一種帶液氮制冷裝置的3d打印設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種帶制冷裝置的3D打印設(shè)備，包括處理裝置、控制主板、3D打印桌面、打印機(jī)頭和制冷裝置；處理裝置用于建立模型，并按要求設(shè)置3D打印精度，利用3D建模軟件將所建立的模型進(jìn)行分層切割，并把每層模型信息發(fā)送給控制主板；控制主板根據(jù)處理裝置所發(fā)送的每層模型信息，控制打印機(jī)頭在水平范圍內(nèi)以及縱向上的位置、移動(dòng)方向、速度以及3D打印材料輸入，從而在3D打印桌面上逐層打印出需要打印的模型；制冷裝置包括氣泵、出風(fēng)嘴和導(dǎo)氣管，在打印的同時(shí)，處理裝置控制氣泵，使其在打印過程中不斷通入液氮，液氮從出風(fēng)嘴噴出對(duì)打印材料進(jìn)行冷卻。本實(shí)用新型操作便捷、提高模型制作效益，并能快速冷卻打印材料。
【專利說明】一種帶液氮制冷裝置的3D打印設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于3D制造領(lǐng)域，具體涉及一種帶液氮制冷裝置的3D打印設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的模型如建筑工程模型一般是通過手工利用鐵絲或塑料搭接粘貼而成，這需要消耗大量人力、物力。特別是一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、節(jié)點(diǎn)特殊的建筑模型，所消耗的工時(shí)更多，而且組裝的建筑模型不穩(wěn)定、易坍塌。此外，對(duì)于比較精細(xì)的建筑模型，手工制作難以實(shí)現(xiàn)。
[0003]同時(shí)，在3D打印【技術(shù)領(lǐng)域】，在擠出設(shè)備根據(jù)打印需要擠出打印材料后，需要對(duì)打印材料進(jìn)行快速冷卻，使其盡快固定形狀，滿足打印的需求?，F(xiàn)有的3D打印機(jī)一般采用制冷風(fēng)扇，其冷卻效果較好，應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。然而制冷風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中容易造成擠出噴頭震動(dòng)，導(dǎo)致打印模型表面產(chǎn)生波紋，從而影響打印精度的問題，同時(shí)風(fēng)扇送風(fēng)范圍過大也會(huì)造成擠出噴頭降溫導(dǎo)致材料擠出不均勻的問題，這都會(huì)對(duì)最終的打印效果產(chǎn)生不利影響。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種帶液氮制冷裝置的3D打印設(shè)備。
[0005]技術(shù)方案:
[0006]一種制冷裝置的3D打印設(shè)備，其特征在于:包括處理裝置、控制主板、3D打印桌面、打印機(jī)頭和制冷裝置；
[0007]所述處理裝置用于建立模型，并按工程建造要求設(shè)置3D打印精度，并利用3D建模軟件將所建立的模型進(jìn)行分層切割，并把每層模型信息發(fā)送給所述控制主板；
[0008]所述控制主板根據(jù)所述處理裝置所發(fā)送的每層模型信息，控制所述打印機(jī)頭在水平范圍內(nèi)以及縱向上的位置、移動(dòng)方向、速度以及3D打印材料輸入，從而在所述3D打印桌面上逐層打印出需要打印的模型；
[0009]所述制冷裝置包括出風(fēng)嘴和氣泵，該氣泵通過管道連通所述的出風(fēng)嘴，該出風(fēng)嘴設(shè)置于所述打印機(jī)頭正下方，氣泵內(nèi)裝有液氮。
[0010]所述處理裝置為安裝有所述3D建模軟件的計(jì)算機(jī)。
[0011]所述3D打印設(shè)備還包括縱向?qū)U、水平Y(jié)向?qū)U、水平X向?qū)U和電動(dòng)機(jī)；
[0012]四個(gè)所述的縱向?qū)U垂直地設(shè)置在所述3D打印桌面的四角；
[0013]兩個(gè)所述的水平Y(jié)向?qū)U分別滑動(dòng)地設(shè)置在一對(duì)所述縱向?qū)U之間，并且兩個(gè)所述的水平Y(jié)向?qū)U平行；
[0014]所述水平X向?qū)U設(shè)置在兩個(gè)所述的水平Y(jié)向?qū)U之間，并將兩個(gè)所述的水平Y(jié)向?qū)U連接；
[0015]所述電動(dòng)機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)所述水平Y(jié)向?qū)U沿著所述縱向?qū)U滑動(dòng)，并能夠驅(qū)動(dòng)所述水平X向?qū)U沿著所述水平Y(jié)向?qū)U滑動(dòng)；
[0016]所述打印機(jī)頭滑動(dòng)地安裝在所述水平X向?qū)U上；所述打印機(jī)頭中具有電動(dòng)機(jī)；所述打印機(jī)頭中電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所述打印機(jī)頭沿著所述水平X向?qū)U滑動(dòng)；
[0017]所述控制主板根據(jù)所述處理裝置所發(fā)送出的每層模型信息控制所述電動(dòng)機(jī)及所述打印機(jī)頭中電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。
[0018]所述水平X向?qū)U的兩端分別通過滑頭滑動(dòng)地安裝在對(duì)應(yīng)的所述縱向?qū)U上。
[0019]所述水平X向?qū)U的兩端分別通過滑頭滑動(dòng)地安裝在對(duì)應(yīng)的所述水平V向?qū)U上。
[0020]所述30打印設(shè)備還包括材料導(dǎo)管和材料提供裝置；所述材料導(dǎo)管的一端與所述打印機(jī)頭連接，另一端與所述材料提供裝置連接。
[0021]所述的出風(fēng)嘴包括環(huán)形本體，所述的環(huán)形本體內(nèi)部具有中空的環(huán)形氣路，所述的環(huán)形本體上開設(shè)有連通所述環(huán)形氣路的若干個(gè)出氣口以及至少一個(gè)進(jìn)氣口，所述的進(jìn)氣口通過管道連通所述的氣泵。
[0022]所述的出風(fēng)嘴的環(huán)形本體圍繞所述的30打印機(jī)的打印機(jī)頭設(shè)置。
[0023]由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0024](1)、與傳統(tǒng)手工制模相比，用本實(shí)用新型制?？蓽p少人力物力，提高模型制作效益；而且，只要可以在處理裝置上建立模型就可以打印，操作便捷；而且打印出來的模型精度高、美觀、牢固。
[0025](2)、由于其該冷卻裝置，包括出風(fēng)嘴和連通該出風(fēng)嘴的氣泵而不具有風(fēng)扇，且出風(fēng)嘴設(shè)置于30打印機(jī)的擠出噴頭附近的位置，因此可以有效避免由于風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)造成的擠出噴頭震動(dòng)問題，同時(shí)，由于出風(fēng)嘴的環(huán)形本體圍繞所述的擠出噴頭設(shè)置，且其出氣口位于環(huán)形本體上朝向擠出噴頭擠出方向的一個(gè)側(cè)面，因此也不會(huì)造成擠出噴頭降溫導(dǎo)致的材料擠出不均勻的問題，從而能夠有效提升30打印的精度，保證打印出的產(chǎn)品能夠滿足苛刻的精度要求，且利用液氮制冷，安全環(huán)保。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型的30打印設(shè)備的示意圖。
[0027]圖2是出風(fēng)嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0029]如圖1所示，是本實(shí)用新型30打印設(shè)備的一較佳實(shí)施例，該30打印設(shè)備包括處理裝置110、控制主板120、30打印桌面130、縱向?qū)U140、水平X向?qū)U150、水平X向?qū)U160、打印機(jī)頭(含電動(dòng)機(jī))170、材料導(dǎo)管180、材料提供裝置182、電動(dòng)機(jī)190、出風(fēng)嘴210、導(dǎo)氣管220和氣泵230。其中，處理裝置110通過控制主板120控制電動(dòng)機(jī)190及打印機(jī)頭170中電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，進(jìn)而控制打印機(jī)頭170在縱向?qū)U140、水平X向?qū)U150及水平X向?qū)U160上的位置、移動(dòng)方向及材料輸入，從而將材料提供裝置182提供的材料經(jīng)過材料導(dǎo)管180輸送到打印機(jī)頭170中，以在30打印桌面130上30打印出所需要的工程模型如建筑模型；處理裝置110通過控制主板120控制氣泵230，使其在打印過程中不斷通入液氮，液氮從出風(fēng)嘴210內(nèi)出來，對(duì)從打印頭170中擠出的打印材料進(jìn)行冷卻。
[0030]具體地，處理裝置110可以為安裝有30建模軟件的計(jì)算機(jī)。30建模軟件可包括 Bender、OpenSCAD、Art of Illus1n、FreeCAD、Wings3D> BRL-CAD> SketchUp、Autodeskl23D、MeshMixer等。其中，Blender 一種免費(fèi)開源3D模型制作軟件套裝。OpenSCAD是一款基于命令行的3D建模軟件，可以產(chǎn)生CSG文件，特長(zhǎng)是制作實(shí)心3D模型。Art ofIllus1n是開源的3D模型和渲染軟件。FreeCAD是來自法國Matra Datavis1n公司的一款開源免費(fèi)3D CAD軟件，基于CAD/CAM/CAE幾何模型核心，是一個(gè)功能化、參數(shù)化的建模工具。Wings3D是一個(gè)開源免費(fèi)的3D建模軟件，適合創(chuàng)建細(xì)分曲面模型。BRL-CAD是一款跨平臺(tái)開源實(shí)體幾何(CSG)構(gòu)造和實(shí)體模型計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)。SketchUp是谷歌Google的一個(gè)免費(fèi)交互式的3D模型程序，不僅適合高級(jí)用戶，也適合初學(xué)者。Autodeskl23D是歐特克公司的產(chǎn)品，是一個(gè)免費(fèi)3D模型軟件，目前只支持Windows系統(tǒng)。MeshMixer是一個(gè)3D模型工具，也是Autodesk公司的產(chǎn)品。針對(duì)需要打印的模型，在處理裝置110上建模、導(dǎo)入模型或3D掃描導(dǎo)入模型，并按工程建造要求設(shè)置3D打印精度后，可利用3D建模軟件將需要打印的模型進(jìn)行分層切割，并把每層模型信息通過導(dǎo)線112發(fā)送給控制主板120。
[0031]控制主板120可通過導(dǎo)線112與處理裝置110連接，并可根據(jù)處理裝置110所發(fā)送的每層模型信息控制打印機(jī)頭170在水平范圍內(nèi)以及縱向上的位置、移動(dòng)方向及速度，從而使得打印機(jī)頭170能夠在三維空間內(nèi)精確定位并進(jìn)行打印。同時(shí)，控制主板120還可控制打印機(jī)頭170處激光參數(shù)及溫度等等。
[0032]3D打印桌面130用于承載打印形成的模型。3D打印桌面130的形狀可以根據(jù)實(shí)際使用需求設(shè)計(jì)，在一實(shí)施例中，3D打印桌面130大致呈矩形。
[0033]多個(gè)如四個(gè)縱向?qū)U140大致垂直地設(shè)置在3D打印桌面130的四角。兩個(gè)水平Y(jié)向?qū)U150分別設(shè)置在一對(duì)縱向?qū)U140之間，并且兩水平Y(jié)向?qū)U150大致平行。如圖1所示，水平Y(jié)向?qū)U150的兩端分別通過滑頭152滑動(dòng)地安裝在對(duì)應(yīng)的縱向?qū)U140上，使得水平Y(jié)向?qū)U150可以在電動(dòng)機(jī)190驅(qū)動(dòng)下沿著縱向?qū)U140滑動(dòng)。水平X向?qū)U160設(shè)置在兩個(gè)水平Y(jié)向?qū)U150之間，并將兩個(gè)水平Y(jié)向?qū)U150連接。水平X向?qū)U160的兩端分別通過滑頭152滑動(dòng)地安裝在對(duì)應(yīng)的水平Y(jié)向?qū)U150，使得水平X向?qū)U160可以在電動(dòng)機(jī)190驅(qū)動(dòng)下沿著水平Y(jié)向?qū)U150滑動(dòng)。打印機(jī)頭170滑動(dòng)地安裝在水平X向?qū)U160上，并可在打印機(jī)頭170中電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下沿著水平X向?qū)U160滑動(dòng)。這樣，通過控制主板120控制電動(dòng)機(jī)190及打印機(jī)頭170中電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，即可控制打印機(jī)頭170在水平范圍內(nèi)以及縱向上的位置、移動(dòng)方向及速度，從而使得打印機(jī)頭170能夠在三維空間內(nèi)精確定位并進(jìn)行打印。
[0034]材料導(dǎo)管180的一端與打印機(jī)頭170連接，另一端與材料提供裝置182連接。在處理裝置110和/或控制主板120控制下，材料提供裝置182上的材料經(jīng)過材料導(dǎo)管180輸送到打印機(jī)頭170以實(shí)現(xiàn)3D打印。
[0035]出風(fēng)嘴210通過導(dǎo)氣管220與氣泵230相連，如圖2所示，出風(fēng)嘴210包括一對(duì)環(huán)形本體211 (上環(huán)形本體和下環(huán)形本體)和本體連接管212，這一對(duì)環(huán)形本體211通過本體連接管212連接，所述環(huán)形本體211內(nèi)部中空形成環(huán)形氣腔(上環(huán)形氣腔和下環(huán)形氣腔)，上環(huán)形本體的上環(huán)形氣腔和下環(huán)形本體的下環(huán)形氣腔通過本體連接管212連通，上環(huán)形本體和下環(huán)形本體上均設(shè)有若干均勻分布的出氣口 2110，上環(huán)形本體上表面上設(shè)置有進(jìn)氣口2111和固定螺紋孔2113，進(jìn)氣口 2111與導(dǎo)氣管220相連，出風(fēng)嘴210通過固定螺紋孔2113設(shè)置在打印機(jī)頭170的正下方。
[0036]下面對(duì)本實(shí)用新型的30打印設(shè)備的使用方法做闡述。
[0037]針對(duì)需要打印的模型，在處理裝置110上建立模型，并按工程建造要求設(shè)置30打印精度；利用30建模軟件將所建立的模型進(jìn)行分層切割，并把每層模型信息通過導(dǎo)線112發(fā)送給控制主板120。
[0038]然后根據(jù)處理裝置110所發(fā)送的每層模型信息，控制主板120控制打印機(jī)頭170在水平范圍內(nèi)以及縱向上的位置、移動(dòng)方向、速度以及30打印材料輸入，在30打印桌面130上逐層打印出需要打印的模型，其中，30打印材料可以用純塑料/樹脂以及粘合劑，30打印材料輸入包括:調(diào)節(jié)打印機(jī)頭170處的激光溫度至30打印材料的熔點(diǎn)或塑化溫度，使得30打印材料熔化后落在30打印桌面130上并凝固，并在粘合劑的作用下實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)堆疊穩(wěn)定，建立實(shí)體模型，可將打印機(jī)頭170處的激光溫度調(diào)節(jié)至高于30打印材料的熔點(diǎn)或塑化溫度。
[0039]在打印的同時(shí)，處理裝置110通過控制主板120控制氣泵230，使其在打印過程中不斷通入液氮，液氮從導(dǎo)氣管220進(jìn)入出風(fēng)嘴210，又從出風(fēng)嘴210的出氣口 2110噴出，以對(duì)從打印頭170中擠出的打印材料進(jìn)行冷卻。
[0040]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本實(shí)用新型的原理，應(yīng)被理解為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本實(shí)用新型公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本實(shí)用新型實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種液氮制冷裝置的3D打印設(shè)備，其特征在于:包括處理裝置、控制主板、3D打印桌面、打印機(jī)頭和制冷裝置； 所述處理裝置用于建立模型，并按工程建造要求設(shè)置3D打印精度，并利用3D建模軟件將所建立的模型進(jìn)行分層切割，并把每層模型信息發(fā)送給所述控制主板； 所述控制主板根據(jù)所述處理裝置所發(fā)送的每層模型信息，控制所述打印機(jī)頭在水平范圍內(nèi)以及縱向上的位置、移動(dòng)方向、速度以及3D打印材料輸入，從而在所述3D打印桌面上逐層打印出需要打印的模型； 所述制冷裝置包括出風(fēng)嘴和氣泵，該氣泵通過導(dǎo)氣管連通所述的出風(fēng)嘴，該出風(fēng)嘴設(shè)置于所述打印機(jī)頭正下方，所述氣泵內(nèi)裝有液氮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印設(shè)備，其特征在于，所述處理裝置為安裝有所述3D建模軟件的計(jì)算機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印設(shè)備，其特征在于，所述3D打印設(shè)備還包括縱向?qū)U、水平Y(jié)向?qū)U、水平X向?qū)U和電動(dòng)機(jī)； 四個(gè)所述的縱向?qū)U垂直地設(shè)置在所述3D打印桌面的四角； 兩個(gè)所述的水平Y(jié)向?qū)U分別滑動(dòng)地設(shè)置在一對(duì)所述縱向?qū)U之間，并且兩個(gè)所述的水平Y(jié)向?qū)U平行； 所述水平X向?qū)U設(shè)置在兩個(gè)所述的水平Y(jié)向?qū)U之間，并將兩個(gè)所述的水平Y(jié)向?qū)U連接； 所述電動(dòng)機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)所述水平Y(jié)向?qū)U沿著所述縱向?qū)U滑動(dòng)，并能夠驅(qū)動(dòng)所述水平X向?qū)U沿著所述水平Y(jié)向?qū)U滑動(dòng)； 所述打印機(jī)頭滑動(dòng)地安裝在所述水平X向?qū)U上；所述打印機(jī)頭中具有電動(dòng)機(jī)；所述打印機(jī)頭中電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所述打印機(jī)頭沿著所述水平X向?qū)U滑動(dòng)； 所述控制主板根據(jù)所述處理裝置所發(fā)送出的每層模型信息控制所述電動(dòng)機(jī)及所述打印機(jī)頭中電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工程模型3D打印設(shè)備，其特征在于，所述水平Y(jié)向?qū)U的兩端分別通過滑頭滑動(dòng)地安裝在對(duì)應(yīng)的所述縱向?qū)U上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的工程模型3D打印設(shè)備，其特征在于，所述水平X向?qū)U的兩端分別通過滑頭滑動(dòng)地安裝在對(duì)應(yīng)的所述水平Y(jié)向?qū)U上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印設(shè)備，其特征在于，所述3D打印設(shè)備還包括材料導(dǎo)管和材料提供裝置；所述材料導(dǎo)管的一端與所述打印機(jī)頭連接，另一端與所述材料提供裝置連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印設(shè)備，其特征在于:所述的出風(fēng)嘴包括環(huán)形本體，所述的環(huán)形本體內(nèi)部具有中空的環(huán)形氣路，所述的環(huán)形本體上開設(shè)有連通所述環(huán)形氣路的若干個(gè)出氣口以及至少一個(gè)進(jìn)氣口，所述的進(jìn)氣口通過管道連通所述的氣泵。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的3D打印設(shè)備，其特征在于:所述的出風(fēng)嘴的環(huán)形本體圍繞所述的3D打印機(jī)的打印機(jī)頭設(shè)置。
【文檔編號(hào)】B29C35/16GK204109383SQ201420643573
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
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