一种3D打印设备腔室密封方法及装置

技术领域

本发明属于3D打印设备技术领域，尤其涉及一种3D打印设备腔室密封方法及装置。

背景技术

目前在以粉料为原料的3D打印设备中，铺粉辊大多横跨穿过腔室，因此腔室侧面会存在一条细长的长方形孔，常见的密封方式是采用自动伸缩式卷帘防护罩密封，卷帘防护罩的外壳固定在腔室上，防护带的一端固定在铺粉装置上，随铺粉装置前后移动而伸缩及拉长。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

1)打印中腔室内部粉尘、烟尘较多，时间久了，粉尘会随防护带进入外壳中，导致卷帘防护罩内部卡死，更换较频繁，费用高。

2)防护带与腔室侧壁贴紧，摩擦大，造成铺粉装置运动阻力大。

3)安装、维修要求严格，要求防护带伸缩、拉伸过程中不得偏移，且松紧适中，任意位置不得有弯曲。

与本发明相关的一项最接近的现有技术是使用固定的密封装置来保持3D打印设备腔室的密封。这样的现有技术通常涉及使用硬性材料(如金属或硬塑料)制成的静态密封结构，该结构围绕打印区域形成一个封闭空间，以防止粉尘逃逸并维持腔室内的特定环境。

现有技术存在的技术问题：

1.有限的灵活性：硬质的密封结构在打印设备运动部分周围提供了一个固定的密封，这限制了设备移动部件的灵活性，导致密封效果因设备的运动而降低。

2.安装和维护复杂：硬性密封结构通常需要精确的安装和定期的维护，以确保其密封性能。这增加了设备的维护成本和时间，尤其是当密封件磨损或损坏时需要更换。

3.成本和重量：硬质密封材料和结构通常比柔性材料更重，这会增加整体设备的重量和制造成本。

4.适应性差：静态密封结构很难适应不同设计的3D打印设备，对于非标准尺寸的设备，需要特别设计的密封件，这会进一步增加成本和复杂性。

5.受限的运动范围：硬性材料密封解决方案限制了打印设备部件的运动范围，因为它们不能像弹性材料那样伸展和压缩，这对设备设计造成限制。

综上所述，现有的硬质密封技术虽然能够提供有效的密封，但它们在灵活性、维护难度、成本效益、适应性和运动范围方面存在一些局限性。相比之下，本发明利用弹性皮腔作为密封手段，克服了这些限制，提供了一种成本效益高、维护简单、适应性强的解决方案。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种3D打印设备腔室密封方法及装置。

本发明是这样实现的，弹性皮腔也可以称之为柔性风琴式防护罩，压缩小、行程长，本发明中弹性皮腔是成对使用，垂直放置，一端固定在往复运行的铺粉装置上，另一端固定在前、后固定板上，并通过气眼扣悬挂于不锈钢圆钢上(像窗帘一样)，安装中只需保证弹性皮腔不与上、下遮板及腔室外侧干涉即可，安装简单，弹性皮腔与上、下遮板一起形成一个长方形空间，铺粉装置向后运动时，前面弹性皮腔被拉伸，后侧弹性皮腔被压缩，铺粉装置向前运动时，前面弹性皮腔被压缩，后侧弹性皮腔被拉伸，防止腔室内部粉尘跑出，从而实现腔室的密封。在空间小而且不需严密防护的情况下，弹性皮腔是理想的密封方式。

一种3D打印设备腔室密封方法，利用弹性皮腔密封3D打印设备腔室，所述弹性皮腔采用尼龙革、塑料织物或合成橡胶折叠、缝制或热压而成，内有PCV支撑板，且PVC支撑板上安装有气眼扣。

进一步，所述3D打印设备腔室密封方法包括：将不锈钢圆钢穿过弹性皮腔的气眼扣，再利用锁紧螺母将不锈钢圆钢的两端固定在固定板上，弹性皮腔随铺粉装置在导轨上移动而拉开或压缩，进而密封3D打印设备腔室。

进一步，不锈钢圆钢可以只在弹性皮腔上方用一根，也可以上下各两根。

一种3D打印设备腔室密封装置，包括弹性皮腔、不锈钢圆钢、锁紧螺母、前固定板、后固定板、上遮板、下遮板、铺粉装置、导轨。

所述不锈钢圆钢穿过弹性皮腔的气眼扣，所述锁紧螺母将带有弹性皮腔的不锈钢圆钢两端分别固定在前固定板和后固定板上，所述上遮板和下遮板分别位于密封装置的上端和下端，用于遮挡弹性皮腔的上端和下端。

进一步，导轨位于腔室两侧，固定在导轨安装座上，3D打印设备的铺粉装置固定在导轨上。

结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

第一，本发明提供了一种3D打印设备腔室密封方法及装置，整体结构布置更加紧凑、耐灰尘、寿命长、密封好、运行轻便、压缩小、行程长、摩擦力小、安装维护方便且成本低。

本发明的弹性皮腔通过气眼扣在不锈钢圆钢上滑动，摩擦小，减小铺粉装置的阻力。

本发明的不锈钢圆钢穿过弹性皮腔的气眼扣，限制了弹性皮腔骨架的位置，起到限位作用，防止弹性皮腔翻折。

第二，本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：按同样3米行程来算，市场上一个性能较好的卷帘钢带价格是1500元/个左右，而一个性能较好的弹性皮腔价格是400元/个左右。

本发明的技术方案是否克服了技术偏见：通常大家未考虑过用弹性皮腔密封3D打印设备腔室侧边的长方形孔的原因是，该处前、后压缩空间小，弹性皮腔垂直放置并做水平运动时容易翻折，而本发明采用了气眼扣、不锈钢圆钢导向，很好的解决了翻折这一问题。

第三，本发明提供的一种3D打印设备腔室密封方法，通过采用弹性皮腔，即柔性风琴式防护罩，实现了以下几个方面的显著技术进步：

1.动态密封效果提升：传统的密封方法在3D打印设备往复运动中往往难以保持良好的密封性能，而弹性皮腔能够随设备运动伸展和收缩，从而保持密封状态，有效防止粉尘逃逸，维持打印环境稳定。

2.安装与维护简便：由于弹性皮腔的设计较为简单，安装过程仅需保证其不与其他部件干涉，无需复杂的调节和密封件的频繁更换，降低了设备的维护难度和成本。

3.耐用性增强：采用尼龙革、塑料织物或合成橡胶等材料，结合PVC支撑板，提升了整体的耐磨损和耐用性，使得弹性皮腔在重复运动中具有更长的使用寿命。

4.适应性强：通过简单的气眼扣悬挂方式，该密封方法能够适用于不同尺寸和型号的3D打印设备，具有很高的通用性和适应性。

5.成本效益：弹性皮腔相比传统的金属或硬质塑料密封系统，成本更低，制作更加方便，对于大规模应用或是成本敏感型的消费级3D打印设备尤为合适。

6.结构优化：由于弹性皮腔可以根据实际情况设计成不同的折叠形态，可以在不占用额外空间的前提下实现长行程的动态密封，有效利用了设备内部空间。

综上所述，这种3D打印设备腔室的密封方法不仅提高了3D打印设备的实用性能，还能在保障打印质量的同时，降低成本和维护难度，适用于各种规模的3D打印应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述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。

图1是本发明实施例提供的3D打印设备示意图；

图2是本发明实施例提供的弹性皮腔实物图；

图3是本发明实施例提供的使用一根不锈钢圆钢密封方式示意图；

图4是本发明实施例提供的使用两根不锈钢圆钢密封方式示意图；

图5是本发明实施例提供的3D打印设备腔室密封装置示意图；

图中：1、腔室；2、密封装置；3、气眼扣；4、弹性皮腔；5、不锈钢圆钢；6、锁紧螺母；7、后固定板；8、上遮板；9、下遮板；10、铺粉装置；11、导轨。

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。

以下是本发明提供的两个具体的实施例及其实现方案：

实施例1：

一种用于桌面型3D打印机的腔室密封方法。在此实施例中，腔室的尺寸较小，因此需要一种简易但有效的密封方式来保持腔室内的温度和避免粉尘扩散。该密封方法包括以下步骤：

实现方案：

选择轻质尼龙革材料，通过热压工艺制作成弹性皮腔，并在每个皮腔的边缘安装气眼扣。

在3D打印机的铺粉装置两侧预设固定板，固定板上预置用于悬挂弹性皮腔的不锈钢圆钢。

弹性皮腔通过气眼扣滑动地悬挂在不锈钢圆钢上，并根据腔室内外距离合理调整弹性皮腔的张力，保证铺粉装置在运动过程中不受阻碍。

使用锁紧螺母确保不锈钢圆钢在固定板上的位置固定，防止在动态密封过程中产生位移。

实施例2：

一种用于大型工业级3D打印机的腔室密封方法。在此实施例中，由于腔室较大，密封系统需要承受更大的机械压力和确保更高的密封性能。该密封方法包括以下步骤：

实现方案：

使用更耐用和具有更高抗张强度的塑料织物材料，内部加入PVC支撑板以提高整体结构稳定性。

弹性皮腔的制作同样采用折叠和热压技术，但考虑到尺寸更大，需要多层皮腔结构以提供足够的密封效果。

在铺粉装置的运动轨迹两端设置较为坚固的前、后固定板，使用重型不锈钢圆钢与气眼扣组合，确保弹性皮腔能承受来自大型机械运动的拉伸和压缩力。

在皮腔的拉伸与压缩调节过程中，需要专业的安装人员来确保密封系统的正确安装和调试，以实现高效的密封效果并保障长时间的使用寿命。

在这两个实施例中，腔室密封系统的设计需要考虑到打印机的大小、运动机械的力度、腔室内外的环境差异以及长期使用过程中的耐久性。通过选择合适的材料和结构设计，可以有效地实现腔室密封，提高3D打印效率和质量。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种3D打印设备腔室密封方法及装置。

如图1所示，本发明实施例提供的一种3D打印设备腔室密封方法，利用弹性皮腔4密封3D打印设备腔室1，所述弹性皮腔4采用尼龙革、塑料织物或合成橡胶折叠、缝制或热压而成，内有PCV支撑板，且PVC支撑板上安装有气眼扣3(图2)。

如图5所示，所述3D打印设备腔室密封方法包括：将不锈钢圆钢5穿过弹性皮腔4的气眼扣3，再利用锁紧螺母6将不锈钢圆钢5的两端固定在固定板7上，弹性皮腔4随铺粉装置10在导轨上移动而拉伸或压缩，进而密封3D打印设备腔室1。

进一步，不锈钢圆钢5可以只在弹性皮腔4上方用一根(图3)，也可以上下各两根(图4)。

本发明提供的3D打印设备腔室密封装置2，包括弹性皮腔4、不锈钢圆钢5、锁紧螺母6、前固定板、后固定板7、上遮板8，下遮板9，铺粉装置10，导轨11。

所述不锈钢圆钢5穿过弹性皮腔4的气眼扣3，所述锁紧螺母6将带有弹性皮腔4的不锈钢圆钢5两端分别固定在前固定板和后固定板7上，所述上遮板8和下遮板9分别位于密封装置2的上端和下端，用于遮挡弹性皮腔4的上端和下端。

进一步，导轨11位于腔室两侧，固定在导轨安装座上，3D打印设备的铺粉装置10固定在导轨11上。

本发明已经在公司3D打印设备上用了该发明的密封方式，效果较好且经济实惠。

以下是本发明提供的3D打印设备腔室密封方法的工作原理：

弹性皮腔设计：

弹性皮腔4是由尼龙革、塑料织物或合成橡胶材料制成，可以是折叠、缝制或热压的方式来形成。

内部设有PVC支撑板，这些板提供了结构支持，使弹性皮腔能够在拉伸和压缩时保持形状。

气眼扣3安装在PVC支撑板上，用于固定和引导弹性皮腔。

安装方式：

不锈钢圆钢5通过弹性皮腔4的气眼扣3，以此来悬挂和引导弹性皮腔。

使用锁紧螺母6将不锈钢圆钢的两端固定在前后固定板7上，确保弹性皮腔在运动中保持固定。

运动同步：

弹性皮腔4与铺粉装置10同步运动。当铺粉装置在导轨11上移动时，弹性皮腔相应地拉伸或压缩。

铺粉装置10向后运动时，前侧的弹性皮腔被拉伸，后侧的弹性皮腔被压缩；当铺粉装置向前运动时，前侧的弹性皮腔被压缩，后侧的弹性皮腔被拉伸。

密封效果：

弹性皮腔与上遮板8和下遮板9共同作用，形成一个可动态变化的密封空间。

这样的设计可以有效防止腔室内的粉尘和颗粒逸出，同时允许铺粉装置自由移动而不受限制。

上下悬挂方式：

不锈钢圆钢5可以根据实际需求，只在弹性皮腔4上方使用一根(减少材料和重量)，或者上下各使用两根，以提供额外的稳定性和支撑。

腔室构造：

导轨11安装在腔室的两侧，为铺粉装置提供了运动的指导轨道。

上遮板8和下遮板9分别位于腔室密封装置的上下端，进一步阻隔了粉尘和颗粒的逸出。

这种设计的主要优点是提供了一个可伸缩的密封方式，与铺粉装置的运动同步，避免了传统硬性密封结构引起的运动限制和密封效果下降的问题。同时，由于使用了轻量化材料，整个系统的重量和成本都比传统硬性密封系统更低。此外，这种密封方式的维护和更换也更为方便，大大减少了设备的停机时间和维护成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。