具有快捷换料及快速定型功能的环保型3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印机技术领域，具体涉及具有快捷换料及快速定型功能的环保型3D打印机。

背景技术

3D打印机又称三维打印机(3DP)，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。

在生产过程，3D打印机会有如下缺陷影响打印进程和质量：

1、由于3D打印机使用的基本都是是粉末材料或者可熔融线形耗材，当一些3D打印机使用的原料是线形耗材，在打印过程或打印完成后需要更换原料时，通常是将线形耗材在进料器的进料端处剪断，然后手持新的线形耗材的一端对转进料器的进料端，然后运转进料器，直至新的线形耗材的一端从进料器的出料端出来，在此期间一直需要工作人员手持并往上提升，因为进料器运转时间慢，所以及其占用工作时间，费时费力，效率低下；

2、当3D打印机使用的是粉末材料时，尤其生产的产品包含孔洞及悬臂这样的复杂结构，其结构的中空部分需要粉末支撑，生产时会产生大量的粉尘，而且当使用的需要熔融线形耗材时，可能会产生一些有害气体，影响工作环境和人员健康；

3、当3D打印机的喷头将材料挤出在基板上时，如果基板温度与材料的温度差别较大，极易发生翘边现象，若果材料温度过高，体积较大，自然冷却速度极慢，会发生内软外硬的现象，甚至发生内芯塌陷的质量问题，另外，在基板上的成型后难以拆下。

发明内容

本发明的目的在于提供具有快捷换料及快速定型功能的环保型3D打印机，以解决3D打印机因为换料麻烦，费时费力；工作中可能会产生粉尘或者一些有害气体，影响工作环境和人员健康，以及定型缓慢甚至翘边，进而影响的打印进程和质量的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

具有快捷换料及快速定型功能的环保型3D打印机，包括机架、喷头、空间移动轴架和控制系统，所述空间移动轴架安装在所述机架内部，所述喷头朝下设置且安装在所述移动架上，所述控制系统安装在所述机架上且控制所述移动架移动和控制所述喷头打印，所述喷头下方通过滑道定位机构将基板安装在所述机架的内底面，所述机架的内底面设置有凹槽，所述凹槽内安装有温度调节机构，所述机架的内底面两侧对称安装有微尘处理机构，所述机架的侧面固定安装有进料器和转动安装有料盘，所述进料器的出料端通过连通管与所述喷头的进料端连通，所述进料器和所述料盘之间设置有便于线形耗材换料的夹紧送料装置。

进一步的技术方案是：所述夹紧送料装置包括固定块、滑杆、滑座、弹簧、电动机、支架和夹紧滚轮，所述固定块对称且垂直安装在所述机架的侧面上，所述滑杆水平设置且两端分别安装在两所述固定块的内面上，所述滑座对称安装在所述滑杆的两端，且所述滑座内侧面贴合所述机架的侧面，所述弹簧套装在所述固定块与所述滑座之间的所述滑杆上，所述支架分别竖直安装在所述滑座的上表面且相互靠近，所述夹紧滚轮转动安装在所述支架的上端，所述电动机安装在所述滑座的上表面且驱动所述夹紧滚轮转动，两所述夹紧滚轮夹紧且提升线形耗材。

进一步的技术方案是：所述滑道定位机构包括滑轨、固定块和滑槽，所述滑槽对称设置在所述基板的下表面，所述滑轨对称设置在所述机架的内底面上，所述基板通过其底部的所述滑槽滑动安装在所述滑轨上，所述固定块滑动安装在所述滑轨的两端，且通过螺栓固定在所述滑轨上卡紧所述基板。

进一步的技术方案是：所述滑轨为T型滑道，所述滑槽的为T型槽，所述T型滑道的两侧设置有便于安装的过渡斜面。

进一步的技术方案是：所述温度调节机构包括内通水电热管、铁氟龙绝缘软管、气动循环泵和绝缘水箱，所述内通水电热管安装在所述凹槽内，所述铁氟龙绝缘软管穿入所述内通水电热管中，所述铁氟龙绝缘软管的两端通过所述气动循环泵与所述绝缘水箱形成循环水通路。

进一步的技术方案是：所述内通水电热管为螺旋盘管或者S型管。

进一步的技术方案是：所述铁氟龙绝缘软管和所述内通水电热管之间填充有一层或多层导热绝缘玻纤布。

进一步的技术方案是：所述微尘处理机构包括L型槽、小型风扇和过滤组件，所述L型槽对称设置在所述机架的内底面两侧，所述小型风扇成排设置在所述L型槽的进气端，所述过滤组件设置在所述L型槽的出气端。

进一步的技术方案是：所述过滤组件包括除尘布、HEPA过滤器和碳过滤器，所述除尘布、所述HEPA过滤器和所述碳过滤器按照气体流动方向安装在所述L型槽的出气端内。

与现有技术相比，本发明至少能达到以下有益效果之一的是：

1、该具有快捷换料及快速定型功能的环保型33D打印机，夹紧送料装置通过弹簧的弹性作用使得夹紧滚轮从两侧夹紧线形耗材，电动机带动夹紧滚轮转动，提升紧线形耗材，直至完成换料，而且在工作时，夹紧送料装置也可以起到理线的作用，防止进料时，线形耗材容易打结或者提升晃动，不便进料容易断线，影响33D打印的正常进行，可以辅助工作人员进行33D打印机的换料工作，夹紧送料装置可以提到人员手持提送线形耗材进进入进料器，解放工作人员的双手，省事省力，极大的节约工作人员的工作时间，提升工作效率。

2、通过在机架的内底面上设置滑道定位机构，基板滑动安装在滑道定位机构上，当一些产品因为形状、体积、重量等原因在基板上难以拆卸时，可以将基板从33D打印机的机架内底面上卸下，方便基座拆卸产品和清理基板的表面；在机架内底面上的凹槽内设置温度调节机构，可以对基板初始工作时进行预热，防止基板和打印材料温差较大，导致产品翘边的现象，也可以在产品打印时，对基板进行冷却降温，有助于高温材料快速成型。

3、在机架内底面的上表面两侧对称安装有微尘处理机构，在33D打印机工作时，因为材料性质可能产生粉尘或者有害有味气体时，可以对粉尘和有害有味气体进行净化处理，提高打印质量和工作环境的质量，保护人员身体健康。

附图说明

图1为本发明具有快捷换料及快速定型功能的环保型33D打印机的结构示意图。

图2为本发明图1中滑道定位机构、温度调节机构和微尘处理机构的结构示意图。

图3为本发明图1中夹紧送料装置的结构示意图。

附图标记：1、机架；2、喷头；3、空间移动轴架；4、控制系统；5、滑道定位机构；51、滑轨；52、固定块；53、滑槽；6、夹紧送料装置；61、固定块；62、滑杆；63、滑座；631、避让凹陷；64、弹簧；65、电动机；66、支架；67、夹紧滚轮；671、防滑层；7、线形耗材； 6、凹槽；7、内通水电热管；72、铁氟龙绝缘软管；73、气动循环泵；74、绝缘水箱；8、微尘处理机构；81、L型槽；82、小型风扇；83、过滤组件；831、除尘布；832、HEPA过滤器；833、碳过滤器；9、凹槽；10、进料器；11、料盘；12、连通管；13、基板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

实施例1请参照图1和图2示出的一个实施例，具有快捷换料及快速定型功能的环保型33D打印机，包括机架1、喷头2、空间移动轴架3和控制系统4，所述空间移动轴架3安装在所述机架1内部，所述喷头2朝下设置且安装在所述移动架3上，所述控制系统4安装在所述机架1上且控制所述移动架移动和控制所述喷头2打印，所述喷头2下方通过滑道定位机构5将基板13安装在所述机架1的内底面，所述机架1的内底面设置有凹槽9，所述凹槽9内安装有温度调节机构7，所述机架1的内底面两侧对称安装有微尘处理机构8，所述机架1的侧面固定安装有进料器10和转动安装有料盘11，所述进料器10的出料端通过连通管12与所述喷头2的进料端连通，所述进料器10和所述料盘11之间设置有便于线形耗材换料的夹紧送料装置6。

该具有快捷换料及快速定型功能的环保型33D打印机，基于传统的33D打印机：机架1内安装可以沿3系坐标（X轴、Y轴和Z轴）做空间移动的空间移动轴架3，喷头2朝下设置且安装在移动架3上，将打印材料层层铺在机架1的地面上，形成具有3维的产品，但是常规的33D打印机具有很多问题亟待解决，及其影响打印进程和质量，本技术方案提出：通过滑道定位机构5将基板13滑动安装在机架1的内底面上，基板13可以拆卸下来，一是为了方便清洗基板13，二是，对于一些情况特殊的产品，可能需长时间冷却或者转移进行后续加工9（如表面硬质处理），该可拆卸基板13在不触碰产品的同时，方便转移产品，也可以将一些产品因为形状、体积、重量等原因在基板3上难以拆卸时，可以将基板13从33D打印机的内底面上卸下，方便从基座13拆卸产品；

在机架1内底面的凹槽9内设置温度调节机构7，可以对基板13初始工作时进行预热，防止基板13和打印材料温差较大，尤其面对熔融材料时，极易导致产品发生翘边的现象，也可以在产品打印时，对基板13进行冷却降温，有助于高温材料在基板13上快速成型；在机架1的内底面两侧对称安装有微尘处理机构8，在33D打印机工作时，因为材料性质可能产生粉尘或者有害有味气体时，可以对粉尘和有害有味气体进行收集和净化处理，提高打印质量和工作环境的质量，保护人员身体健康；

机架1的侧面安装有进料器10，进料器10的下方转动安装有料盘11，进料器10的出料端通过连通管12密封穿过机架1与喷头2的进料端连通，料盘11上的线形耗材通过进料器10被送到连通管12内，进而进入33D打印机内的喷头2中，进行33D打印，进料器10和料盘11之间设置有用于线形耗材进料的夹紧送料装置6，可以辅助工作人员进行33D打印机的换料工作，夹紧送料装置可以提到人员手持提送线形耗材进进入进料器，解放工作人员的双手，省事省力，极大的节约工作人员的工作时间，提升工作效率，还可以对线形耗材起到整线作业。

上述33D打印机上的滑道定位机构5、夹紧送料装置6、温度调节机构7和微尘处理机构8均由33D打印机自带的控制系统4协调控制。

实施例2：

在上述实施例1的基础上，实施例2请参照图3示出的一个实施例，所述夹紧送料装置6包括固定块61、滑杆62、滑座63、弹簧64、电动机65、支架66和夹紧滚轮67，所述固定块61对称且垂直安装在所述机架1的侧面上，所述滑杆62水平设置且两端分别安装在两所述固定块61的内面上，所述滑座63对称安装在所述滑杆62的两端，且所述滑座63内侧面贴合所述机架1的侧面，所述弹簧64套装在所述固定块61与所述滑座63之间的所述滑杆62上，所述支架66分别竖直安装在所述滑座63的上表面且相互靠近，所述夹紧滚轮67转动安装在所述支架66的上端，所述电动机65安装在所述滑座63的上表面且驱动所述夹紧滚轮67转动，两所述夹紧滚轮67夹紧且提升线形耗材。

在上述基础上，夹紧送料装置6包括固定块61、滑杆62、滑座63、弹簧64、电动机65、支架66和夹紧滚轮67，固定块61通过焊接或螺接对称且垂直安装在33D打印机1的侧边上，为滑杆62起到安装固定作用，滑座63对称安装在滑杆62的两端，且滑座63一侧面贴合33D打印机1的侧面，由于33D打印机1的侧面抵住滑座63一侧面，可以保证滑座63在滑动时不会晃动，弹簧64套装在固定块61与所述滑座63之间的滑杆62上，弹簧64可以提供用于夹紧线形耗材7的弹力，支架66分别竖直安装在滑座63的上表面且相互靠近，夹紧滚轮67转动安装在支架66的上端，电动机65安装在滑座63的上表面且驱动夹紧滚轮67转动，两夹紧滚轮67夹紧且提升线形耗材7，夹紧送料装置6通过弹簧64的弹性作用使得夹紧滚轮67从两侧夹紧线形耗材7，电动机65带动夹紧滚轮67转动，夹紧提升紧线形耗材，直至完成换料，而且在工作时，夹紧送料装置6也可以起到理线的作用，防止进料器10进料时，线形耗材容易打结或者提升晃动，不便进料容易断线，影响33D打印机的正常进行。

最优的是，固定块61可以升降安装在机架1的侧边上，方便调节夹紧送料装置6的高度，越靠近进料器10下端的进料口，越方便进料。

实施例3：

在上述实施例的基础上，实施例3示出了一个实施例，所述滑道定位机构5包括滑轨51、固定块52和滑槽53，所述滑槽53对称设置在所述基板13的下表面，所述滑轨51对称设置在所述机架1的内底面上，所述基板13通过其底部的所述滑槽53滑动安装在所述滑轨51上，所述固定块52滑动安装在所述滑轨51的两端，且通过螺栓固定在所述滑轨51上卡紧所述基板13。

优选地，所述滑轨51为T型滑道，所述滑槽53的为T型槽，所述T型滑道的两侧设置有便于安装的过渡斜面。

滑轨51对称安装在底座4的上表面，基板3通过滑槽53滑动安装在滑轨51上，基于打印物品的中心，再对基板13的前后位置进行调节，位置调好并通过滑轨51两端上的固定块52卡紧基板13的两端，防止其滑动，便于稳定的承载打印物品，当打印完后，可以将基板13从33D打印机的机架1的内底面上卸下，方便从基座13拆卸产品和清理机架1的内底面，一是为了方便清洗基板13，二是，对于一些情况特殊的产品，可能需长时间冷却或者转移进行后续加工9（如表面硬质处理），该可拆卸基板13在不触碰产品的同时，方便转移产品，也可以将一些产品因为形状、体积、重量等原因在基板3上难以拆卸时，可以将基板13从33D打印机机架1的内底面上卸下，方便从基座13拆卸产品，另外，滑轨51为T型滑道，所述滑槽53的为T型槽，可以保证滑动的稳定性，T型滑道的两侧设置有便于安装的过渡斜面，便于滑轨51和滑槽53顺利安装。

实施例4：

在上述实施例的基础上，实施例4示出了一个实施例，所述温度调节机构7包括内通水电热管71、铁氟龙绝缘软管72、气动循环泵73和绝缘水箱74，所述内通水电热管71安装在所述凹槽6内，所述铁氟龙绝缘软管72穿入所述内通水电热管71中，所述铁氟龙绝缘软管72的两端通过所述气动循环泵73与所述绝缘水箱74形成循环水通路。

优选地，所述内通水电热管71为螺旋盘管或者S型管。

优选地，所述铁氟龙绝缘软管72和所述内通水电热管71之间填充有一层或多层导热绝缘玻纤布。

在33D打印机打印前需要预热基板13时，如果打印材料温度较高（超过100℃），可以通过内通水电热管71外接电压可控电源，通过内通水电热管71自身发热并对基板13进行预热，防止基板13和打印材料温差较大，导致产品翘边的现象；当打印材料温度不太高时（不超过100℃），可以对内通水电热管71中的铁氟龙绝缘软管72进行泵水，将绝缘水箱74内热水的热量交换给基板13进行预热，防止产品翘边；

在33D打印机打印前需要降低基板13温度加快定型时，可以在产品打印时，断开内通水电热管71的电源，此时不会加热，开启气动循环泵73，可以将绝缘水箱74的凉水循环到基板13的下表面，对基板13进行冷却降温，有助于高温材料快速成型；内通水电热管71为螺旋盘管或者S型管，增大与基板13的接触面，提高降温和加热效率和效果，铁氟龙绝缘软管72和内通水电热管71之间填充有一层或多层导热绝缘玻纤布，防止内通水电热管71温度过高时，损坏铁氟龙绝缘软管72，提高绝缘和耐高温性能。

绝缘水箱74可内置制冷或制热设备。

实施例5：

在上述实施例的基础上，实施例5示出了一个实施例，所述微尘处理机构8包括L型槽81、小型风扇82和过滤组件83，所述L型槽81对称设置在所述机架1的内底面两侧，所述小型风扇82成排设置在所述L型槽81的进气端，所述过滤组件83设置在所述L型槽81的出气端。

优选地，所述过滤组件83包括除尘布831、HEPA过滤器832和碳过滤器833，所述除尘布831、所述HEPA过滤器832和所述碳过滤器833按照气体流动方向安装在所述L型槽81的出气端内。

L型槽81对称设置在机架1内底面的两侧，连通33D打印机内部和外界环境，在33D打印机工作时，因为用到的打印材料的性质，可能会有粉尘或有害有味的气体产生，通过33D打印机的控制系统（控制面板）启动L型槽81进气端内成排的小型风扇82，将粉尘或有害有味的气体抽出，通过过滤组件83进行净化处理，提高工作环境质量和保障人员身体健康。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、 “实施例”、“优选实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。