CN106738920A - 一种沉浸式3d打印平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种沉浸式3D打印平台，包括盛有液体的蓄液部、平台升降部、液体循环部及加热部。所述平台升降部置于蓄液部内部，所述液体循环部连通蓄液部，所述加热部与蓄液部绝缘连接。本申请的蓄液部和加热部共同作用，使液体温度稳定在适合消除材料内应力的范围，材料从打印机的挤出设备被挤出之后，附着在托盘或者模型上，模型逐渐地沉浸在液体之中。打印过程中，保持模型的最上层露出液面，打印完成后模型全部沉浸在液体中，至完全成型后撤出本装置并进行冷却，从而最大化降低材料内应力对模型产生的翘边等影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D打印机，特别涉及一种沉浸式3D打印平台。
背景技术
3D打印技术中，挤出设备依照设定的路径逐层挤出原材料，从而构建出三维模型。原材料受其材料膨胀系数的影响，从被挤出到成型的过程中会产生不同程度的内应力，继而导致模型产生形变，如翘边、开裂甚至打印失败。消除或者降低材料的内应力即可提高模型质量，目前行业中多采用托盘加热、在托盘上粘特殊的双面胶、密闭打印空间使模型在较高温度下成型等方法来降低内应力对模型的影响，但是，托盘加热的方式只能加热与模型接触的最近几层，同时会降低已成型层的强度，所以对抑制翘边等变形作用不明确；在托盘上粘特殊的双面胶的方式，只能在一定程度上控制翘边的发生，同时会增加模型和托盘的附着力导致取模型时比较困难，甚至会导致一些比较精巧的模型损坏；密闭打印空间使模型在较高温度下成型的方式，对设备的密封性要求较高，尤其对较大的3D打印机来说成本较高，同时内部的高温如果不能和导线及机械结构隔离，会加速设备的磨损和老化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种沉浸式3D打印平台，极大降低了成型过程中材料内应力对模型造成的翘边、形变等影响。
为了解决上述问题，本发明提供了一种沉浸式3D打印平台，包括盛有液体的蓄液部、平台升降部、液体循环部及加热部；所述平台升降部置于蓄液部内部，所述液体循环部连通蓄液部，液体在蓄液部和液体循环部之间循环流动，所述加热部与蓄液部绝缘连接，控制蓄液部的液体温度。
加热部产生热能使蓄液部的液体保持在适合消除内应力的温度。平台升降部承载着打印模型，并控制模型与液体的接触程度。所述液体循环部使蓄液部的液体循环流动，从而使各处液体的温度均匀。
进一步的，所述蓄液部包括连通的主液槽和溢流槽，，主液槽的液体可进入溢流槽。
更进一步的，所述平台升降部包括升降机构和设于升降机构上的托盘，托盘用于承载模型，升降机构控制着托盘的升降，进而调整模型沉浸在液体中的程度。
更进一步的，所述升降机构包括至少两组由螺杆和螺母构成的丝杠副、驱动件及传动单元；所述传动单元包括设于丝杠上的传动轮和连接传动轮的皮带；所述丝杠包括主动丝杠和被动丝杠，传动轮包括主动传动轮和被动传动轮，其中主动丝杠对应主动传动轮，被动丝杠对应被动传动轮；所述丝杠和螺母配合形成丝杠副，所述驱动件连接主动丝杠，驱动主动丝杠旋转运动。主动传动轮随主动丝杠动作，并通过皮带带动从动传动轮旋转，从而带动被动丝杠旋转运动，进而使主动丝杠和被动丝杠保持同步转动。丝杠转动带动螺母做直线运动，从而实现托盘的升降。
更进一步的，所述液体循环部包括循环泵，所述循环泵的进液口和出液口分别连通溢流槽和主液槽，循环泵从溢流槽吸入液体并将其输送至主液槽，实现液体的循环流动。
更进一步的，所述加热部包括加热棒和温控器，所述加热棒设于主液槽的底部，所述温控器设于加热棒上，加热棒将热能通过主液槽传递给主液槽的液体，温控器用于调整和控制加热棒，从而控制液体的温度范围。
更进一步的，所述主液槽内设有连接丝杠的安装座，所述安装座与丝杠活动链接。
更进一步的，所述加热棒外接电源。
更进一步的，所述驱动件为电机，所述电机外接电源。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：
1、蓄液部和加热部共同作用，使液体温度稳定在适合消除材料内应力的范围，材料从打印机的挤出设备被挤出之后，附着在托盘或者模型上，模型逐渐地沉浸在液体之中。打印过程中，保持模型的最上层露出液面，打印完成后模型全部沉浸在液体中，至完全成型后撤出本打印平台并进行冷却，从而最大化降低材料内应力对模型的消极影响。
2、液体循环部使主液槽和溢流槽内的液体形成循环，从而使主液槽内的液体温度均匀，避免了模型因温度不均匀而出现变形甚至成型失败的情况。
3、本申请对密封性要求较低，相应的经济成本低。本申请可使电机等部件不与高温部分接触，因此可降低对一些部件的性能要求，进一步控制住了经济成本，并实现较大规模的稳定打印。
4、本申请选用的液体的密度和模型材料的密度非常接近，在一些工况中可以省去模型支撑。比如模型涉及与垂直线成45度角的面时，传统情况下材料会受重力影响而坠落，导致打印失败，而在本打印平台中，材料被挤出后很快进入液体中，由于模型在液体中的浮力和重力接近，因此材料不会坠落，故该种情况下省去了模型支撑，提升了打印的经济性。
附图说明
图1为本申请的一种结构示意图。
其中，11、主液槽，12、隔板，13、溢流槽，14、安装座，21、循环泵，31、温控器，32、加热棒，411、主动丝杠，412、被动丝杠，42、螺母，43、托盘，441、主动传动轮，442、被动传动轮，45、皮带，46、电机。
具体实施方式
以下结合附图，举一具体实施例加以详细说明。
为了解决上述问题，本发明提供了一种沉浸式3D打印平台，包括盛有液体的蓄液部、平台升降部、液体循环部及加热部；所述平台升降部置于蓄液部内部，所述液体循环部连通蓄液部，所述加热部与蓄液部绝缘连接。加热部产生热量并使蓄液部的液体保持在适合消除材料内应力的温度。平台升降部承载着打印模型，并控制模型与液体的接触程度。所述液体循环部使蓄液部的液体循环流动，从而保证模型周围液体的温度均匀，。
蓄液部包括一个盛装液体的槽，槽中有一隔板12将其分为主液槽11和溢流槽13，液体到达隔板12的高度后便从主液槽11流入溢流槽13。主液槽11的底部绝缘连接加热部，即加热棒32和温控器31。加热棒32采用外接电源的方式，将电能转化成热能，为主液槽11中的液体加热。温控器31设置在加热棒32上，用于调控加热棒32的工作。主液槽11和溢流槽13的下部各有一个通孔，分别通过管件连通液体循环部中循环泵21的出液口和进液口，实现液体的循环流通。主液槽11的底部还设置有安装座14，用于固定平台升降部。平台升降部包括四组相互匹配的丝杠和螺母42、四个与丝杠匹配的传动轮、一个皮带45、一个电机46及一个托盘43。其中丝杠的一端通过轴承连接安装座14，另一端连接传动轮，各个传动轮之间通过皮带45连接。其中丝杠分为主动丝杠411和被动丝杠412，传动轮分为主动传动轮441和被动传动轮442，主动传动轮441设置在主动丝杠411上，被动传动轮442设置在被动丝杠412上。电机46外接电源，其输出轴与主动丝杠411连接，驱动主动丝杠411转动，主动传动轮441随主动丝杠411同步动作，并通过皮带45使所有丝杠同步转动，螺母42随丝杠的转动做直线运动，从而使连接在螺母42上的托盘43平稳升降，进而控制托盘43上的模型与主液槽11内的液体的接触程度。
进入工作状态时，温控器31和加热棒32共同控制液体温度恒定，该温度值小于材料从打印机挤出设备被挤出时的温度，是适合消除材料内应力的温度值。循环泵21使液体保持循环状态，确保各处液体温度均匀。托盘43首先置于液体的上方，第一层材料从挤出设备挤出并附着于托盘43上。电机46驱动丝杠转动，托盘43随螺母52下降并逐渐与液体接触。在打印过程中，液位恒定，打印机的挤出设备，即喷头的纵向位置恒定，托盘逐层下降并保持模型的上层不与液体接触。打印完成后，模型完全沉浸在液体中保持一定时间，待完全成型后使其脱离液体，自然冷却。
本申请的蓄液部和加热部共同作用，使液体温度稳定在适合消除材料内应力的范围，材料从打印机的挤出设备被挤出之后，附着在托盘或者模型上，模型逐渐地沉浸在液体之中。打印过程中，保持模型的最上层露出液面，打印完成后模型全部沉浸在液体中，至完全成型后撤出本打印平台并进行冷却，从而最大化降低材料内应力对模型的消极影响。液体循环部使蓄主液槽11和溢流槽13内的液体形成循环，从而使主液槽11内的液体温度均匀，避免了模型因温度不均匀而出现变形甚至成型失败的情况。另外，本申请对密封性要求较低，相应的经济成本低。本申请可使电机46等部件不与高温部分接触，因此可降低对一些部件的性能要求，进一步控制住了经济成本，并实现较大规模的稳定打印。
以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
Claims (9)
1.一种沉浸式3D打印平台，其特征在于，包括盛有液体的蓄液部、平台升降部、液体循环部及加热部；
所述平台升降部置于蓄液部内部，所述液体循环部连通蓄液部，液体在蓄液部和液体循环部之间循环流动，所述加热部与蓄液部绝缘连接，控制蓄液部的液体温度。
2.如权利要求1所述的沉浸式3D打印平台，其特征在于，所述蓄液部包括连通的主液槽和溢流槽，主液槽的液体可进入溢流槽。
3.如权利要求1所述的沉浸式3D打印平台，其特征在于，所述平台升降部包括升降机构和设于升降机构上的托盘，托盘承接3D模型，升降机构带动托盘升降。
4.如权利要求3所述的沉浸式3D打印平台，其特征在于，所述升降机构包括至少两组由螺杆和螺母构成的丝杠副、驱动件及传动单元；
所述传动单元包括设于丝杠上的传动轮和连接传动轮的皮带；
所述丝杠包括主动丝杠和被动丝杠，传动轮包括主动传动轮和被动传动轮，其中主动丝杠对应主动传动轮，被动丝杠对应被动传动轮；
所述驱动件连接主动丝杠，驱动主动丝杠旋转运动。
5.如权利要求2所述的沉浸式3D打印平台，其特征在于，所述液体循环部包括循环泵，所述循环泵的进液口和出液口分别连通溢流槽和主液槽。
6.如权利要求2所述的沉浸式3D打印平台，其特征在于，所述加热部包括加热棒和温控器，所述加热棒设于主液槽的底部，所述温控器设于加热棒上。
7.如权利要求2或4所述的沉浸式3D打印平台，其特征在于，所述主液槽内设有连接丝杠的安装座，所述安装座与丝杠活动链接。
8.如权利要求6所述的沉浸式3D打印平台，其特征在于，所述加热棒外接电源。
9.如权利要求4所述的沉浸式3D打印平台，其特征在于，所述驱动件为电机，所述电机外接电源。
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