一种可连续工作的3D打印系统

摘要

本发明一种可连续工作的3D打印系统，由成型基体、基体旋转电机、三维运动模组、喷头、储存容器、漏斗、机架、剥离刀以及皮带运输装置组成，利用三维运动模组精确带动喷头在成型基体的上表面进行三维堆叠成型；当一个制品成型结束后，基体旋转电机带动成型基体逆时针转动，将下一个相邻工作平面转动到水平位置后，喷头继续进行下一个制品的成型过程；在基体旋转电机带动成型基体逆时针转动到下一个工作平面的过程中，剥离刀通过成型基体的狭缝，位于成型基体下表面上的制品逆时针旋转并向上移动时接触固定在机架的剥离刀，下表面上的制品将从成型面上剥离并落入漏斗中，使制品落在皮带运输装置上输送至储存容器中。以此方式实现制品的不间断成型。

权利要求

1.一种可连续工作的3D打印系统，其特征在于：由成型基体、基体旋转电机、三维运动模组、喷头、储存容器、漏斗、机架、剥离刀以及皮带运输装置组成，喷头安装于三维运动模组的悬臂处，三维运动模组控制喷头进行三维运动；基体旋转电机固定安装于竖直方向模组结构上，基体旋转电机与成型基体通过电机输出轴相连；三维运动模组、剥离刀、皮带运输装置和漏斗安装于机架上，漏斗安装于成型基体正下方；皮带运输装置安装在漏斗正下方；储存容器放置于皮带运输装置尾端；成型基体形状为一个至少具有一对平行面的外表面均为平面的多面体，以成型基体的一对平行面作为与基体旋转电机的连接面，该对平行面在成型基体旋转电机工作时始终保持竖直方向，垂直于各成型工作平面方向上设计加工有多条狭缝，狭缝宽度略大于剥离刀宽度，剥离刀始终嵌入该狭缝中，剥离刀位于成型基体下部内侧。

2.根据权利要求1所述的一种可连续工作的3D打印系统，其特征在于：漏斗安装在成型基体正下方、皮带运输装置正上方，3D打印制品被剥离后通过漏斗的限制作用准确掉落在皮带运输装置上，漏斗下边沿与皮带运输装置表面的高度差应大于所打印制件的任何一个维度的最大尺寸。

说明书

一种可连续工作的3D打印系统

技术领域

[0001] 本发明涉及3D打印快速成型领域，具体涉及一种可连续工作的3D打印系统。

背景技术

[0002] 3D打印技术，又称增材制造，该技术以三维计算机模型文件为基础，经过分层打印堆叠构造三维实体零件，可以实现任意复杂结构部件的简单化生产。3D打印成型避免传统成型方法中模具的制造，能加快研发进度，有利于产品的快速更新换代。但目前基于熔融沉积成型技术的3D打印机的成型平台通常为一个水平放置平板，且其仅有上表面为成型平面。当完成一个制品的加工过程后，操作者必须将成型平台上已完成制品手动剥离后并设置下一打印制品的参数，方可进行下一制品加工成型过程，无法像注塑成型、挤出成型那样实现连续成型。此外3D打印技术工艺参数多变，传统熔融沉积工艺难以实现在批量制造过程中频繁修改参数，导致启停3D打印机频繁，增加操作者劳动强度、降低加工效率、同时造成使用不便。因此，实现3D打印的全自动连续成型是推动3D打印技术向批量化方向发展的一个关键技术瓶颈。

发明内容

[0003] 本发明针对现有技术的不足，提供一种可连续工作的3D打印系统。通过将传统的3D打印成型平台改为一种可旋转的、可提供多个成型面的3D打印成型基体。本发明喷头在三维运动模组带动下在成型基体的其中一个表面上完成制品的加工过程后，通过基体旋转电机带动成型基体转动一定角度，使成型基体的另一个成型平面保持水平并使喷头继续在新平面上进行三维熔丝的堆积过程。此外利用嵌入成型基体内部的剥离刀可在成型基体旋转过程中将制件从成型面上剥离并落入漏斗中，再经由漏斗的出口处掉落至皮带运输装置，并将其输送至储存容器。该设备可实现全自动连续3D打印，不仅可提高成型效率，亦可降低操作者的劳动强度，实现中小批量的3D打印。

[0004] 本发明采用的技术方案如下：一种可连续工作的3D打印系统，由成型基体、基体旋转电机、三维运动模组、喷头、储存容器、漏斗、机架、剥离刀以及皮带运输装置组成。喷头安装于三维运动模组的悬臂处，三维运动模组控制喷头进行三维运动；基体旋转电机固定安装于竖直方向模组结构上，基体旋转电机与成型基体通过电机输出轴相连；三维运动模组、剥离刀、皮带运输装置和漏斗安装于机架上，漏斗安装于成型基体正下方；皮带运输装置安装在漏斗正下方；储存容器放置于皮带运输装置尾端。

[0005] 本发明一种可连续工作的3D打印系统的三维运动模组安装在机架上，三维运动模组可精确带动喷头在成型基体外表面上打印出三维模型。

[0006] 本发明一种可连续工作的3D打印系统的成型基体形状为一个至少具有一对平行面的外表面均为平面的多面体，以成型基体的一对平行面作为与基体旋转电机的连接面，该对平行面在成型基体旋转电机工作时始终保持竖直方向。除该对水平面外其他各面均为成型平面。当成型基体的一个成型面上完成一个制品的成型过程后，基体旋转电机带动成型基体逆时针旋转一定角度，另一个与上一成型面相邻的成型工作面转动至水平位置，继续下一个制品的成型。垂直于各成型工作平面方向上设计加工有多条狭缝(本发明说明书以两条狭缝为例)。存在一平行于成型基体的两个非工作面的平面，且该平面与两个非工作面距离相同，狭缝以该平面为对称面两侧对称排布。狭缝宽度略大于剥离刀宽度，剥离刀始终嵌入该狭缝中。

[0007] 本发明一种可连续工作的3D打印系统的剥离刀在工作过程中保持不动。随着成型基体的转动，位于成型基体下部内侧的剥离刀通过成型基体的狭缝，将成型基体下表面正在向上运动的制品从成型面上剥离，并落入漏斗中，并落至皮带运输装置运送至储存容器中。

[0008] 本发明一种可连续工作的3D打印系统的漏斗安装在成型基体正下方、皮带运输装置正上方。3D打印制品被剥离后通过漏斗的限制作用准确掉落在皮带运输装置上。漏斗下边沿与皮带运输装置表面的高度差应大于所打印制件的任何一个维度的最大尺寸。

[0009] 本发明一种可连续工作的3D打印系统的皮带运输装置安装在漏斗正下方，将落在其上的制品不断运送至储存容器中。

[0010] 本发明一种可连续工作的3D打印系统的加工方法如下：利用三维运动模组精确带动喷头在成型基体的上表面进行三维堆叠成型；当一个制品成型结束后，基体旋转电机带动成型基体逆时针转动，将下一个相邻的工作平面转动到水平位置后，喷头继续进行下一个制品的成型过程；在基体旋转电机带动成型基体逆时针转动到下一个工作平面的过程中，剥离刀通过成型基体的狭缝，位于成型基体下表面上的制品逆时针旋转并向上移动时接触固定在机架的剥离刀，下表面上的制品将从成型面上剥离并落入漏斗中，漏斗限制了制品掉落位置，使制品落在皮带运输装置上输送至储存容器中。以此方式实现制品的不间断成型。

[0011] 本发明具有以下有益效果：与现有技术相比，本发明一种可连续工作的 3D打印系统可实现完全连续3D打印，可提高工作效率，避免了繁杂的人工劳动，降低操作者劳动强度。利用本发明系统可基于现有熔融沉积3D打印机的机械结构通过结构微调可为其提供中小批量3D打印制品的制造能力。

附图说明

[0012] 图1是本发明一种可连续工作的3D打印系统结构示意图。

[0013] 图2是本发明一种可连续工作的3D打印系统的成型基体侧视图。

[0014] 图3是本发明一种可连续工作的3D打印系统的剥离装置示意图。

[0015] 图中：1—机架；2—皮带运输装置；3—剥离刀；4—漏斗；5—成型基体； 6—制品；7—基体旋转电机；8—三维运动模组；9—喷头；10—储存容器。

具体实施方式

[0016] 本发明采用的技术方案如下：一种可连续工作的3D打印系统，如图1所示，由成型基体5、基体旋转电机7、三维运动模组8、喷头9、储存容器10、漏斗4、机架1、剥离刀3以及皮带运输装置2组成。喷头9安装于三维运动模组8的悬臂处，三维运动模组8控制喷头9进行三维运动；基体旋转电机7 固定安装于竖直方向模组8结构上，基体旋转电机7与成型基体5通过电机输出轴相连；三维运动模组8、剥离刀3、皮带运输装置2和漏斗4安装于机架1上，漏斗4安装于成型基体5正下方；皮带运输装置2安装在漏斗4正下方；储存容器10放置于皮带运输装置2尾端。

[0017] 本发明一种可连续工作的3D打印系统的加工方法为：利用三维运动模组 8精确带动喷头9在成型基体5的上表面进行三维堆叠成型；当一个制品6成型结束后，基体旋转电机7带动成型基体5逆时针转动，将下一个相邻的工作平面转动到水平位置后，喷头9继续进行下一个制品6的成型过程；在基体旋转电机7带动成型基体5逆时针转动到下一个工作平面的过程中(图1)，剥离刀3通过成型基体5的狭缝(图2)，位于成型基体5下表面上的制品逆时针旋转向上移动时接触固定在机架1的剥离刀3(图3)，下表面上的制品6 将从成型基体5上剥离并落入漏斗4中，漏斗4限制了制品6掉落位置，使制品6落在皮带运输装置2上输送至储存容器10中。以此方式实现制品的不间断成型。