光固化3d打印的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光固化3D打印機，包括：具有打印平臺的機架，X向運動機構，Y向運動機構，Z向運動機構和打印裝置；其中，Y向運動機構設置于機架的兩側(cè)；Z向運動機構位于機架的兩側(cè)且設置于Y向運動機構上；X向運動機構橫跨打印平臺，且X向運動機構的兩端分別設置于Z向運動機構上；打印裝置設置于X向運動機構上。本發(fā)明提供的光固化3D打印機，打印裝置沿Z向移動的距離不再受X向運動機構的限制，取決于Z向運動機構的行程，從而能夠根據(jù)產(chǎn)品的厚度設計Z向運動機構的行程，進而能夠使光固化3D打印機生產(chǎn)厚度較大的產(chǎn)品；同時，減小X向運動機構的運動負載較大，減小了該光固化3D打印機工作時的振動，提高了其使用性能。
【專利說明】光固化3D打印機

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印機制造【技術領域】，更具體地說，涉及一種光固化3D打印機。

【背景技術】
[0002]3D打印機是一種快速成型機器，以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式獲得產(chǎn)品。3D打印機由其制造速度較快、材料種類較多、經(jīng)濟效益較好等優(yōu)點，逐漸被推廣應用。
[0003]光固化成型法是3D打印機最早實用化的快速成型技術，用特定波長與強度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由點到線，由線到面順序凝固，完成一個層面的繪圖作業(yè)，然后升降臺在垂直方向移動一個層片的高度，再固化另一個層面。這樣層層疊加構成一個三維實體，獲得產(chǎn)品。
[0004]目前，光固化3D打印機主要包括:具有打印平臺的機架，設置于機架上的Y向運動機構，設置于Y向運動機構上的X向運動機構，設置于X向運動機構的z向運動機構，設置于Z向運動機構和X向運動機構上的打印裝置。
[0005]但是，上述光固化3D打印機中，由于打印裝置設置于Z向運動機構和X向運動機構上，Z向運動機構設置于X向運動機構上，使得打印裝置沿Z向移動的最大距離即為X向運動機構距打印平臺的距離，即打印裝置沿Z向移動的距離受X向運動機構的限制，導致該光固化3D打印機生產(chǎn)的產(chǎn)品的厚度較小。
[0006]另外，打印頭需要在X方向移動時，X向運動機構需要帶著打印裝置和Z向運動機構一起移動，導致X向運動機構的運動負載較大，使得該光固化3D打印機工作時的振動較大，使用性能較低。
[0007]另外，上述光固化3D打印機中，機架均為塑料件，導致機架的支撐強度較低，使得該光固化3D打印機生產(chǎn)的產(chǎn)品較??；而且，光固化3D打印機在工作過程中會產(chǎn)生大量的熱量，使得機架的溫度較高，由于機架為塑料件，則機架會散發(fā)出有害氣體，使得使用環(huán)境較差。
[0008]綜上所述，如何能夠使光固化3D打印機生產(chǎn)厚度較大的產(chǎn)品，是目前本領域技術人員亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種光固化3D打印機，能夠使其生產(chǎn)厚度較大的產(chǎn)品。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
[0011]一種光固化3D打印機，包括:具有打印平臺的機架，X向運動機構，Y向運動機構，Z向運動機構和打印裝置；其中，
[0012]所述Y向運動機構設置于所述機架的兩側(cè)；所述Z向運動機構位于所述機架的兩側(cè)且設置于所述Y向運動機構上；所述X向運動機構橫跨所述打印平臺，且所述X向運動機構的兩端分別設置于所述Z向運動機構上；所述打印裝置設置于所述X向運動機構上。
[0013]優(yōu)選的，上述光固化3D打印機中，Y向運動機構包括:與所述機架轉(zhuǎn)動連接的Y向絲杠；設置于所述Y向絲杠上的螺母；與所述螺母固定相連的Y向滑塊，所述Z向運動機構與所述Y向滑塊相連；設置于所述機架上且供所述Y向滑塊滑動的Y向?qū)к墸鯵向?qū)к壠叫杏谒鯵向絲杠；與所述Y向絲杠相連，驅(qū)動所述Y向絲杠轉(zhuǎn)動的Y向驅(qū)動部件。
[0014]優(yōu)選的，上述光固化3D打印機中，所述Z向運動機構包括:設置于所述Y向滑塊上的Z向絲杠；通過推力軸承與所述Z向絲杠相連的支撐塊，所述X向運動機構的兩端分別與所述支撐塊相連；與所述Z向絲杠相連，驅(qū)動所述Z向絲杠轉(zhuǎn)動的Z向驅(qū)動部件。
[0015]優(yōu)選的，上述光固化3D打印機中，所述Z向驅(qū)動部件為電機，所述電機通過皮帶輪傳動機構驅(qū)動所述Z向絲杠轉(zhuǎn)動。
[0016]優(yōu)選的，上述光固化3D打印機中，所述皮帶傳動機構包括:設置于所述Z向絲杠頂端的Z向皮帶輪，與所述Z向皮帶輪相連的Z向皮帶；所述電機與所述Z向皮帶輪傳動相連。
[0017]優(yōu)選的，上述光固化3D打印機中，所述Z向運動機構還包括:設置于所述Y向滑塊上且平行于所述Z向絲杠的支撐軸，所述支撐塊套設于所述支撐軸上，且所述支撐塊能夠沿所述支撐軸移動。
[0018]優(yōu)選的，上述光固化3D打印機中，所述支撐軸的數(shù)目為兩個，且兩個所述支撐軸分別位于所述Z向絲杠的兩側(cè)。
[0019]優(yōu)選的，上述光固化3D打印機中，所述X向運動機構包括:兩端分別與所述支撐塊相連的導軌架；設置于所述導軌架上，且供所述打印裝置滑動的X向?qū)к墸鯴向?qū)к壍膬啥朔謩e與所述支撐塊相連；設置于所述X向?qū)к壣系腦向皮帶輪；設置于所述X向皮帶輪的X向皮帶，所述打印裝置與所述X向皮帶傳動連接；與所述X向皮帶輪相連，驅(qū)動所述X向皮帶輪轉(zhuǎn)動的X向驅(qū)動部件。
[0020]優(yōu)選的，上述光固化3D打印機中，所述機架為鋼機架，所述Y向?qū)к壓退鯴向?qū)к壘鶠椴讳P鋼導軌。
[0021]優(yōu)選的，上述光固化3D打印機中，所述打印裝置包括:設置于所述X向?qū)к壣系拇蛴☆^；位于所述打印頭兩側(cè)的UV燈；向所述打印頭供墨的墨車，所述墨車設置于所述X向?qū)к壣稀?br> [0022]本發(fā)明提供的光固化3D打印機的工作原理為:需要打印裝置沿X向移動時，啟動X向運動機構，使得X向運動機構帶動打印裝置沿X向移動；需要打印裝置沿Y向移動時，啟動Y向運動機構，使得Y向運動機構帶動Z向運動機構以及X向運動機構沿Y向移動，從而帶動打印裝置沿Y向移動；需要打印裝置沿Z向移動時，啟動Z向運動機構，使得Z向運動機構帶動X向運動機構移動，從而帶動打印裝置沿z向移動。
[0023]由上述工作原理可知，本發(fā)明提供的光固化3D打印機，打印裝置沿Z向移動的距離不再受X向運動機構的限制，取決于Z向運動機構的行程，從而能夠根據(jù)產(chǎn)品的厚度設計Z向運動機構的行程，進而能夠使光固化3D打印機生產(chǎn)厚度較大的產(chǎn)品。
[0024]同時，本發(fā)明提供的光固化3D打印機，只將打印裝置設置于X向運動機構上，將X向運動機構設置于Z向運動機構上，這樣，減小X向運動機構的運動負載較大，減小了該光固化3D打印機工作時的振動，提高了其使用性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本發(fā)明實施例提供的光固化3D打印機的結構示意圖。
[0027]上圖1中:
[0028]1為機架、11為打印平臺、2為X向運動機構、3為打印裝置、31為墨車、32為打印頭、4為Z向運動機構、5為Y向運動機構、51為Y向滑塊。

【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明實施例提供了一種光固化3D打印機，能夠使其生產(chǎn)厚度較大的產(chǎn)品。
[0030]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0031]本發(fā)明實施例提供的光固化3D打印機，包括:具有打印平臺11的機架1，X向運動機構2，Y向運動機構5，Z向運動機構4和打印裝置3 ;其中，Y向運動機構5設置于機架1的兩側(cè)；Z向運動機構4位于機架1的兩側(cè)且設置于Y向運動機構5上；X向運動機構2橫跨打印平臺11，且X向運動機構2的兩端分別設置于Z向運動機構4上；打印裝置3設置于X向運動機構2上。
[0032]需要說明的是，Y向運動機構5的數(shù)目為兩個，Z向運動機構4的數(shù)目也為兩個，一個Y向運動機構5上設置有一個Z向運動機構4。Z向運動機構4是指實現(xiàn)Z向運動的機構，X向運動機構2是指實現(xiàn)X向運動的機構，Y向運動機構5是指實現(xiàn)Y向運動的機構，其中，在正常使用狀態(tài)時，Z向為豎直方向，X向和Y向均為水平方向，Z向垂直于X向，Z向垂直于Y向，且Y向垂直于Z向和X向所形成的平面。
[0033]本發(fā)明實施例提供的光固化3D打印機的工作原理為:需要打印裝置3沿X向移動時，啟動X向運動機構2，使得X向運動機構2帶動打印裝置3沿X向移動；需要打印裝置3沿Y向移動時，啟動Y向運動機構5，使得Y向運動機構5帶動Z向運動機構4以及X向運動機構2沿Y向移動，從而帶動打印裝置3沿Y向移動；需要打印裝置3沿Z向移動時，啟動Z向運動機構4，使得Z向運動機構4帶動X向運動機構2移動，從而帶動打印裝置3沿Z向移動。
[0034]由上述工作原理可知，本發(fā)明實施例提供的光固化3D打印機，打印裝置3沿Z向移動的距離不再受X向運動機構2的限制，只取決于Z向運動機構4的行程，從而能夠根據(jù)產(chǎn)品的厚度設計Z向運動機構4的行程，進而能夠使光固化3D打印機生產(chǎn)厚度較大的產(chǎn)品。
[0035]同時，本發(fā)明實施例提供的光固化3D打印機，只將打印裝置3設置于X向運動機構2上，將X向運動機構2設置于Z向運動機構4上，這樣，減小X向運動機構2的運動負載較大，減小了該光固化3D打印機工作時的振動，提高了其使用性能。需要說明的是，Z向運動機構4每一次移動的距離較小，所以對于Z向運動機構4，負荷對振動的影響較小。
[0036]上述實施例提供的光固化3D打印機中，Y向運動機構5的結構有多種，為了便于制造和安裝以及保證較高的移動精度，優(yōu)先選擇Y向運動機構5包括:與機架1轉(zhuǎn)動連接的Y向絲杠；設置于Y向絲杠上的螺母；與螺母固定相連的Y向滑塊51，Z向運動機構4與Y向滑塊51相連；設置于機架1上且供Y向滑塊51滑動的Y向?qū)к?，Y向?qū)к壠叫杏赮向絲杠；與Y向絲杠相連，驅(qū)動Y向絲杠轉(zhuǎn)動的Y向驅(qū)動部件。這樣，啟動Y向驅(qū)動部件，Y向驅(qū)動部件帶動Y向絲杠轉(zhuǎn)動，從而使得螺母沿Y向移動，Z向運動機構4隨著一起沿Y向移動，即實現(xiàn)了 Y向移動。由于絲杠機構的移動精度較高，則使得整個Y向運動機構5的移動較高。其中，Y向驅(qū)動部件可為電機，也可為氣缸，為了便于控制和簡化結構，優(yōu)先選擇Y向驅(qū)動部件為步進電機。當然，Y向運動機構5還可為其他結構，例如通過帶傳動等實現(xiàn)，本發(fā)明實施例對此不做具體地限定。
[0037]優(yōu)選的，上述實施例提供的光固化3D打印機中，Z向運動機構4包括:設置于Y向滑塊51上的Z向絲杠；通過推力軸承與Z向絲杠相連的支撐塊，X向運動機構2的兩端分別與支撐塊相連；與Z向絲杠相連，驅(qū)動Z向絲杠轉(zhuǎn)動的Z向驅(qū)動部件。由于Z向移動的距離較小，所以選擇移動精度較高的絲杠機構，進一步的，可優(yōu)先選擇Z向絲杠為滾珠絲杠。其中，Z向驅(qū)動部件可為電機也可為氣缸，優(yōu)先選擇Z向驅(qū)動部件為電機。Z向驅(qū)動部件驅(qū)動Z向絲杠轉(zhuǎn)動，可直接通過驅(qū)動軸等相連，也可通過皮帶傳動機構相連。為了保證兩側(cè)的Z向運動機構4運動保持一致，優(yōu)先選擇，Z向驅(qū)動部件為電機，電機通過皮帶輪傳動機構驅(qū)動Z向絲杠轉(zhuǎn)動。具體的，皮帶傳動機構包括:設置于Z向絲杠頂端的Z向皮帶輪，與Z向皮帶輪相連的Z向皮帶；電機與Z向皮帶輪傳動相連。為了提高移動精度，優(yōu)先選擇Z向驅(qū)動部件為步進電機。
[0038]為了提高Z向運動機構4的支撐強度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，上述實施例提供的光固化3D打印機中，Z向運動機構4還包括:設置于Y向滑塊51上且平行于Z向絲杠的支撐軸；支撐塊套設于支撐軸上，且支撐塊能夠沿支撐軸移動。這樣，通過支撐軸增強了 Z向絲杠的支撐強度，保證了打印裝置3沿Z向移動，不會發(fā)生偏移，從而保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。具體的，支撐軸的數(shù)目為兩個，且兩個支撐軸分別位于Z向絲杠的兩側(cè)。
[0039]優(yōu)選的，上述實施例提供的光固化3D打印機中，X向運動機構2包括:兩端分別與支撐塊相連的導軌架；設置于導軌架上，且供打印裝置3滑動的X向?qū)к?，X向?qū)к壍膬啥朔謩e與支撐塊相連；設置于X向?qū)к壣系腦向皮帶輪；設置于X向皮帶輪上的X向皮帶，打印裝置3與X向皮帶傳動連接；與X向皮帶輪相連，驅(qū)動X向皮帶輪轉(zhuǎn)動的X向驅(qū)動部件。需要說明的是，X向皮帶輪的數(shù)目為兩個，分別位于X向?qū)к壍膬啥恕Ｆ渲?，X向驅(qū)動部件可為電機，也可為氣缸，優(yōu)先選擇X向驅(qū)動部件為步進電機。當然，X向運動機構2也可通過絲杠機構實現(xiàn)，本發(fā)明實施例對此不做具體地限定。
[0040]為了增強整個光固化3D打印機的支撐強度，上述實施例提供的光固化3D打印機中，機架1為鋼機架，Y向?qū)к壓蚗向?qū)к壘鶠椴讳P鋼導軌。這樣，能夠有效增強機架1的支撐強度以及Y向?qū)к壓蚗向?qū)к壍闹螐姸?，有效提高整個光固化3D打印機的穩(wěn)定性，而且能夠延長Y向運動機構5、X向運動機構2、Z向運動機構4的長度，從而增加Z向運動機構4的行程、Y向運動機構5的行程和X向運動機構2的行程，能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸產(chǎn)品的生產(chǎn)；同時，選用鋼機架和不銹鋼導軌，在光固化3D打印機的使用過程中，溫度過高時，機架1、γ向?qū)к壓蚗向?qū)к壊粫a(chǎn)生有害氣體，有效提高了使用環(huán)境；同時，機架1、γ向?qū)к壓蚗向?qū)к壍氖褂脡勖矔娱L，進而提高了整個光固化3D打印機的使用壽命；同時，選用鋼機架和不銹鋼導軌，散熱較快，也有效增強了該光固化3D打印機的散熱性能。優(yōu)選的，Υ向?qū)к壓蚗向?qū)к壘鶠椴讳P鋼直線導軌，且橫截面為方形；機架1呈中空正方體狀或者中空長方體狀。
[0041]優(yōu)選的，上述實施例提供的光固化3D打印機中，打印裝置3包括:設置于X向?qū)к壣系拇蛴☆^32 ;位于打印頭32兩側(cè)的UV燈；向打印頭32供墨的墨車31，該墨車31設置于X向?qū)к壣?。需要說明的是，UV燈是一種紫外線燈，UV是Ultra-V1let Ray的縮寫。UV燈用于將打印頭32打印的打印材固化。通常，UV燈的數(shù)目為兩個，當然，也可根據(jù)實際需求選擇其他數(shù)目，本發(fā)明實施例對此不做具體地限定。
[0042]上述實施例提供的光固化3D打印機使用方法為::將打印材料研磨成納米級的細小顆粒粉末，混合到特制的液體中，制成含打印材料的特殊墨水，把含有打印材料的特制墨水存放在墨車31中，通過打印頭32噴出，噴印到打印平臺11上，再通過UV燈發(fā)出特殊波段的光照把打印材料凝固成實體。
[0043]對所公開的實施例的上述說明，使本領域?qū)I(yè)技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種光固化3D打印機，包括:具有打印平臺(11)的機架(1)，X向運動機構(2)，Y向運動機構(5)，Z向運動機構(4)和打印裝置(3);其特征在于， 所述Y向運動機構(5)設置于所述機架(I)的兩側(cè)；所述Z向運動機構(4)位于所述機架(I)的兩側(cè)且設置于所述Y向運動機構(5)上；所述X向運動機構(2)橫跨所述打印平臺(11)，且所述X向運動機構(2)的兩端分別設置于所述Z向運動機構(4)上；所述打印裝置(3)設置于所述X向運動機構(2)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的光固化3D打印機，其特征在于，Y向運動機構(5)包括:與所述機架(I)轉(zhuǎn)動連接的Y向絲杠；設置于所述Y向絲杠上的螺母；與所述螺母固定相連的Y向滑塊(51)，所述Z向運動機構(4)與所述Y向滑塊(51)相連；設置于所述機架(I)上且供所述Y向滑塊(51)滑動的Y向?qū)к?，所述Y向?qū)к壠叫杏谒鯵向絲杠；與所述Y向絲杠相連，驅(qū)動所述Y向絲杠轉(zhuǎn)動的Y向驅(qū)動部件。
3.根據(jù)權利要求2所述的光固化3D打印機，其特征在于，所述Z向運動機構(4)包括:設置于所述Y向滑塊(51)上的Z向絲杠；通過推力軸承與所述Z向絲杠相連的支撐塊，所述X向運動機構(2)的兩端分別與所述支撐塊相連；與所述Z向絲杠相連，驅(qū)動所述Z向絲杠轉(zhuǎn)動的Z向驅(qū)動部件。
4.根據(jù)權利要求3所述的光固化3D打印機，其特征在于，所述Z向驅(qū)動部件為電機，所述電機通過皮帶輪傳動機構驅(qū)動所述Z向絲杠轉(zhuǎn)動。
5.根據(jù)權利要求4所述的光固化3D打印機，其特征在于，所述皮帶傳動機構包括:設置于所述Z向絲杠頂端的Z向皮帶輪，與所述Z向皮帶輪相連的Z向皮帶；所述電機與所述Z向皮帶輪傳動相連。
6.根據(jù)權利要求3所述的光固化3D打印機，其特征在于，所述Z向運動機構(4)還包括:設置于所述Y向滑塊(51)上且平行于所述Z向絲杠的支撐軸，所述支撐塊套設于所述支撐軸上，且所述支撐塊能夠沿所述支撐軸移動。
7.根據(jù)權利要求6所述的光固化3D打印機，其特征在于，所述支撐軸的數(shù)目為兩個，且兩個所述支撐軸分別位于所述Z向絲杠的兩側(cè)。
8.根據(jù)權利要求3所述的光固化3D打印機，其特征在于，所述X向運動機構(2)包括:兩端分別與所述支撐塊相連的導軌架；設置于所述導軌架上，且供所述打印裝置(3)滑動的X向?qū)к?；設置于所述X向?qū)к壣系腦向皮帶輪；設置于所述X向皮帶輪的X向皮帶，所述打印裝置(3)與所述X向皮帶傳動連接；與所述X向皮帶輪相連，驅(qū)動所述X向皮帶輪轉(zhuǎn)動的X向驅(qū)動部件。
9.根據(jù)權利要求8所述的光固化3D打印機，其特征在于，所述機架(I)為鋼機架，所述Y向?qū)к壓退鯴向?qū)к壘鶠椴讳P鋼導軌。
10.根據(jù)權利要求1-9中任意一項所述的光固化3D打印機，其特征在于，所述打印裝置(3)包括:設置于所述X向?qū)к壣系拇蛴☆^(32);位于所述打印頭(32)兩側(cè)的UV燈；向所述打印頭(32)供墨的墨車(31)，所述墨車(31)設置于所述X向?qū)к壣稀?br> 【文檔編號】B22F3/105GK104441649SQ201310437009
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權日:2013年9月23日
【發(fā)明者】王紀偉, 喬學生 申請人:鄭州樂彩科技股份有限公司