CN206085667U - 3d综合循环打印装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种3D综合循环打印装置，该装置包括：立柱和转台，所述立柱竖直设置在转台上，且所述立柱可相对于转台旋转，在所述立柱上设置有第一打印部和第二打印部，所述第一打印部和第二打印部可随着立柱的旋转而在竖直方向上往复移动，在所述立柱一侧的下方设置有打印池，所述转台用于带动立柱及其上的第一打印部和第二打印部一同旋转，使得第一打印部或者第二打印部位于所述打印池的正上方，所述第一打印部包括照射光源和透光板，所述第二打印部为熔融打印机，从而使得多种打印方式能够高效结合。

Description

3D综合循环打印装置

技术领域

本实用新型涉及一种打印装置，具体涉及一种3D综合循环打印装置，属于3D打印技术领域。

背景技术

SLA(Stereo Lithography Appearance，立体光固化成型法)是最早实用化的快速成形技术，采用液态光敏树脂原料。其工艺过程是，首先通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动；激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；然后升降台下降一定距离，待固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。

DLP(Digital Light Procession)全称叫“数字光投影”技术，基于DLP的打印工艺与SLA光固化成型方法类似，都是采用液态光敏树脂为原料。不同之处在于，DLP采用数字投影仪作为光源，而SLA为激光头。其工艺过程是，首先通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，产生的许多帧图像通过数字投影仪照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化。当一层加工完毕后，就生成了打印件的一个截面，然后打印平台移动一定距离，待固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层照射，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。

目前的SLA和DLP打印设备主要存在两个问题。其一：由于液态光敏树脂具有一定粘稠度，在打印平台完成一层的固化并抬升后，光敏树脂不会迅速填补打印区域的空缺，而是缓慢流入打印区域，甚至无法主动流到打印区，而在光敏树脂填满打印区域之前，是无法进行照射固化作业的，需要等待光敏树脂将打印区域完全填充后，才能再开始新一层的固化。在专利号为201510486721.2的中国专利中，给出了一种辅助设备，但是该设备的处理速度仍然较低，难以实现光敏树脂的快速流动，所以目前光固化打印通常采用的方法是降低打印速度，在树脂完全固化之前停止照射并上升打印平台，使液体树脂重新充满缝隙，然后开始照射固化，并重复这个过程。

另外，现有的关于光固化的打印设备受限于其本身的工作原理，不可能实现快速打印，往往一个十几厘米长的工件就需要打印3-5个小时，虽然加工精度较高，但是其无法大规模生产，但对于很多零件来说，却往往有一些精度上的要求，目前的多种3D打印方式中也只有所述DLP打印能够满足其精度要求；正是由于这两个原因，限制了光固化方式的3D打印速度及应用范围。

由于上述原因，本发明人对现有的3D打印方式做了深入研究，设计出一种综合循环打印装置，该装置不仅能够实现快速的光固化打印，还能够与其他打印方法及打印设备结合，从根本上提高3D打印的打印效率，使得3D打印真正实现产业化。

实用新型内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种3D综合循环打印装置，该装置包括：立柱和转台，所述立柱竖直设置在转台上，且所述立柱可相对于转台旋转，在所述立柱上设置有第一打印部和第二打印部，所述第一打印部和第二打印部可随着立柱的旋转而在竖直方向上往复移动，在所述立柱一侧的下方设置有打印池，所述转台用于带动立柱及其上的第一打印部和第二打印部一同旋转，使得第一打印部或者第二打印部位于所述打印池的正上方，所述第一打印部包括照射光源和透光板，所述第二打印部为熔融打印机，从而使得多种打印方式能够高效结合，从而完成本实用新型。

具体来说，本实用新型的目的在于提供以下方面：

一种3D综合循环打印装置，其特征在于，该装置包括：

立柱1和转台2，

其中，所述立柱1竖直设置在转台2上，且所述立柱1可相对于转台2旋转，

在所述立柱1上设置有第一打印部3和第二打印部4，所述第一打印部3和第二打印部4可随着立柱1的旋转而在竖直方向上往复移动，

在所述立柱一侧的下方设置有打印池5。

其中，所述转台2用于带动立柱及其上的第一打印部3和第二打印部4一同旋转，使得第一打印部3或者第二打印部4位于所述打印池5的正上方。

其中，所述打印池5用于盛装能够流动的光敏树脂物料，

在所述打印池5底部开设有供所述物料进出的物料口6。

其中，所述打印装置还包括泵7和物料箱8，其中，所述物料箱8中存储有所述能够流动的光敏树脂物料，所述泵7通过管道分别与所述物料箱8和物料口6相连，泵7用于调节所述打印池5中物料的液面高度。

其中，第一打印部3包括照射光源31和透光板32，

当所述第一打印部3位于所述打印池5的正上方时，所述照射光源31和透光板32在所述立柱1的带动下一同沿着竖直方向移动，从而靠近或者远离所述打印池5的底部；

所述照射光源31向下发出的光穿过透光板32照射到所述打印池5中。

其中，所述照射光源31为紫外光原，其用于发出紫外光。

其中，在所述透光板32的下表面，即朝向打印池底部的一侧涂布有抗粘涂层33。

其中，在所述透光板32的上部边缘设置有防止打印池中物料覆盖透光板上表面的立沿34。

其中，所述第二打印部4为熔融打印机，其用于喷涂熔融的3D打印物料。

其中，所述第二打印部4包括多排喷嘴41，所述多排喷嘴41分别用于喷涂不同颜色的熔融物料。

本实用新型所具有的有益效果包括：

(1)根据本实用新型提供的3D综合循环打印装置能够随着透光板的上移，在负压的作用下，光敏树脂物料能够快速填充至打印区域，能够快速、连续地进行光固化作业；

(2)根据本实用新型提供的3D综合循环打印装置中设置有泵，通过泵能够实时调节打印池中物料的液面高度；

(3)根据本实用新型提供的3D综合循环打印装置能够在采用光固化打印的基础上结合其他打印方式，如FDM熔融层积成型打印方法和SLA立体平版印刷方法等等。

附图说明

图1示出根据本实用新型一种优选实施方式的整体结构示意图，

图2示出根据本实用新型一种优选实施方式的第一打印部整体结构示意图，

图3示出根据本实用新型一种优选实施方式的第一打印部整体结构示意图，其中打印工件已接近打印完成，

图4示出根据本实用新型一种优选实施方式的第二打印部整体结构俯视图，

图5示出根据本实用新型一种优选实施方式的第二打印部整体结构主视图，

图6示出根据本实用新型一种优选实施方式的第二打印部整体结构侧视图。

附图标号说明：

1-立柱

2-转台

3-第一打印部

31-照射光源

32-透光板

33-抗粘涂层

34-立沿

4-第二打印部

41-喷嘴

42-加热部

43-喷头

44-控制部

5-打印池

6-物料口

7-泵

8-物料箱

9-传动杆

10-打印工件

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。通过这些说明，本实用新型的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本实用新型提供的一种3D综合循环打印装置，如图1、图2和图3中所示，该装置包括：立柱1和转台2，其中，所述立柱1竖直设置在转台2上，且所述立柱1可相对于转台2旋转，在所述立柱1上设置有第一打印部3和第二打印部4，还可以任选地设置其他多个打印部，所述第一打印部3和第二打印部4可随着立柱1的旋转而在竖直方向上往复移动；

在所述立柱一侧的下方设置有打印池5；

所述转台2用于带动立柱及其上的第一打印部3和第二打印部4一同旋转，使得第一打印部3或者第二打印部4位于所述打印池5的正上方，该打印装置打印出的打印工件10就在所述打印池5中产生。

优选地，所述立柱为螺纹柱，即立柱上设置有螺纹，所述第一打印部3和第二打印部4上也都设置有螺纹，通过螺纹配合使得立柱的旋转动力转化为第一打印部3和第二打印部在竖直方向的进给力。

优选地，所述第一打印部3为光敏打印机，其上包括照射光源31和透光板32，其中，所述照射光源31和透光板32一同沿着竖直方向移动，从而靠近或者远离打印池5的底部；

所述照射光源31向下发出的光穿过透光板32照射到所述打印池5中，并能够照射到打印池中盛装的物料。

优选地，所述照射光源31为紫外光原，其用于发出紫外光，通过该光线能够使得光敏树脂材料快速固化。

优选地，在所述透光板32的下表面，即朝向打印池底部的一侧涂布有抗粘涂层33，从而使得固化后的物料不能粘在透光板上，只能固定在打印池底部，最终在打印池底部长大成型。优选地，所述透明抗粘涂层采用纳米防水镀膜，比如使用镀膜技术在窗口材料上镀上抗粘层，一种可选的抗粘层材料是高透明特氟龙薄膜(例如特氟龙ETFE)或者也可选择中国台湾地区摩奇纳米喷雾式镀膜或聚二甲基硅氧烷薄膜。

优选地，所述透光板的下表面光滑平整，尤其是涂布有抗黏涂层33后，其下表面光滑平整，使得其下方的打印区域表面光滑平整，进而其中填充的光敏树脂材料固化后得到的打印工件表面光滑平整。

优选地，在所述透光板2的上部边缘设置有防止打印池中物料覆盖透光板上表面的立沿34，任选地，所述立沿可以向上延伸，最终使得透光板和照射光源之间的空间完全密封。

优选地，所述打印池5用于盛装能够流动的光敏树脂物料。

优选地，在所示打印池底部开设有供所述物料进出的物料口6；所述打印装置还包括泵7和物料箱8，其中，所述物料8中存储有所述能够流动的光敏树脂物料，所述泵7通过管道分别与所述物料箱8和物料口6相连，泵7用于调节所述打印池5中物料的液面高度，当所述透光板向上移动时，泵向打印池中注入物料，使得打印池中的物料液面高度能够覆盖固化后的打印工件。从而使得打印区域中能够实时具有待固化的光敏树脂物料。本实用新型中所述的打印区域是指在所述透光板下方预定距离所涵盖的区域。

优选地，所述照射光源31和透光板32固结为一体，且照射光源31和透光板32之间的间距固定，在所述照射光源31上方设置有传动杆9，所述传动杆9与所述立柱相连，从而带动所述照射光源31和透光板32在竖直方向移动。

所述传动杆9用于控制所述透光板32上的抗粘涂层33与所述打印池5底部之间保留预定距离，并在所述照射光源31每工作一次后控制所述透光板32向上移动预定距离。

优选地，所述照射光源31用于在所述透光板32移动到预定位置后启动工作，照射所述透光板32和打印池5底部之间的能够流动的光敏树脂物料，并使之固化。

本实用新型中所述的照射光源由计算机控制，其每次工作发出的光的投影形状都是经过严格计算后获得的，由所述投影形状控制所述打印工件10最终的成型形状。

优选地，所述透明抗粘涂层33采用纳米防水镀膜，比如使用镀膜技术在窗口材料(透明玻璃板朝向打印池5内的一侧)上镀上抗粘层，一种可选的抗粘层材料是高透明特氟龙薄膜(例如特氟龙ETFE)或者也可选择中国台湾地区摩奇纳米喷雾式镀膜或聚二甲基硅氧烷薄膜。

优选地，如图4和图5中所示，所述所述第二打印部4为熔融打印机，其用于喷涂熔融的3D打印物料。

其中，多排喷嘴41互相平行设置，所述喷嘴41上分别设置有加热部42、喷头43和控制部44，所述加热部用于加热物料，使其达到熔融状态，以便于喷涂并冷却固化，所述喷头用于将熔融的物料喷出至预定位置，所述控制部用于接收计算机指令，根据计算好的命令控制所述加热部和喷头工作。

所述多排喷嘴中可以填充多种物料，优选的为多种颜色的物料，根据打印工件的颜色需求，可以任意组合搭配。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于本实用新型工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上结合了优选的实施方式对本实用新型进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本实用新型进行多种替换和改进，这些均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种3D综合循环打印装置，其特征在于，该装置包括：

立柱(1)和转台(2)，

其中，所述立柱(1)竖直设置在转台(2)上，且所述立柱(1)可相对于转台(2)旋转，

在所述立柱(1)上设置有第一打印部(3)和第二打印部(4)，所述第一打印部(3)和第二打印部(4)可随着立柱(1)的旋转而在竖直方向上往复移动，

在所述立柱一侧的下方设置有打印池(5)，在所述打印池(5)底部开设有供所述物料进出的物料口(6)，

所述转台(2)用于带动立柱及其上的第一打印部(3)和第二打印部(4)一同旋转，使得第一打印部(3)或者第二打印部(4)位于所述打印池(5)的正上方，

第一打印部(3)包括照射光源(31)和透光板(32)，

在所述透光板(32)的上部边缘设置有防止打印池(5)中物料覆盖透光板上表面的立沿(34)，

所述第二打印部(4)为熔融打印机，其可喷涂熔融的3D打印物料，所述第二打印部(4)包括多排喷嘴(41)，所述多排喷嘴(41)分别可喷涂不同颜色的熔融物料。

2.根据权利要求1所述的综合循环打印装置，其特征在于，

所述打印池(5)盛装能够流动的光敏树脂物料。

3.根据权利要求2所述的综合循环打印装置，其特征在于，

所述打印装置还包括泵(7)和物料箱(8)，其中，所述物料箱(8)中存储有所述能够流动的光敏树脂物料，所述泵(7)通过管道分别与所述物料箱(8)和物料口(6)相连，泵(7)可调节所述打印池(5)中物料的液面高度。

4.根据权利要求1所述的综合循环打印装置，其特征在于，

当所述第一打印部(3)位于所述打印池(5)的正上方时，所述照射光源(31)和透光板(32)在所述立柱(1)的带动下一同沿着竖直方向移动，从而靠近或者远离所述打印池(5)的底部；

所述照射光源(31)向下发出的光穿过透光板(32)照射到所述打印池(5)中。

5.根据权利要求1所述的综合循环打印装置，其特征在于，

在所述透光板(32)的下表面，即朝向打印池(5)底部的一侧涂布有抗粘涂层(33)。