CN110509558A - 一种用饱和NaCl溶液作支撑的3D打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用饱和NaCl溶液作支撑的3D打印机，包括3D打印机，所述3D打印机的下表面贯穿设有溶液泵，所述溶液泵的输入端管连接有溶液储存箱，所述3D打印机的内壁设有液位传感器，所述液位传感器与所述溶液泵均与外界控制***连接，通过溶液泵向3D打印机中泵入介质，通过介质代替传统3D打印中的支撑物，极大的方便了有悬空结构的零件模型的打印，节约了支撑材料和支撑材料的打印时间，一定程度上提高了打印精度和打印效率，也节约了3D打印的材料成本，通过密封板的设置，使得在打印过程中，内部介质不会流出，而在打印完毕后，通过转动齿轮，带动齿条，从而控制密封板开启，方便取出打印物品。

Description

一种用饱和NaCl溶液作支撑的3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体领域为一种用饱和NaCl溶液作支撑的3D打印机。

背景技术

现有的3D打印均是在固定水平的托盘面方向将零件分成若干层，分层叠加材料来制造实体，层层叠加成型的技术(3D打印技术)原理要求模型的上层结构要有下层部分的支撑，在使用3D打印机打印模型时，当模型的某个面与垂直线角度大于45°且悬空或模型为桥梁结构悬空大于5mm时，材料会在凝固前发生坠落，这时需要设计支撑结构，否则没有支撑将无法堆叠成型，打印会出现坍塌，就不能打印出需要的模型。因此，有悬空结构的部分就必须添加支撑，然而当模型成型后支撑材料是并不需要的，还需要进行去除，这样一来，如果零件复杂，将会需要很多的支撑材料，这便成了对材料的一种浪费，也增加了材料成本。同时与支撑材料接触的模型表面的表面质量一般较差，难以达到较高精度要求。另外，去除支撑材料的过程也并非十分容易，做过3D打印的每一个人对去除支撑过程的费时费力深有体会：力度不够，支撑难以去除；用力过大，会把模型损毁。

常见的添加支撑的方法主要有人工手动添加支撑和软件添加支撑，然而人工手动添加支撑比较麻烦，而且还存在一些缺点：由于受人为因素的影响，支撑添加的质量取决于设备操作人员的经验和责任心，所以支撑添加的质量难以保证，而且手动添加支撑也不太灵活，一些参数需要改变。由软件自动生成支撑，往往也存在需要***大量的计算，且支撑机构消耗的原材料成本不低的问题，还会在零件制造好后分离支撑和模型的时候造成模型与支撑接触面表面质量不理想的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用饱和NaCl溶液作支撑的3D打印机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用饱和NaCl溶液作支撑的3D打印机，包括3D打印机，所述3D打印机的下表面贯穿设有溶液泵，所述溶液泵的输入端管连接有溶液储存箱，所述3D打印机的内壁设有液位传感器，所述液位传感器与所述溶液泵均与外界控制***连接。

优选的，所述3D打印机的一侧侧壁设有开口，所述开口的侧壁滑动连接有密封板，所述密封板的外表面设有齿条，所述3D打印机的外表面设有第一电机，所述第一电机的输出轴固定连接有齿轮，所述齿轮与所述齿条啮合。

优选的，所述开口的内侧壁设有梯形滑槽，且所述梯形滑槽的内侧壁设有密封垫，所述密封板的侧壁且位于所述梯形滑槽的内壁处呈梯形，且与所述梯形滑槽相匹配。

优选的，所述3D打印机的内下表面设有托盘导杆，所述托盘导杆的外侧壁滑动连接有支撑板，所述支撑板的上表面设有托盘，所述3D打印机的外下表面固定连接有第二电机，所述第二电机的输出轴贯穿所述3D打印机的下侧壁连接有丝杆，所述支撑板的端面设有通孔，所述丝杆穿过所述通孔，且所述通孔的内侧壁设有与所述丝杆相配合的内螺纹。

优选的，所述支撑板的四角贯穿设有调平螺栓，所述调平螺栓均与所述托盘螺接。

优选的，所述调平螺栓的外侧壁且位于所述支撑板与所述托盘之间设有弹簧。

优选的，所述溶液储存箱的内部放置有饱和NaCl溶液。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种用饱和NaCl溶液作支撑的3D打印机，通过溶液泵向3D打印机中泵入介质，通过介质代替传统3D打印中的支撑物，极大的方便了有悬空结构的零件模型的打印，节约了支撑材料和支撑材料的打印时间，一定程度上提高了打印精度和打印效率，也节约了3D打印的材料成本，通过密封板的设置，使得在打印过程中，内部介质不会流出，而在打印完毕后，通过转动齿轮，带动齿条，从而控制密封板开启，方便取出打印物品，同时也方便了装置的维护与维修，通过支撑板与托盘的设置，在打印过程中由托盘上升后逐层下降的方式打印，从而使得介质在作为支撑物时，液面只需始终保持同一水平面即可，而无需随着打印而一直调节，从而使得液面传感器只需设置在所需支撑的高度处即其以上部分即可，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的主视剖面结构示意图；

图2为本发明的主视结构示意图；

图3为本发明的密封板的俯视结构示意图。

图中：1-3D打印机、2-溶液泵、3-液位传感器、4-开口、5-密封板、6-齿条、7-第一电机、8-齿轮、9-梯形滑槽、10-密封垫、11-托盘导杆、12-支撑板、13-托盘、14-第二电机、15-丝杆、16-通孔、17-弹簧、18-溶液储存箱、19-调平螺栓。

具体实施方式

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。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种用饱和NaCl溶液作支撑的3D打印机，包括3D打印机1，所述3D打印机1为市面上常规已知设备，本文不再赘述，所述3D打印机1的下表面贯穿设有溶液泵2，所述溶液泵2的输入端管连接有溶液储存箱18，所述溶液泵2可将所述溶液储存箱18中的溶液泵入3D打印机的打印室内，也可反向将所述3D打印机内的溶液泵回所述溶液储存箱18中，所述3D打印机1的内壁设有液位传感器3，所述液位传感器3是一根螺旋式水位感应线，按照要求的长度拉长后垂直悬吊于溶液中，通过感应的方式检测溶液水位的高低，水位信号经过二线式水位传感器传输到数显水位自动控制报警器，由数码管显示水位，由水位自动控制继电器、水位超高报警继电器、水位超低报警继电器三路独立开关输出，水位自动控制继电器有两个，第一继电器控制接通溶液泵2将溶液由储藏室抽入3D打印装置的密闭机箱内；第二继电器控制接通溶液泵2将溶液从3D打印装置的密闭机箱内反抽回其溶液储藏室，所述液位传感器3与所述溶液泵2均与外界控制***连接，由所述液位传感器3将电信号传输给外界控制装置，而控制装置同归对信号的处理与计算，从而控制水位自动控制继电器，实现3D打印机1内的液面控制。

具体而言，所述3D打印机1的一侧侧壁设有开口4，所述开口4的侧壁滑动连接有密封板5，所述密封板5的外表面设有齿条6，所述3D打印机1的外表面设有连接座，所述连接座的表面设有第一电机7，所述第一电机7的输出轴固定连接有齿轮8，所述齿轮8与所述齿条6啮合，通过所述齿轮8的转动，可带动所述齿条6，从而使所述密封板5上下滑动，实现所述3D打印机1的开合。

具体而言，所述开口4的内侧壁设有梯形滑槽9，且所述梯形滑槽9的内侧壁设有密封垫10，所述密封板5的侧壁且位于所述梯形滑槽9的内壁处呈与所述梯形滑槽9相匹配的梯形，通过将滑槽设置成梯形，可使得滑动连接更为紧密，使得在可随意滑动的同时实现密封，以避免装置在工作时，内部的溶液由滑动连接处流出。

具体而言，所述3D打印机1的内下表面设有托盘导杆11，所述托盘导杆11由其底部设置的限位块与所述3D打印机1的下表面连接，所述托盘导杆11的外侧壁滑动连接有支撑板12，所述支撑板12的端面上设置有导杆座，由导杆座与所述托盘导杆11进行滑动连接，所述导杆座为圆柱形腔体，增大了与所述托盘导杆11的接触面积，从而使得在滑动过程中更为平稳，所述支撑板12的上表面设有托盘13，由所述3D打印机1在所述托盘13上进行3D打印，所述3D打印机1的外下表面固定连接有第二电机14，所述第二电机14为两个，所述第二电机14的输出轴贯穿所述3D打印机1的下侧壁连接有丝杆15，所述支撑板12的端面设有通孔16，所述丝杆15穿过所述通孔16，且所述通孔16的内侧壁设有与所述丝杆15相配合的内螺纹，当所述第二电机14转动时，所述第二电机14带动丝杆15转动，因所述支撑板12由所述托盘导杆11与所述丝杆15限位，只可上下滑动，而所述丝杆15转动时，由与其配合的内螺纹，实现所述支撑板12的上升与下降的功能，在打印时，所述支撑板12上升至指定位置后逐层下降的方式进行打印，从而打印喷头只需做平面的二维运动，这样做的好处为，打印过程中，打印物体的上表面始终位于同一高度，当打印需要支撑的结构时，溶液只需上升至与所述打印物体同一高度处，无需随着打印进程而逐步调整液面高度，从而使得只需在打印物体的上表面的同一高度处设置一个水位开关A，另一个水位开关放在低水位B位置(溶液不需要做支撑时的液面正常高度)，当3D打印过程中遇到悬空结构且需要且需要支撑时，第一继电器闭合，此时可控制溶液泵的电磁阀的启动，开始抽进溶液；当水上升到达高水位A位置时，继电器断开，水泵或电磁阀断电，溶液通道管开关关闭，液面保持不动，作为一个支撑平面供3D打印喷头喷丝堆叠形成以块很薄的(悬空结构所需)支撑板，待支撑板打印完成，打印模型向溶液中移动，使得液面上升，液面超过水位开关A，溶液通道开关打开，水位控制器的第二继电器闭合，溶液泵将溶液反抽，然后溶液又到低水位B位置，不断往复循环，溶液高度用水位控制器控制，这样便严格的保证了溶液水位的位置精度，也就保证了支撑结构的位置精度，从而保证了打印模型的打印精度。

具体而言，所述支撑板12的四角贯穿设有调平螺栓19，所述调平螺栓19均与所述托盘13螺接，通过转动所述调平螺栓19，即可对所述支撑板12进行调平。

具体而言，所述调平螺栓19的外侧壁且位于所述支撑板12与所述托盘13之间设有弹簧17，所述弹簧17使所述调平螺栓19的螺纹与托盘的螺纹紧密贴合，增加摩擦力，从而使得装置在工作过程中，螺栓不会松动。

具体而言，所述溶液储存箱18的内部放置有饱和NaCl溶液，因饱和NaCl溶液具有较大的浮力，从而可以提供较大的支撑力。

工作原理：本发明工作时，丝杆15相连的第二电机14启动，在丝杆15以及托盘导杆11的作用下带动支撑板12及托盘13向上运动到指定位置，同时喷头回到零点位置并开始预热，待温度达到光敏树脂熔点后，将材料融化，按照打印机所指定的算法轨迹将融化的材料一层层的堆积成型，在此过程中，打印时如果有需要进行支撑的地方，启动第一电机7，通过齿轮8和齿条6工作，将可升降式封闭门关闭并压紧密封，密封完成后溶液泵2开始工作，将饱和NaCl溶液从溶液储存箱18内抽到机箱，此时，液位传感器3开始工作，当水位达到传感器监测位置，也就是所需水位时，溶液泵停止工作，由于液态光敏树脂和饱和食盐水之间的密度差，喷头可在液面上打印一层2mm厚的小平面作为支撑板，打印完成后，溶液泵2启动，将机箱内的溶液抽回储存箱，待完全抽完后，可开启第二电机14，使密封板5开启，取出打印零件。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用饱和NaCl溶液作支撑的3D打印机，包括3D打印机(1)，其特征在于：所述3D打印机(1)的下表面贯穿设有溶液泵(2)，所述溶液泵(2)的输入端管连接有溶液储存箱(18)，所述3D打印机(1)的内壁设有液位传感器(3)，所述液位传感器(3)与所述溶液泵(2)均与外界控制***连接。

2.根据权利要求1所述的一种用饱和NaCl溶液作支撑的3D打印机，其特征在于：所述3D打印机(1)的一侧侧壁设有开口(4)，所述开口(4)的侧壁滑动连接有密封板(5)，所述密封板(5)的外表面设有齿条(6)，所述3D打印机(1)的外表面设有第一电机(7)，所述第一电机(7)的输出轴固定连接有齿轮(8)，所述齿轮(8)与所述齿条(6)啮合。

3.根据权利要求2所述的一种用饱和NaCl溶液作支撑的3D打印机，其特征在于：所述开口(4)的内侧壁设有梯形滑槽(9)，且所述梯形滑槽(9)的内侧壁设有密封垫(10)，所述密封板(5)的侧壁且位于所述梯形滑槽(9)的内壁处呈梯形，且与所述梯形滑槽(9)相匹配。

4.根据权利要求1所述的一种用饱和NaCl溶液作支撑的3D打印机，其特征在于：所述3D打印机(1)的内下表面设有托盘导杆(11)，所述托盘导杆(11)的外侧壁滑动连接有支撑板(12)，所述支撑板(12)的上表面设有托盘(13)，所述3D打印机(1)的外下表面固定连接有第二电机(14)，所述第二电机(14)的输出轴贯穿所述3D打印机(1)的下侧壁连接有丝杆(15)，所述支撑板(12)的端面设有通孔(16)，所述丝杆(15)穿过所述通孔(16)，且所述通孔(16)的内侧壁设有与所述丝杆(15)相配合的内螺纹。

5.根据权利要求4所述的一种用饱和NaCl溶液作支撑的3D打印机，其特征在于：所述支撑板(12)的四角贯穿设有调平螺栓(19)，所述调平螺栓(19)均与所述托盘(13)螺接。

6.根据权利要求5所述的一种用饱和NaCl溶液作支撑的3D打印机，其特征在于：所述调平螺栓(19)的外侧壁且位于所述支撑板(12)与所述托盘(13)之间设有弹簧(17)。

7.根据权利要求1所述的一种用饱和NaCl溶液作支撑的3D打印机，其特征在于：所述溶液储存箱(18)的内部放置有饱和NaCl溶液。