CN114347473A - 一种3d打印设备及其工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种3D打印设备及其工艺方法，其中，所述3D打印设备，包括支撑架、平台支撑板、打印喷头、视觉传感模块和水平感应模块，所述支撑架内设有打印空腔；所述平台支撑板通过第一升降模组连接在所述打印空腔内，所述第一升降模组用于调节所述平台支撑板的高度位置以至于调整所述平台支撑板的倾斜角度；所述打印喷头活动连接在所述平台支撑板上方的所述打印空腔中；所述视觉传感模块用于感应监测所述平台支撑板。本发明的技术方案操作效率高，尽可能地排除掉3D打印执行前的外界因素对打印质量的条件，并且打印质量更高，成品率更佳的打印设备。

Description

一种3D打印设备及其工艺方法

技术领域

本发明涉及3D打印设备技术领域，具体涉及一种3D打印设备及其工艺方法。

背景技术

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息***、土木工程、***以及其他领域都有所应用。

但是，现有的大多数3D打印机的打印质量不高，并且打印效率较低，使得成本过高。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种3D打印设备，旨在提高打印效率，保障产品的成品率。

本发明所要解决的上述问题通过以下技术方案以实现：

一种3D打印设备，包括支撑架、平台支撑板、打印喷头、视觉传感模块和水平感应模块，所述支撑架内设有打印空腔；所述平台支撑板通过第一升降模组连接在所述打印空腔内，所述第一升降模组用于调节所述平台支撑板的高度位置以至于调整所述平台支撑板的倾斜角度；所述打印喷头活动连接在所述平台支撑板上方的所述打印空腔中；所述视觉传感模块用于感应监测所述平台支撑板。

优选的，所述视觉传感模块选用红外感应摄像头并且所述红外感应摄像头朝向所述平台支撑板上。

优选的，所述水平感应模块上设有第二升降模组，所述第二升降模组用于使得所述水平感应模块沿着垂直所述平台支撑板上表面的Z轴方向升降循环运动。

优选的，所述水平感应模块选用水平传感器，所述水平传感器的感应监测方向与所述平台支撑板上表面的水平方向平行。

优选的，所述3D打印设备还包括回收架和清理喷头，所述清理喷头位于所述平台支撑板的其一侧方，所述回收架位于所述清理喷头相对面的所述平台支撑板的另一侧方。

优选的，所述清理喷头上设有第三升降模组，所述第三升降模组用于驱动清理喷头的高度至所述平台支撑板的上表面的高度。

优选的，一种3D打印设备的工艺方法，运用上述任一项所述的3D打印设备，包括以下步骤：

S1、打印前准备；

S11、检测平台支撑板的性能；

S12、调整平台支撑板的使用状态；

S13、输入所需要打印产品的信息，并建成三维模型；

S14、根据所述模型建立打印线路；

S2、打印执行过程；

S21、输送打印材料至平台支撑板；

S22、驱动打印喷头，使所述打印喷头按照打印路线进行打印；便可完成打印过程。

优选的，在所述S11中，使用视觉传感模块感应监测所述平台支撑板的性能；

其中，所述平台支撑板的性能包括平台支撑板的表面的水平度。

优选的，在所述S12中，所述平台支撑板的使用状态包括平台支撑板的置放水平度；使用水平感应模块感应检测平台支撑板的置放水平度并且通过控制终端根据打印需要进行调整平台支撑板的置放水平度。

优选的，在所述完成打印后，便执行清理工序:所述清理工序包括以下步骤：

S231,使用所述视觉传感模块4感应监测打印完成后的所述平台支撑板上的残留物质的存有情况，便传输残留物质信号至控制终端；

在所述S231后，S232，控制终端输送清理信号至清理喷头，使得所述清理喷头执行相对应的喷射力进行喷射，从而使得残留物质排放至回收架中。

有益效果：本发明的技术方案通过采用视觉传感模块感应监测所述平台支撑板的性能来判断是否需要维修或者更换所述平台支撑板以及通过水平感应模块感应监测所述平台支撑板的水平倾斜度，然后再根据打印的需要调整所述平台支撑板的倾斜程度至合适值，再通过打印喷头在打印空腔中运行完成3d打印；进而得到操作效率高，尽可能地排除掉3D打印执行前的外界因素对打印质量的条件，得到打印质量更高，成品率更佳的打印设备。

附图说明

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示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明所述的一种3D打印设备的结构示意图。

图2是图1的A部分结构示意图。

图3是本发明所述的一种3D打印设备的部分结构示意图。

图4是本发明所述的一种3D打印的工艺方法的流程图。

附图标号说明：1-支撑架；2-平台支撑板；21-第一升降模组；211-第一牵引杆；212-第一驱动块；213-第一驱动杆；214-第一驱动电机；3-打印喷头；31-X轴驱动模组；32-Y轴驱动模组；33-Z轴驱动模组；4-视觉传感模块；5-水平感应模块；51-第二升降模组；511-第二驱动电机；512-第二驱动杆；513-第二驱动块；6-清理喷头；61-第三升降模组；611-第三驱动电机；612-第三驱动杆；613-第三驱动块；7-回收架；71-导引板；72-容纳空腔；8-控制终端。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种3D打印设备。

如图1所示，在本发明一实施例中，该3D打印设备；包括支撑架1、平台支撑板2、打印喷头3、视觉传感模块4和水平感应模块5，所述支撑架1内设有打印空腔；所述平台支撑板2通过第一升降模组21连接在所述打印空腔内，所述第一升降模组21用于调节所述平台支撑板2的高度位置以至于调整所述平台支撑板2的倾斜角度；所述打印喷头3活动连接在所述平台支撑板2上方的所述打印空腔中；所述视觉传感模块4用于感应监测所述平台支撑板2。

本发明的技术方案通过采用视觉传感模块感应监测所述平台支撑板的性能来判断是否需要维修或者更换所述平台支撑板以及通过水平感应模块感应监测所述平台支撑板的水平倾斜度，然后再根据打印的需要调整所述平台支撑板的倾斜程度至合适值，再通过打印喷头在打印空腔中运行完成3d打印；进而得到操作效率高，尽可能地排除掉3D打印执行前的外界因素对打印质量的条件，得到打印质量更高，成品率更佳的打印设备。

具体地，如图3所示，所述第一升降模组21选用四个并且分别位于所述平台支撑板2的底部表面；所述第一升降模组21包括第一升降模组21、第一牵引杆211、第一驱动块212、第一驱动杆213和第一驱动电机214，所述第一驱动电机214连接在所述支撑架1的内底部并且与所述第一牵引杆211传动连接，所述第一驱动块212的内壁与所述第一牵引杆211滑动连接，所述第一驱动块212的外壁与所述第一牵引杆211的第一端连接，所述第一牵引杆211的第二端与所述平台支撑板2固定连接。

具体地，所述打印喷头3上设有XYZ轴横移模块，所述XYZ轴横移模块连接在所述支撑架1上，所述XYZ轴横移模块用于驱动所述打印喷头3在所述打印空腔中沿着X轴、Y轴和Z轴三个轴向且朝向所述平台支撑板2的上表面方向横移运动。

其中，在本实施实施方式中，所述XYZ轴横移模块包括X轴驱动模组31、Y轴驱动模组32和Z轴驱动模组33，所述Z轴驱动模组33连接在所述打印空腔的Z轴方向，所述Y轴驱动模组32连接在所述Z轴驱动模组33上并且位于所述打印空腔的Y轴方向，所述X轴驱动模组31连接在所述Y轴驱动模组32上并且位于所述打印空腔的X轴方向。其中，在其一实施方式中，所述X轴驱动模组31、Y轴驱动模组32和Z轴驱动模组33均选用横移丝杠模组。

其中，在本实施方式中，所述视觉传感模块4连接在所述支撑架1的内侧壁上，并且所述视觉传感模块4朝向所述平台支撑板2上。其中，在其一实施方式中，所述视觉传感模块4选用红外感应摄像头；红外感应摄像头使用的红外线分别为两种:近红外线或称短波红外线，波长0.76-1.5微米，穿入人体组织较深,约5-10毫米；远红外线或称长波红外线，波长1.5-400微米，多被表层皮肤吸收，穿透组织深度小于2毫米；增强夜间或者黑暗场景图像捕捉能力。

具体地，如图2所示，所述水平感应模块5上设有第二升降模组51，所述第二升降模组51用于使得所述水平感应模块5沿着垂直所述平台支撑板2上表面的Z轴方向升降循环运动。

其中，所述水平感应模块5可选用水平传感器，所述水平传感器的感应监测方向与所述平台支撑板2上表面的水平方向平行。水平传感器属于角度传感器的一种，其作用就是测量载体的水平度，又叫倾角传感器，工程上常叫水平仪或倾角仪。双轴水平传感器可以同时测量两个方向的水平角度，因此可以定出整个被测面的水平度。

其中，在本实施方式中，所述第二升降模组51包括第二驱动电机511、第二驱动杆512和第二驱动块513，所述第二驱动电机511连接在所述支撑架1内侧端并且与所述第二驱动杆512传动连接，所述第二驱动块513的内壁滑动连接在所述第二驱动杆512上，所述第二驱动块513的外壁与所述水平感应模块5固定连接。

具体地，所述3D打印设备还包括回收架7和清理喷头6，所述清理喷头位于所述平台支撑板2的其一侧方，所述回收架7位于所述清理喷头6相对面的所述平台支撑板2的另一侧方。

其中，所述回收架7内设有容纳空腔72，所述回收架7上端设有导引板71，所述导引板71的高度比所述平台支撑板2的上表面高度高并且所述导引板71与所述容纳空腔72相连通。

其中，所述清理喷头6上设有第三升降模组61，所述第三升降模组61用于驱动清理喷头6的高度至所述平台支撑板2的上表面的高度。

其中，所述第三升降模组61包括第三驱动电机611、第三驱动杆612和第三驱动块613，所述第三驱动电机611连接在所述支撑架1的内侧端并且与所述第三驱动杆612传动连接，所述第三驱动块613的内壁滑动连接在所述第三驱动杆612上，所述第三驱动块613的外壁与所述清理喷头6固定连接。

具体地，如图1所示，所述3D打印设备还包括控制终端8，所述控制终端8固定在所述支撑架1上，并且所述控制终端8分别与第一升降模组21、X轴驱动模组31、Y轴驱动模组32、Z轴驱动模组33、视觉传感模块4、水平感应模块5、第二升降模组51、清理喷头6、第三升降模组61电连接。

本发明还提出一种3D打印的工艺方法，该3D打印的工艺方法运行上述3D打印设备来实现的，该3D打印设备的具体结构参照上述实施例，由于3D打印的工艺方法采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，如图4所示，所述3D打印的工艺方法，包括以下步骤：

S1、打印前准备；

S11、检测平台支撑板2的性能；

S12、调整平台支撑板2的使用状态；

S13、输入所需要打印产品的信息，并建成三维模型；

S14、根据所述模型建立打印线路；

S2、打印执行过程；

S21、输送打印材料至平台支撑板2；

S22、驱动打印喷头3，使所述打印喷头3按照打印路线进行打印；

S23、完成打印后，便执行清理工序。

具体地，在所述S11中，使用视觉传感模块感应监测所述平台支撑板的性能；其中，所述平台支撑板的性能包括平台支撑板的表面的水平度；通过感应监测所述平台支撑板的表面的水平度可以判断该平台支撑板的凹凸程度，避免其影响打印的稳定性以及产品的质量。

其中，在本实施方式中，所述视觉传感模块4可选用红外感应摄像头；红外感应摄像头使用的红外线分别为两种:近红外线或称短波红外线，波长0.76-1.5微米，穿入人体组织较深,约5-10毫米；远红外线或称长波红外线，波长1.5-400微米，多被表层皮肤吸收，穿透组织深度小于2毫米；增强夜间或者黑暗场景图像捕捉能力。

具体地，在所述S12中，所述平台支撑板的使用状态包括平台支撑板的置放水平度；使用水平感应模块5感应检测平台支撑板的置放水平度并且通过控制终端8根据打印需要进行调整平台支撑板的置放水平度；保障平台支撑板的置放位置始终适应于打印过程所需要求，提高打印效率和产品的成品率。

其中，在本实施方式中，所述水平感应模块5可选用水平传感器，水平传感器属于角度传感器的一种，其作用就是测量载体的水平度，又叫倾角传感器，工程上常叫水平仪或倾角仪。双轴水平传感器可以同时测量两个方向的水平角度，因此可以定出整个被测面的水平度。

具体地，在所述完成打印后，便执行清理工序之中:S231,使用所述视觉传感模块4感应监测打印完成后的所述平台支撑板2上的残留物质的存有情况，便传输残留物质信号至控制终端；

在所述S231后，S232，控制终端输送清理信号至清理喷头6，使得所述清理喷头6执行相对应的喷射力进行喷射，从而使得残留物质排放至回收架7中。

通过视觉传感模块对残留物质的存有量的感觉检测，可以使得清理喷头的马力提至最合适值，能够尽快、高效地清理残留物质，保障打印设备的清洁度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种3D打印设备，其特征在于，包括支撑架、平台支撑板、打印喷头、视觉传感模块和水平感应模块，所述支撑架内设有打印空腔；所述平台支撑板通过第一升降模组连接在所述打印空腔内，所述第一升降模组用于调节所述平台支撑板的高度位置以至于调整所述平台支撑板的倾斜角度；所述打印喷头活动连接在所述平台支撑板上方的所述打印空腔中；所述视觉传感模块用于感应监测所述平台支撑板。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印设备，其特征在于，所述视觉传感模块选用红外感应摄像头并且所述红外感应摄像头朝向所述平台支撑板上。

3.根据权利要求1所述的一种3D打印设备，其特征在于，所述水平感应模块上设有第二升降模组，所述第二升降模组用于使得所述水平感应模块沿着垂直所述平台支撑板上表面的Z轴方向升降循环运动。

4.根据权利要求1所述的一种3D打印设备，其特征在于，所述水平感应模块选用水平传感器，所述水平传感器的感应监测方向与所述平台支撑板上表面的水平方向平行。

5.根据权利要求1所述的一种3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备还包括回收架和清理喷头，所述清理喷头位于所述平台支撑板的其一侧方，所述回收架位于所述清理喷头相对面的所述平台支撑板的另一侧方。

6.根据权利要求5所述的一种3D打印设备，其特征在于，所述清理喷头上设有第三升降模组，所述第三升降模组用于驱动清理喷头的高度至所述平台支撑板的上表面的高度。

7.一种3D打印设备的工艺方法，其特征在于，运用上述权利要求1-6任一项所述的3D打印设备，包括以下步骤：

S1、打印前准备；

S11、检测平台支撑板的性能；

S12、调整平台支撑板的使用状态；

S13、输入所需要打印产品的信息，并建成三维模型；

S14、根据所述模型建立打印线路；

S2、打印执行过程；

S21、输送打印材料至平台支撑板；

S22、驱动打印喷头，使所述打印喷头按照打印路线进行打印；便可完成打印过程。

8.根据权利要求7所述的一种3D打印设备的工艺方法，其特征在于，在所述S11中，使用视觉传感模块感应监测所述平台支撑板的性能；

其中，所述平台支撑板的性能包括平台支撑板的表面的水平度。

9.根据权利要求7所述的一种3D打印设备的工艺方法，其特征在于，在所述S12中，所述平台支撑板的使用状态包括平台支撑板的置放水平度；使用水平感应模块感应检测平台支撑板的置放水平度并且通过控制终端根据打印需要进行调整平台支撑板的置放水平度。

10.根据权利要求7所述的一种3D打印设备的工艺方法，其特征在于，在所述完成打印后，便执行清理工序:所述清理工序包括以下步骤：

S231,使用所述视觉传感模块4感应监测打印完成后的所述平台支撑板上的残留物质的存有情况，便传输残留物质信号至控制终端；

在所述S231后，S232，控制终端输送清理信号至清理喷头，使得所述清理喷头执行相对应的喷射力进行喷射，从而使得残留物质排放至回收架中。

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