一种供墨系统及3D打印机的制作方法

一种供墨系统及3d打印机
技术领域
[0001]
本发明涉及增材制造技术领域，更具体地说，涉及一种供墨系统，还涉及一种3d打印机。


背景技术：

[0002]
3d打印技术实际上是增材技术的俗称，其原理是在打印区域均匀的铺一层成型材料(陶粒砂等)，粉末状的成型材料中会预先添加一种粘结剂，打印头通过程序控制，在特定的区域内喷射一种液料，当喷射的液料与成型材料中的粘接剂发生化学反应后，粉末状成型材料就会硬化，每铺设一层成型材料，工作台下降一定高度，打印头再次喷射液料，如此循环，最终完成预设零件的成型。
[0003]
上述3d打印技术中打印头喷射的液料，在3dp打印设备中被称为墨，墨由设备中的墨盒提供，负压盒用于存储墨盒供墨所需的正压和负压，现有3d设备中，墨盒分为两个腔室，一个存储正压，一个存储负压，正压控制打印头的清洗，当打印头喷孔不需要喷墨时，负压用于“提墨”，即负压与墨盒中墨的重力在竖直方向是一对平衡力或负压压力大于墨的重力，从而保证打印头喷孔中的墨滴在不需要喷出时不会喷出。即一路正压和一路负压即可保证打印头的正常喷墨，但是墨盒中的墨大部分时间处于静止状态，长时间微小杂质的堆积，会对打印头喷孔造成堵塞，且经常处于静止状态时，墨盒中容易有气泡，对喷头喷墨的精度产生影响，从而影响砂型的质量和精度。
[0004]
综上所述，如何有效地解决墨中的杂质和气泡影响喷墨精度等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。


技术实现要素：

[0005]
有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种供墨系统，该供墨系统的结构设计可以有效地解决墨中的杂质和气泡影响喷墨精度的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述供墨系统的3d打印设备。
[0006]
为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：
[0007]
一种供墨系统，应用于3d打印头，包括供墨装置与气源装置；
[0008]
所述供墨装置包括墨盒，所述墨盒具有至少两个进气口；；
[0009]
所述气源装置包括第一负压发生器和第二负压发生器，所述第一负压发生器的出气口和所述第二负压发生器的出气口分别与所述墨盒的至少两个所述进气口连接，用以向所述墨盒内通入不同压力的负压。
[0010]
优选地，上述供墨系统中，所述气源装置还包括气源过滤组件，所述气源过滤组件与外部气源连接，所述气源过滤组件的出气口分别与所述第一负压发生器和所述第二负压发生器的进气口连接。
[0011]
优选地，上述供墨系统中，所述气源过滤组件包括气源处理器和精密过滤器，所述气源处理器的进气口连接外部气源，所述精密过滤器的进气口与所述气源处理器的出气口
连接，所述精密过滤器的出气口分别与所述第一负压发生器的进气口和所述第二负压发生器的进气口连接。
[0012]
优选地，上述供墨系统中，所述气源装置还包括第一减压阀和第二减压阀，所述精密过滤器的出气口分别连接所述第一减压阀的入口和所述第二减压阀的入口，所述第一减压阀的出口连接所述第一负压发生器的进气口；所述第二减压阀的出口连接所述第二负压发生器的进气口。
[0013]
优选地，上述供墨系统中，所述气源装置还包括第一负压储存器和第二负压储存器，所述第一负压储存器的进气口连接所述第一负压发生器的出气口，所述第二负压储存器的进气口连接所述第二负压发生器的出气口，所述第一负压储存器的出气口和所述第二负压储存器的出气口分别与所述墨盒的不同进气口连接。
[0014]
优选地，上述供墨系统中，所述气源装置还包括第三减压阀，所述第三减压阀的入口与所述精密过滤器的出气口连接，所述第三减压阀的出口连接所述正压储存器的进气口，所述正压储存器的出气口与所述墨盒的进气口连接。
[0015]
优选地，上述供墨系统中，所述气源装置还包括第一两位三通阀、第二两位三通阀和三通接头，所述正压储存器的出气口与所述第一两位三通阀的第一进气口连接，所述第二负压储存器的出气口与所述第一两位三通阀的第二进气口连接，所述第一两位三通阀的出气口与所述三通接头的第一接口连接，所述三通接头的第二接口与所述第二两位三通阀的第一进气口连接，所述三通接头的第三接口与所述墨盒的第一进气口连接，所述第一负压储存器的出气口与所述第二两位三通阀的第二进气口连接，所述第二两位三通阀的出气口与所述墨盒的第二进气口连接。
[0016]
优选地，上述供墨系统中，所述供墨装置包括供墨组件和喷墨组件，所述供墨组件包括液料箱、供液泵以及供液过滤器，所述供液泵和所述供液过滤器连通设置于所述液料箱和所述墨盒之间；所述喷墨组件包括喷头和驱动板卡，所述喷头与所述墨盒连通，所述驱动板卡连接于所述喷头上，用于控制所述喷头喷墨。
[0017]
优选地，上述供墨系统中，所述供液过滤器包括连接于所述供液泵的出口的一级过滤器和连接于所述一级过滤器出口的二级过滤器。
[0018]
优选地，上述供墨系统中，所述供墨组件还包括设置于所述一级过滤器的出口的脱气膜，所述脱气膜用于将所述墨水中气体脱离。
[0019]
优选地，上述供墨系统中，所述墨盒的进墨口安装有消泡器。
[0020]
优选地，上述供墨系统中，所述墨盒的外缘设置有脱气腔。
[0021]
优选地，上述供墨系统中，所述液料箱内设置有液位传感器，且所述液料箱的顶部设置有排气装置。
[0022]
优选地，上述供墨系统中，所述喷墨组件还包括与所述墨盒相连的负压盒，所述负压盒设有供墨负压腔和回墨负压腔；所述墨盒设有供墨腔和回墨腔，所述供墨负压腔与所述供墨腔相连，所述回墨负压腔与所述回墨腔相连。
[0023]
本发明提供的供墨系统包括供墨装置和气源装置。其中，供墨装置包括墨盒，墨盒具有至少两个进气口；气源装置包括第一负压发生器和第二负压发生器，第一负压发生器的出气口和第二负压发生器的出气口分别与墨盒的至少两个进气口连接，用以向墨盒内通入不同压力的负压。
[0024]
应用本发明提供的供墨系统，通过第一负压发生器和第二负压发生器的设置，可向墨盒的至少两个进气口同时加入负压，此时对两个进气口的负压压力值进行调节，使之产生压力差，则墨盒中的墨便可在压力差的作用下循环流动起来，避免了微小杂质的堆积及由此造成的打印头喷头堵塞。同时，墨的循环流动也避免了墨由于长时间静止而产生气泡。因而，提高了喷墨精度，减少了废品率，且节约成本，保质保量。
[0025]
为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种3d打印设备，该3d打印设备包括上述任一种供墨系统。由于上述的供墨系统具有上述技术效果，具有该供墨系统的3d打印设备也应具有相应的技术效果。
附图说明
[0026]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]
图1为本发明一个具体实施例的供墨系统的气源装置的结构示意图；
[0028]
图2为本发明一个具体实施例的供墨系统的供墨组件的结构示意图。
[0029]
附图中标记如下：
[0030]
1-气源处理器；2-精密过滤器；3-第一减压阀；4-第二减压阀；5-第三减压阀；6-第一负压发生器；7-第二负压发生器；8-正压储存器；9-第二负压储存器；10-第一负压储存器；11-第一两位三通阀；12-第二两位三通阀；
[0031]
01-液料箱；02-一级过滤器；03-二级过滤器；04-墨盒；05-供液泵；07-液料管；08-消泡器；09-负压管；010-液位传感器；011-进墨口；012-排气装置。
具体实施方式
[0032]
本发明实施例公开了一种供墨系统，以提高喷墨精度。
[0033]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]
请参阅图1，图1为本发明一个具体实施例的供墨系统的气源装置的结构示意图。
[0035]
在一个具体实施例中，本发明提供的用于3d打印头的供墨系统包括供墨装置和气源装置。
[0036]
其中，供墨装置包括墨盒04。具体墨盒04的结构可采用现有技术中3d打印头的常规墨盒04结构，此处不再赘述。墨盒04具有至少两个进气口，两个进气口的位置可根据需要设置。
[0037]
气源装置包括第一负压发生器6和第二负压发生器7，第一负压发生器6和第二负压发生器7与墨盒04的至少两个进气口分别连接，用以向墨盒04内通入不同压力的负压。需要说明的是，此处的连接指通过连接使相连接的部件间连通。具体第一负压发生器6和第二负压发生器7均可以采用负压泵等常规能够产生负压的设备。第一负压发生器6和第二负压
发生器7具体分别通过负压管09连接至墨盒04，且第一负压发生器6和第二负压发生器7与墨盒04的不同进气口连接。根据需要，第一负压发生器6和第二负压发生器7也可以直接通过接头与墨盒04的不同进气口连接。在墨盒04设置有两个进气口的情况下，则第一负压发生器6和第二负压发生器7分别与墨盒04不同的进气口连接；当墨盒04设置有三个及三个以上的进气口的情况下，则第一负压发生器6可以与墨盒04多个进气口中的至少一个连接，相应的第二负压发生器7可以与墨盒04剩余的进气口中的至少一个连接。
[0038]
与第一负压发生器6连接的墨盒04的进气口和与第二负压发生器7连接的墨盒04的进气口之间的间距尽可能大，以使墨盒04中的墨在压力差的作用下更充分的循环流动。如在墨盒04的相对两端分别设置进气口，第一负压发生器6和第二负压发生器7则对应的分别与两端的进气口连接。
[0039]
应用本发明提供的供墨系统，通过第一负压发生器6和第二负压发生器7的设置，以向墨盒04的至少两个进气口同时加入负压，此时对两个进气口的负压压力值进行调节，使之产生压力差，墨盒04中的墨便可循环流动起来，避免了微小杂质的堆积及由此造成的打印头喷头堵塞。同时，墨的循环流动也避免了墨由于长时间静止而产生气泡，进而提高了喷墨精度，减少废品率的同时，节约成本，保质保量。
[0040]
进一步地，气源气源装置还包括过滤组件，气源过滤组件与外部气源连接，气源过滤组件的出气口分别与第一负压发生器6的进气口和第二负压发生器7的进气口连接，第一负压发生器6的出气口和第二负压发生器7的出气口分别与墨盒04的不同进气口连接。需要说明的是，此处的连接指通过连接使相连接的部件间连通。也就是第一负压发生器6和第二负压发生器7分别具有进气口和出气口，进气口用于外接外部气源，出气口则分别与墨盒04的不同进气口连接。第一负压发生器6和第二负压发生器7与外部气源之间分别设置有气源过滤组件，既包括第一负压发生器6和第二负压发生器7共用一个气源过滤组件，也包括二者分别对应连接不同的气源过滤组件。通过气源过滤组件的设置，对进入墨盒04的气体进行过滤，以达到过滤等级要求，避免引入杂质造成对墨的污染。根据需要，在气源满足要求的情况下也可以不设置气源过滤组件。
[0041]
具体的，气源过滤组件包括气源处理器1和精密过滤器2，气源处理器1的进气口与外部气源连接，精密过滤器2的进气口与气源处理器1的出气口连接，精密过滤器2的出气口分别与第一负压发生器6的进气口和第二负压发生器7的进气口连接。需要说明的是，此处的连接指通过连接使相连接的部件间连通。也就是外部气源的气体依次经过气源处理器1和精密过滤器2的过滤作用，通过多级多次过滤，以提高过滤精度。具体气源处理器1用于过滤压缩空气中的水、油及固体颗粒，精密过滤器2则用于对经气源处理器1过滤的压缩空气进行更高精度的过滤。具体气源处理器1及精密过滤器2的结构及工作原理均可参考现有技术，此处不做具体限定。
[0042]
进一步地，气源装置还包括第一减压阀3和第二减压阀4，第一负压发生器6的前方连接第一减压阀3，第二负压发生器7的前方连接第二减压阀4。需要说明的是，此处的连接指通过连接使相连接的部件间连通。通过第一减压阀3和第二减压阀4的设置，以实现稳压功能，使得供气稳定。在设置有气源过滤组件的情况下，则具体的，精密过滤器2的出气口分别连接第一减压阀3的入口和第二减压阀4的入口，第一减压阀3的出口连接第一负压发生器6的进气口；第二减压阀4的出口连接第二负压发生器7的进气口。也就是过滤后的气体分
别经过对应的减压阀稳压后再进入第一负压发生器6和第二负压发生器7，以保证二者的供气稳定。具体第一减压阀3和第二减压阀4的结构及工作原理请参考现有技术，此处不再赘述。
[0043]
更进一步地，气源装置还包括第一负压储存器10和第二负压储存器9，第一负压发生器6的出气口连接第一负压储存器10的进气口，第二负压发生器7的出气口连接第二负压储存器9的进气口，第一负压储存器10的出气口和第二负压储存器9的出气口分别与墨盒04的不同进气口连接。需要说明的是，此处的连接指通过连接使相连接的部件间连通。也就是第一负压发生器6和第二负压发生器7产生的负压先分别进入对应的第一负压储存器10和第二负压储存器9的存储，再由第一负压储存器10和第二负压储存器9向墨盒04不同的进气口进行供气。通过第一负压储存器和第二负压储存器9的设置，保证了稳定充足的负压，具体第一负压储存器10和第二负压储存器9可以为负压盒等存储装置。根据需要，第一负压储存器10和第二负压储存器9可以集成为一个整体的压力盒，该压力盒具有相隔绝的至少两个腔体，以分别与第一负压发生器6和第二负压发生器7连接。
[0044]
在上述各实施例的基础上，为方便的进行打印头清洗，墨盒04的进气口还与外部气源连接，以根据需要向墨盒04内提供正压。具体正压清洗过程可参考现有技术，此处不再赘述。具体的，气源装置还包括第三减压阀5，第三减压阀5的入口与精密过滤器2的出气口连接，第三减压阀5的出口连接正压储存器8的进气口，正压储存器8的出气口与墨盒04的进气口连通。需要说明的是，此处的连接指通过连接使相连接的部件间连通。也就是外部气源经过气源过滤组件的过滤后，具体可以依次经过气源处理器1和精密过滤器2的过滤后，经过第三减压阀5，经其稳压作用后进入正压储存器8，正压储存器8以向墨盒04的进气口提供稳定的正压气体。当打印头需要清洗时，气体经过上述路径处理对打印头进行清洗。正压储存器8可以与第一负压储存器10和第二负压储存器9一起集成为压力盒，该压力盒具有至少三个腔体，以分别与第一负压储存器10、第二负压储存器9和外部气源连接。
[0045]
进一步地，为了便于正压和负压的切换，并简化整体结构，气源装置还包括第一两位三通阀11、第二两位三通阀12和三通接头，其中，正压储存器8的出气口与第一两位三通阀11的第一进气口连接，第二负压储存器的出气口与第一两位三通阀11第二进气口连接，第一两位三通阀11的出气口与三通接头的第一接口连接，三通接头的第二接口与第二两位三通阀12的第一进气口连接，三通接头的第三接口与墨盒04的第一进气口连接，第一负压储存器10的出气口与第二两位三通阀12的第二进气口连接，第二两位三通阀12的出气口与墨盒04的第二进气口连接。需要说明的是，此处的连接指通过连接使相应连接件间连通。通过上述设置，当打印头需要清洗时，控制第一两位三通阀11和第二两位三通阀12同时切换正压，对打印头进行清洗；当打印头不需要喷墨时，控制一两位三通阀和第二两位三通阀12同时切换为负压，即墨盒04的第一进气口和第二进气口同时加入负压，此时对第一进气口和第二进气口的负压压力值进行调节，使之产生压力差，墨盒04中的墨便可循环流动起来。
[0046]
在上述各实施例的基础上，请参阅图2，供墨装置具体包括供墨组件和喷墨组件，供墨组件包括墨盒04、液料箱01、供液泵05以及供液过滤器，供液泵05和供液过滤器连通设置于液料箱01和墨盒04之间；喷墨组件包括喷头和驱动板卡，喷头与墨盒04连通，驱动板卡连接于喷头上，用于控制喷头喷墨。具体各部件间的连接可通过液料管07，在布局允许的情况下，相邻的部件之间也可以通过接头直接连接。供液泵05安装于液料箱01的后端，通过供
液泵05将墨水抽出，进入供液过滤器进行过滤，过滤后的墨水再进行墨盒04。供液泵05和供液过滤器连接于液料箱01和墨盒04之间，具体供液泵05和供液过滤器的前后位置可根据需要设置。图2所示为液料箱01和墨盒04之间依次连接供液泵05和供液过滤器，根据需要也可以将供液泵05和供液过滤器的位置互换。驱动板卡与喷头连接，用于控制喷头喷墨，其具体结构及工作原理请参考现有驱动板卡相应设置，此处不再赘述。
[0047]
进一步地，供液过滤器包括连接于供液泵05的出口的一级过滤器02和连接于一级过滤器02的出口的二级过滤器03。需要说明的是，此处的连接指通过连接使二者连通。也就是墨水经一级过滤器02的过滤后再经由二级过滤器03的过滤作用，进入墨盒04。通过多级过滤，保证了对墨水的过滤精度，以提升打印效果。当然，一级过滤器02的过滤等级应不大于二级过滤器03的过滤等级。具体一级过滤器02和二级过滤器03的结构及工作原理可参考现有技术中常规过滤器的结构，此处不做具体限定。
[0048]
更进一步地，供墨组件还包括设置于一级过滤器02的出口的脱气膜，脱气膜用于将墨水中的气体脱离。通过脱气膜的设置，有利于墨水中空气的脱离。脱气膜是利用扩散的原理将液体中的气体，如二氧化碳、氧气、氨氮等去除的膜分离产品。其具体结构及工作原理请参考现有技术，此处不再赘述。
[0049]
具体的，墨盒04的进墨口011安装有消泡器08。通过消泡器08的设置，防止气泡进入墨盒04。消泡器08具体可以为利用离心力来破碎泡沫，分离气液的设备。
[0050]
根据需要，墨盒04的外缘设置有脱气腔。脱气腔的设置有利于墨盒04中墨水的二次脱气，从而保证加入喷头中的墨水含气量低，不会堵塞喷嘴。也就是通过在墨盒04的外缘设置腔体结构，腔体内可通过壁面的走向等形成气液分离结构，以对墨水进行进一步脱气处理。脱气腔的具体可参考现有技术。
[0051]
进一步地，液料箱01内设置有液位传感器010。液位传感器010具体可以设置于液料箱01的内侧壁上，以检测液料箱01内的液位，方便相关人员及时了解液料箱01内液位情况，或控制设置控制模块实现液料箱01内液位的监测。更进一步地，液料箱01的顶部设置有排气装置012，以方便液料箱01的排气。具体排气装置012的结构可参考现有技术。
[0052]
墨盒04的进气口，如上述的墨盒04的第一进气口和第二进气口具体设置于墨盒04的顶部。需要说明的是，图2中墨盒04仅示出了一个进气口，与之连接的相应仅示出第一负压发生器6，第二负压发生器7并未示出。
[0053]
在上述各实施例的基础上，供墨组件还包括与墨盒相连的负压盒，负压盒设有供墨负压腔和回墨负压腔；墨盒设有供墨腔和回墨腔，供墨负压腔与供墨腔相连，回墨负压腔与回墨腔相连。供墨腔用于给喷头提供液料，回墨腔用于收集来自于喷头的液料。供墨负压腔为供墨腔提供负压，以使喷头做喷射动作以喷墨；回墨负压腔则为回墨腔提供负压，以实现喷头部分液料的回流。
[0054]
液料在自重的作用下自供墨腔流入喷头，在供墨负压腔的作用下喷头做喷射动作，也即喷头进行打印作业；与此同时，部分液料在回墨负压腔的作用下由喷头回流至回墨腔中，从而实现各个喷头中液料的循环，改善了静止液料易阻塞喷头的问题。
[0055]
在上述气源装置包括第一负压储存器和第二负压储存器的情况下，则该第一负压储存器和第二负压储存器可以独立于负压盒设置，也可以集成于该负压盒。具体的，第一负压储存器对应负压盒的一个负压腔，第二负压储存器对应负压盒的另一个负压腔。
[0056]
基于上述实施例中提供的供墨系统，本发明还提供了一种3d打印设备，该3d打印设备包括上述实施例中任意一种供墨系统。由于该3d打印设备采用了上述实施例中的供墨系统，所以该3d打印设备的有益效果请参考上述实施例。
[0057]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0058]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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