二进料管，71、活塞缸，72、活塞杆，73、活塞本体；

101,控制器，102、3D打印装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种3D打印装置，包括工作台1、打印平台2、打印喷头3、加热管4、储料罐5和机械手臂6。

所述工作台1上设有开口11，所述打印平台2设置在所述工作台1内，且所述打印平台2位于所述开口11下方，所述打印喷头3置于所述工作台1内，并位于所述打印平台2的上方，存储有打印原料的所述储料罐5设置在所述工作台1的上方，且所述储料罐5的出料口与所述加热管4的上端连通，所述加热管4的下端穿过所述开口11伸入所述工作台1内，所述打印喷头3设置在所述加热管4的下端，并与所述加热管4连通，所述打印喷头3可随着所述加热管4一同运动；所述机械手臂6与所述加热管4连接，并驱动所述加热管4带动所述打印喷头3三维运动，打印原料从所述储料罐5进入加热管4后从所述印喷头3喷出，并完成3D打印。

需要说明的是，本发明中，所述机械手臂6可以驱动所述加热管4带动所述打印喷头3在三维空间内运动，从而可以通过所述打印喷头3喷射打印原料实现3D打印。实际中，所述机械手臂6可以采用现有机器人，或者其他三维控制器。

本发明实施例中，所述打印平台2设置在所述工作台1的中部，所述打印平台2与所述工作台1的底部之间设有升降组件7，且所述升降组件7可以驱动所述打印平台1上升或下降。通过所述升降组件7可以在打印之前或打印结束后驱动所述打印平台1上升至所述工作台1的开口处，便于打印前对所述打印品台进行清洗，并方便在打印结束后取放打印物体，同时还可以调整所述打印平台的高度，以适应不同高度的打印物体，非常方便。

优选地，作为本发明的一个实施例，所述升降组件7包括活塞缸71、活塞杆72和活塞本体73，所述活塞缸71设置在所述工作台1底部，所述活塞杆72下端与所述活塞缸71连接，所述活塞本体73设置在所述活塞杆72的上端，所述打印平台2设置在所述活塞本体73上，所述活塞缸71通过所述活塞杆72驱动所述活塞本体73带动所述打印平台2上升或下降。所述活塞缸71通过所述活塞杆72驱动所述活塞本体73带动所述打印平台2上升或下降，可以非常方便的调节所述打印品台1的高度，并配合所述机械手臂6完成3D打印，灵活设置，可以满足不同尺寸的物体打印。

优选地，作为本发明的一个实施例，所述升降组件7的数量为多个，且多个所述升降组件7均匀分布在所述打印平台2与所述工作台1的底部之间的区域内。通过上述方式可以使得多个所述升降组件7更加均匀地支撑所述打印平台2，使得打印平台2在打印过程中更加平稳，避免由于所述打印平台2出现晃动而引起打印出现偏差，确保打印质量精准。

优选地，作为本发明的一个实施例，3D打印装置还包括恒温装置，所述恒温装置设置在所述打印平台2内，并对所述打印平台2进行恒温加热。通过所述恒温装置可以使得所述打印平台周围的环境温度恒定在设定的温度范围内，加快所述打印喷头3喷出的打印原料的凝固速度，避免喷出的打印材料成型时间过长而使得打印层的层与层之间由于温度不同而出现分层现象，导致打印出来的物体强度较低的技术缺陷，进一步确保打印物体的质量。

本发明的实施例中，所述加热管4包括第一进料管41、电热管42和第二进料管43，所述第一进料管41的上端与所述储料罐5的出料口连通，下端通过内部中空的所述电热管42与所述第二进料管43的上端连通，所述电热管42的管壁内设有加热丝，并对进入所述电热管42内的打印原料进行加热，所述第二进料管43的下端与所述打印喷头3连通；所述机械手臂6的一端与所述电热管42连接，并驱动所述电热管42连同第一进料管41、第二进料管43和打印喷头3一同运动。通过上述方式可以使得所述储料罐5内的打印原料依次经过所述第一进料管41、电热管42和第二进料管43，并在所述电热管42中加热成熔融状态后到达所述打印喷头5，顺利实现3D打印。

优选地，作为本发明的一个实施例，所述第一进料管41和第二进料管43的内壁为光滑面，所述电热管42的内壁为粗糙面。通过上述方式可以使得所述储料罐5内的打印原料快速穿过所述第一进料管41后进入所述电热管42，在延长所述打印原料停留在所述电热管42中的时间，使得打印原料能够在所述加热管4充分加热至熔融状态，然后快速穿过所述第二进料管42后进入所述打印喷头5并喷出，使得打印原料喷洒更加均匀，提高打印物体的质量，使得打印物体表面更加光滑，美观。

可以理解的是，为了通过驱动所述电热管42连同第一进料管41、第二进料管43和打印喷头3一同运动，所述第一进料管41、电热管42和第二进料管43均采用硬质材料，且所述电热管42需要采用耐高温材料，比如所述第一进料管41和第二进料管43采用PVC硬质管，所述电热管42采用不锈钢管或紫铜管等等。

优选地，作为本发明的一个实施例，3D打印装置还包括隔热绝缘垫，所述隔热绝缘垫包覆设置在所述电热管42的外表面，所述机械手臂6的一端通过所述隔热绝缘垫与所述电热管42连接。通过所述隔热绝缘垫一方面可以尽可能的减少所述电热管42内的热量散失，另一方面可以起到绝缘的作用，防止电热管42出现漏电现象，确保打印装置的工作安全性。

优选地，作为本发明的一个实施例，所述加热管4上设有调节所述加热管4内打印原料下料速度的电动阀8。通过所述电动阀8可以调节所述加热管4内打印原料的下料速度，从而实现对整个打印装置的更好的控制，以满足不同的打印要求。如图1所示，所述电动阀8优选设置在所述第一进料管41上，这里可以更合理的控制进入所述电热管42内的打印原料的量。当然也可以设置在所述第二进料管3上，这里不做任何限定。

本发明的实施例中，所述工作台1底部四周设有滚轮(图中未示出)。通过设置滚轮可以方便整个所述3D打印装置移动，方便在实际中进行转移，降低人工劳动强度。

本发明的3D打印装置，在工作台内部完成打印，避免了打印原料飞散而造成打印原料浪费和环境污染的缺陷，使得3D打印的物体成型效果较好，有利于保护环境，节省打印成本。

如图2所示，本发明还提供了一种3D打印系统，包括控制器101和所述的3D打印装置102，所述控制器101分别与所述机械手臂6、恒温装置、电热管42和电动阀8电连接。

本发明的一种3D打印系统，通过所述控制器101可以分别对所述机械手臂6、恒温装置、电热管42和电动阀8进行预先参数设置，并根据预设参数对机械手臂6、恒温装置、电热管42和电动阀8进行实时控制，确保打印精度和打印质量，智能化程度较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。