一种能简化建模过程的3D打印装置用工作台组件的制作方法

2021-02-23 04:02:09|

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一种能简化建模过程的3d打印装置用工作台组件
技术领域
[0001]
本实用新型涉及3d打印制造领域，特别是一种能简化建模过程的3d打印装置用工作台组件。

背景技术：

[0002]
fdm(熔融沉积)打印技术最早是在20世纪80年代末期开发的，它采用热辅助的方式将聚合物长丝逐层构造成3d零件，并已广泛应用在铸造、组织工程、光学、微流体、天线设计、食品生产和电子领域。由于熔融沉积(fdm) 3d打印机价格实惠，使得其在市场上变得流行，成为了桌面级的3d打印机。传统的3d打印技术通过沿z轴方向沉积材料，逐层生成物体和零件。然而，在打印过程中，当涉及到悬空结构时，传统fdm的打印模型需要创建额外的支撑结构。此外，这种支撑结构的模型的生成需要更多的材料、更长的打印时间和后期处理(剥离支撑结构和清洁/抛光零件表面)。为此，实用新型人设计了一种能简化建模过程的3d打印装置，通过打印时的五轴联动很好地解决了上述技术问题。而为了使能简化建模过程的3d打印装置能够实现五轴联动，还需设计一种能够在两个垂直正交方向上旋转的工作台与打印机出料机构配合使用。但目前还未发现相关工作台组件能够很好地与之配合使用。

技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的在于，提供一种能简化建模过程的3d打印装置用工作台组件。本实用新型解决了传统fdm打印机在悬空结构上需要创建额外的支撑结构的问题,同时其结构简单、紧凑，成本低。
[0004]
本实用新型的技术方案：一种能简化建模过程的3d打印装置用工作台组件，包括打印工作台，打印工作台经连接架与能够驱动打印工作台在相互垂直的两个方向上旋转的旋转驱动机构连接；所述的旋转驱动机构包括齿轮箱，齿轮箱内设有蜗杆轴，蜗杆轴两端均与齿轮箱转动连接，同时蜗杆轴的其中一端穿过齿轮箱箱壁与旋转驱动电机组件ⅰ连接；所述的蜗杆轴的另一端的延伸方向上还设有传动轴，传动轴一端与齿轮箱固定连接，另一端与旋转驱动电机组件ⅱ连接；所述的蜗杆轴还与涡轮齿轮啮合，涡轮与涡轮轴连接，涡轮轴的两端均与齿轮箱转动连接，同时涡轮轴的两端均穿过齿轮箱与连接架连接。
[0005]
前述的能简化建模过程的3d打印装置用工作台组件中，所述的打印工作台包括热床，热床下方设有热床支撑板，热床与热床支撑板间通过蝶形螺母连接, 热床与热床支撑板间的蝶形螺母上还套有弹簧；热床支撑板与连接架连接。
[0006]
有益效果
[0007]
与现有技术相比，将本实用新型的工作台组件安装到fdm打印机中，能够使打印工作台绕x轴和/或y轴旋转(即相互垂直的两个方向)旋转；该结构能够使得3d打印机的打印工作台增加了绕x、y轴旋转的两个自由度，从而实现了3d打印机的五轴联动；通过该结构，解决了传统fdm打印机切片/建模悬空结构时，需创建额外的支撑结构的问题，从而简化了建模/切片过程的复杂度。此外，因无需生成额外的支撑结构，提高了打印悬空结构的零件
质量，节省了材料，缩短了打印时间，简化了后期处理工艺，最终降低了打印成本，提升了打印效率。
[0008]
本实用新型中，将蜗杆轴与齿轮箱转动连接，同时将蜗杆轴一端伸出齿轮箱与旋转驱动电机组件ⅰ；又在蜗杆轴另一端延伸方向设置传动轴，传动轴一端固定连接齿轮箱，另一端连接旋转驱动电机组件ⅱ；此外又将支撑涡轮的涡轮轴的两端伸出齿轮箱与连接架连接；该结构能够通过旋转驱动电机组件ⅰ、ⅱ驱动打印工作台绕x轴和/或y轴旋转；此外，其结构简单、紧凑，利于工作台组件的模组化，使得3d打印机更便于维修保养；同时，本实用新型的工作台组件安装到3d打印机时，不会增加3d打印机的体积。因此，本实用新型在结构上有利于对传统3d打印机的改造，其成本低，维护方便，利于推广使用。
[0009]
综上所述，本实用新型解决了传统fdm打印机在悬空结构上需要创建额外的支撑结构的问题,同时其结构简单、紧凑，成本低。
附图说明
[0010]
图1是本实用新型的结构示意图；
[0011]
图2是旋转驱动机构的结构示意图；
[0012]
图3是安装本实用新型的fdm打印机的结构示意图；
[0013]
图4是图3的主视图
[0014]
图5是图3的右视图；
[0015]
图6是图3的俯视图。
[0016]
附图中的标记为：
[0017]
1-机架；
[0018]
2-出料机构，21-打印喷头，22-平移驱动机构，23-输料管，24-挤出机构；
[0019]
3-工作台组件，31-打印工作台，311-热床，312-热床支撑板，313-蝶形螺母，314-弹簧,32-连接架，33-旋转驱动机构，331-齿轮箱，332-蜗杆轴，333-旋转驱动电机组件ⅰ，334-传动轴，335-旋转驱动电机组件ⅱ，336-涡轮，337-涡轮轴，34-承载台，341-轴承座ⅰ，342-轴承座ⅱ；
[0020]
4-竖移驱动机构，41-竖移驱动电机，42-丝杠，43-丝杠螺母，44-竖向导轨组件。
具体实施方式
[0021]
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
[0022]
实施例。一种能简化建模过程的3d打印装置用工作台组件，构成如图1-图2所示，包括打印工作台31，打印工作台31经连接架32与能够驱动打印工作台31在相互垂直的两个方向上旋转(即绕x轴和y轴旋转)的旋转驱动机构33连接；所述的旋转驱动机构33包括齿轮箱331，齿轮箱331内设有蜗杆轴332，蜗杆轴332两端均与齿轮箱331转动连接，同时蜗杆轴332的其中一端穿过齿轮箱箱壁与旋转驱动电机组件ⅰ333连接；所述的蜗杆轴332的另一端的延伸方向上还设有传动轴334，传动轴334一端与齿轮箱331固定连接(可通过螺栓固定)，另一端与旋转驱动电机组件ⅱ335连接；所述的蜗杆轴332还与涡轮336齿轮啮合，涡轮336与涡轮轴337连接(可通过平键连接)，涡轮轴337的两端均与齿轮箱331转动连接，同时涡轮
轴337的两端均穿过齿轮箱与连接架32连接。
[0023]
前述的打印工作台31包括热床311，热床311下方设有热床支撑板312，热床311与热床支撑板312间通过蝶形螺母313连接, 热床311与热床支撑板312间的蝶形螺母313上还套有弹簧314；热床支撑板312与连接架32连接。通过蝶形螺母313可对热床311调平；热床支撑板312与连接架32连接。具体地，熔融的物料在热床311上冷却成型。
[0024]
上述的工作台组件3安装到能简化建模过程的3d打印装置时，将蜗杆轴332和传动轴334分别经过轴承座ⅰ341和轴承座ⅱ342固定于承载台34上，同时将旋转驱动电机组件ⅰ333和旋转驱动电机组件ⅱ335的步进电机均固定在承载台34上，再将承载台34安装在竖移驱动机构4上。所述的能简化建模过程的3d打印装置，其具体构成参见图3-图6，还包括机架1，机架1顶部设有能够沿x、y轴平移的出料机构2，出料机构2下方设有工作台组件3，工作台组件3与能驱动其沿z轴平移的竖移驱动机构4连接；所述的工作台组件3包括打印工作台31，打印工作台31经连接架32与能够驱动打印工作台31绕x轴和/或y轴旋转的旋转驱动机构33连接，旋转驱动机构33与承载台34连接，承载台34与竖移驱动机构4连接。
[0025]
能简化建模过程的3d打印装置用工作台组件打印时，通过出料机构2带动打印耗材往前给料，并对物料加热铝块加热达到熔融状态，熔融的物料被出料机构2喷到工作打印工作台31上冷却成型。同时，出料机构2能在x、y方向上的准确移动；打印工作台31在旋转驱动机构33驱动下绕x轴和/或y轴旋转；打印工作台31还在竖移驱动机构4动驱动下沿z轴平移；以此实现模型的5轴联动打印。
[0026]
旋转驱动机构33驱动打印工作台31绕x轴旋转的过程如下：旋转驱动电机组件ⅱ335经传动轴334驱动齿轮箱331转动，进而带动打印工作台31绕x轴旋转；
[0027]
旋转驱动机构33驱动打印工作台31绕y轴旋转的过程如下：旋转驱动电机组件ⅰ333带动蜗杆轴332转动，在蜗杆轴332于涡轮336的联动下带动打印工作台31绕y轴旋转。
[0028]
前述的出料机构2包括打印喷头21，打印喷头21与平移驱动机构22连接，打印喷头21还经输料管23与固设于机架1上的挤出机构24连接。通过该结构，减轻打印喷头21运动时的负重，进而减小启停时的冲击。本实用新型中打印喷头21的平移驱动机构22采用常规同步带运动执行机构即可。
[0029]
通过挤出机构24带动打印耗材往前给料，物料通过打印喷头21中的加热铝块加热达到熔融状态，挤出机构24推动后续物料继续进料，进而挤压熔融物料通过打印喷头21的喷嘴出料，物料在打印工作台31上冷却成型。
[0030]
前述的平移驱动机构22上设有两个独立的打印喷头21。
[0031]
前述的竖移驱动机构4包括竖移驱动电机41，竖移驱动电机41与竖立的丝杠42连接，丝杠42经丝杠螺母43与承载台34连接，承载台34还与竖向导轨组件44滑动连接。
[0032]
竖移机构4的竖移驱动是，竖移驱动电机41驱动丝杠42旋转，在丝杠副的作用下驱动承载台34沿竖向导轨组件44竖直滑动。

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