浮动料盘机构、浮动成型平台机构以及3D打印设备的制作方法

本实用新型涉及3d打印领域，特别是涉及浮动料盘机构、浮动成型平台机构以及3d打印设备。

背景技术：

3d打印技术是近年兴起的一种先进制造技术，采用累积制造技术实现产品的快速成形，以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，通过打印一层一层的粘合材料来制造三维产品。其中，光固化3d打印技术使用紫外线或其他光束来固化液体的光敏树脂，固化的光敏树脂粘合在成型平台上，通过层层叠加和固化，最终形成产品。

光固化3d打印机在使用时，调平是其中一个核心步骤，即调节成型平台和料盘之间贴紧配合，这样产品成型过程中的第一层才能牢牢的粘在成型平台上，使打印能够层层进行，减小成型件掉落的风险，现有的3d打印机主要采用螺丝调节，人工手动调节的过程较为麻烦且误差较大。此外，由于机械加工和装配的缺陷，成型平台300的打印平面301不可能是真正的水平面，即打印平面301不可能完全与料盘10平行，成型平台300的打印平面301存在一定的平面度误差，因此，在3d打印过程中，成型件顶面(打印的首层)与打印平面301的接触面积会减少，如图1所示，导致存在成型件掉落的风险，特别是在批量打印生产中，打印若干个产品会有一两个掉落，降低了打印成功率。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种浮动料盘机构、浮动成型平台机构以及3d打印设备，降低成型件掉落的风险。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种浮动料盘机构，包括料盘、安装板和压块，压块和安装板之间形成料盘上下浮动的空间，料盘的下方设有弹性组件，弹性组件包括若干导向块和弹性元件，安装板上设有供导向块穿过的导向孔。

作为优选，压块呈l型，料盘的两侧设有凸边，两凸边分别与两压块配合。

作为优选，导向块与料盘的底部的接触面为弧面，或者料盘的底部与导向块的接触面为弧面。

作为优选，弹性组件还包括弹性元件导向柱和浮动板，弹性元件导向柱上端与安装板固定连接，弹性元件导向柱穿过弹性元件和浮动板，弹性元件的上部与浮动板抵接，导向块固定连接于浮动板上。

作为优选，两个以上的弹性元件导向柱穿过一个浮动板，浮动板上安装有两个以上的导向块。

作为优选，弹性元件导向柱包括从上到下设置的螺纹部、穿过弹性元件和浮动板的导向部、以及与弹性元件的底部抵接的凸帽。

作为优选，料盘的底部透明，安装板与料盘对应的位置上设有供光线通过的透光部。

本实用新型还提供一种浮动成型平台机构，包括成型平台、安装板和压块，压块和安装板之间形成成型平台上下浮动的空间，成型平台的上方设有弹性组件，弹性组件包括若干导向块和弹性元件，安装板上设有供导向块穿过的导向孔。

本实用新型还提供一种3d打印设备，包括上述的浮动料盘机构，还包括设于浮动料盘机构上方的成型平台、设于浮动料盘机构下方的光机、以及带动成型平台升降移动的升降机构。

本实用新型还提供一种3d打印设备，包括上述的浮动成型平台机构，还包括设于浮动成型平台机构下方的料盘、光机以及带动浮动成型平台机构升降移动的升降机构。

本实用新型的有益效果：此浮动料盘机构、浮动成型平台机构以及3d打印设备，导向块在弹性元件的弹力作用下与料盘的底部接触，从而料盘可在压块与安装板之间的空间上下浮动，并且在空间上可产生一定的倾斜，打印产品前，先打印弥补层，打印弥补层过程中，成型平台逐渐上升，在弹性组件的作用下，料盘逐渐与成型平台的打印平面分离，由于打印平面存在平面度误差，使得各弹性元件的压缩量不同，因此弥补层各处的打印厚度不同，弥补层的厚度可自适应地变化，以保证弥补层的顶面和打印平面完全贴合，弥补层的底面为水平面，平面度较高，3d打印产品的顶面与弥补层能够充分接触，大大降低产品掉落的风险。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是现有3d打印机打印产品的结构简图；

图2是本实用新型实施例浮动料盘机构的爆炸图；

图3是本实用新型实施例浮动料盘机构的整体结构示意图；

图4是本实用新型实施例浮动料盘机构的正视图；

图5是本实用新型实施例料盘的浮动空间的结构示意图；

图6是图4中浮动料盘机构a-a部分的剖视图；

图7是本实用新型实施例3d打印设备的结构示意图；

图8是本实用新型实施例打印弥补层过程的结构简图；

图8(a)是成型平台下降过程的结构简图；

图8(b)打印平面与料盘的底部贴合的结构简图；

图8(c)开始打印弥补层的结构简图；

图8(d)打印平面与料盘刚好分离的结构简图；

图8(e)弥补层完成打印的结构简图；

图9是压块和料盘配合的另一实施例的结构示意图；

图10是压块和料盘配合的又一实施例的结构示意图；

图11是浮动成型平台机构及其3d打印设备的结构示意图。

具体实施方式

参照图2～图6，本实用新型提供一种浮动料盘机构100，包括料盘10、安装板20和压块30，压块30和安装板20之间形成料盘10上下浮动的空间，如图3和图5所示的浮动空间t，料盘10的下方设有弹性组件，弹性组件包括若干导向块50和弹性元件70，安装板20上设有供导向块50穿过的导向孔21。导向块50在弹性元件70的弹力作用下与料盘10的底部接触，从而料盘10可在压块30与安装板20之间的空间上下浮动，并且在空间上可产生一定的倾斜。

本浮动料盘机构100主要应用于光固化3d打印技术，针对下投影式的打印方式，料盘10中盛放打印耗材，优选为液态的光敏树脂500。弹性元件70可采用弹簧、弹性橡胶或波纹管等，优选为弹簧。

作为优选，压块30呈l型，料盘10的两侧设有凸边11，两凸边11分别与两压块30配合，如图3所示。压块30用于限制料盘10上下浮动的空间，压块30以及料盘10的结构不限于上述形式，作为本实用新型的另一实施例，料盘10的两侧设有凹槽12，压块30部分伸入凹槽12，如图9所示，或者压块30与料盘10的顶部抵接，如图10所示。

作为优选，如图2所示，导向块50与料盘10的底部的接触面为弧面51，从而导向块50与料盘10的接触方式为点接触或线接触，保证料盘10能够朝任意方向倾斜，可选地，弧面51可以为拱形弧面或球形弧面。当然，也可将导向块50的顶面设计成平面，料盘10的底部设置若干向下凸起的弧面，即料盘10的底部与导向块50的接触面为弧面，同样可实现上述效果。

作为优选，弹性组件还包括弹性元件导向柱60和浮动板40，弹性元件导向柱60上端与安装板20固定连接，弹性元件导向柱60穿过弹性元件70和浮动板40，弹性元件70的上部与浮动板40抵接，导向块50固定连接于浮动板40上。弹性元件导向柱60限定弹性元件70的位置，保证弹性元件70的弹性力作用在竖直方向上不倾斜。通过浮动板40将弹性元件70的弹性力传递到导向块50，再由导向块50传递至料盘10，浮动板40、导向块50和料盘10在弹性元件70的作用下上下浮动。

作为优选，两个以上的弹性元件导向柱60穿过一个浮动板40，浮动板40上安装有两个以上的导向块50，以保证两个以上的导向块50能够同步移动，进而保证浮动板40在不受外力(此处外力特指非弹性力)即仅受弹性力的情况下能保持水平。本实施例中，浮动板40呈长条状，浮动板40有两个，分别位于料盘10的两侧凸边11的下方，每个浮动板40上安装两个导向块50，导向块50与凸边11的底部接触，四个导向块50分别位于料盘10的四角位置，导向块50通过安装螺钉42与浮动板40连接。

作为优选，弹性元件导向柱60包括从上到下设置的螺纹部61、导向部62和凸帽63，螺纹部61与安装板20螺纹连接，凸帽63与弹性元件70的底部抵接，导向部62穿过弹性元件70和浮动板40。采用上述结构的弹性元件导向柱60，便于安装和拆卸弹性元件70和浮动板40，且结构紧凑。

本实用新型还提供一种3d打印设备，其中，如图7所示，3d打印设备包括上述的浮动料盘机构100，还包括设于浮动料盘机构100上方的成型平台300、设于浮动料盘机构100下方的光机200、以及带动成型平台300升降移动的升降机构400，该3d打印设备打印产品的方法步骤如下：

a、升降机构400带动成型平台300沿靠近料盘10的方向移动，直至成型平台300的打印平面301与料盘10的底部紧密贴合，弹性元件70处于压缩状态；

b、打印弥补层501：打开光机200，光机200对料盘10底部进行曝光，升降机构400带动成型平台300逐渐上升，在弹性组件作用下，成型平台300的打印平面301与料盘10的底部逐渐分离；

c、打印所需的3d打印产品。

料盘10的底部透明，安装板20与料盘10对应的位置上设有供光线通过的透光部22，光机200提供光源，可采用但不限于dlp投影机、lcd投影机或激光等作为光源。在光机200作用下，光敏树脂500层层叠加和固化在成型平台300上，最终形成产品。

浮动料盘机构100使得料盘10可上下浮动，从而适应打印平面301的平面度误差。打印产品前，先打印弥补层501，料盘10可在一定空间内上下浮动，成型平台300下降，与料盘10紧密贴合，弹性元件70处于压缩状态，打印弥补层501过程中，成型平台300逐渐上升，料盘10在弹性组件的作用下，逐渐与成型平台300的打印平面301分离，由于打印平面301存在平面度误差，使得各弹性元件70的压缩量不同，因此在水平方向上，弥补层501各处的打印厚度不同，弥补层501的厚度可自适应地变化，以保证弥补层501的顶面和打印平面301完全贴合，此外，弥补层501的底面为水平面，平面度较高，3d打印产品的顶面与弥补层501能够充分接触，大大降低打印过程中成型件(包括产品和弥补层501)掉落的风险。弥补层501消除了成型平台300的加工和装配误差，使打印产品的基准面(本实施例中为弥补层501的底面)与料盘10的底部相对平行。

在打印平面301的平面度误差较大的位置处，弥补层501的厚度较大；在平面度误差较小的位置处，弥补层501的厚度较小。以图8为例进行具体说明，以下为打印弥补层501的过程：

s1：成型平台300下降，如图8(a)所示，成型平台300的成型平面具有一定的平面度误差，左侧低，右侧高；

s2：打印平面301与料盘10的底部紧密贴合，如图8(b)所示，料盘10在弹性组件作用下倾斜；

s3：打印弥补层501，成型平台300逐渐上升，右侧的弹性元件70恢复原长，打印平面301的右侧先脱离料盘10，如图8(c)所示；

s4：继续打印弥补层501，成型平台300上升，左侧的弹性元件70恢复原长，打印平面301与料盘10刚好分离(或接触)，如图8(d)所示；

s5：如图8(e)所示，弥补层501打印完成，成型平台300继续上升，打印平面301与料盘10完全分离，开始打印产品。

在打印弥补层501的最后，由于各弹性元件70恢复原长或者是料盘10两侧的凸边11与压块30抵接到达限位位置(弹性元件70仍处于压缩状态)，料盘10会恢复到水平状态，因此弥补层501的底面为水平面，具有较高的平面度精度，如图8(d)所示，从而保证后续打印产品的成型精度，以及产品与弥补层501充分接触，具有较大的接触面积，大大降低产品掉落的风险。传统的3d打印机直接打印产品，由于打印平面301具有一定的平面度误差，对打印精度有一定影响并且产品存在掉落风险。

作为优选，根据成型平台300的打印平面301的平面度误差设定弥补层501的打印高度，弥补层501的打印高度大于或等于打印平面301的平面度误差，例如：打印平面301的平面度误差为0.1～0.3mm，弥补层501的打印高度可选择为0.3mm，弥补层501可由一个或多个薄层组成，打印高度除以打印层厚即为薄层的层数，如打印层厚为0.05mm，则打印层数为6层。

升降机构400可采用丝杆传动机构，通过电机410带动丝杆转动，丝杆带动成型平台300升降。

如图11所示，本实用新型还提供一种浮动成型平台机构600，包括成型平台300、安装板20和压块30，压块30和安装板20之间形成成型平台上下浮动的空间，成型平台300的上方设有弹性组件，弹性组件包括若干导向块50和弹性元件70，安装板20上设有供导向块穿过的导向孔，浮动成型平台机构600的弹性组件的结构与浮动料盘机构的弹性组件的结构相同，两者区别在于浮动料盘机构的弹性组件设于料盘的下方，而浮动成型平台机构600的弹性组件设于成型平台的上方。

如图11所示，本实用新型还提供一种3d打印设备，包括上述的浮动成型平台机构600，还包括设于浮动成型平台机构600下方的料盘10、光机200以及带动浮动成型平台机构600升降移动的升降机构400。采用该3d打印设备，同样可实现以下效果：打印弥补层时，成型平台300在弹性组件的作用下，打印平面301逐渐与料盘10分离，由于打印平面301存在平面度误差，使得各弹性元件的压缩量不同，因此弥补层各处的打印厚度不同，弥补层的厚度可自适应地变化，以保证弥补层的顶面和打印平面301完全贴合，弥补层的底面为水平面，平面度较高，3d打印产品的顶面与弥补层能够充分接触，大大降低产品掉落的风险。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。