3D打印机及3D打印方法

    专利查询2025-03-18  27


    本发明涉及3d打印,具体涉及3d打印机及3d打印方法。


    背景技术:

    1、相关技术中,融合沉积建模(fdm)3d打印技术最初由scott crump博士在20世纪80年代提出概念。该技术的特点是快速形成模型,其中喷头逐层加热和熔化固体材料,以构建三维实体。

    2、为了增加打印效率,现有技术提出具有双喷头的3d打印机,具有双喷头的3d打印机包括两个操作组件;每个操作组件均包括底座、移动件、导轨和喷头,移动件活动连接于底座并能够相对底座进行y轴移动,导轨活动连接于移动件并能够相对移动件进行z轴移动,喷头滑动连接于导轨并能够沿导轨延伸方向进行x轴移动。因此,各个喷头能够在xyz空间中进行移动,单独完成打印工作;现有的具有双喷头的3d打印机将两个操作组件在x轴上相对设置,并将需要打印的零件沿z轴分成若干打印层,在打印零件的一个打印层的过程中使每个喷头在平行于x轴和y轴的平面内移动。

    3、上述方案存在以下问题:在调整喷头的y轴位置以打印零件上的一个打印层时,移动件、导轨和喷头均需要同时沿y轴进行移动,则喷头在逐层打印的过程中会因为同时移动的结构较多导致喷头自身移动的稳定性不足。


    技术实现思路

    1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种3d打印机,能够在实现双喷头同时打印零件的基础上,提高双喷头在打印零件的一个打印层时的稳定性。

    2、本发明还提出一种采用上述3d打印机执行的3d打印方法。

    3、根据本发明的第一方面实施例的3d打印机,在xyz空间内进行3d打印,其中x轴、y轴和z轴两两垂直,所述3d打印机包括:

    4、支架组件;

    5、第一打印组件,所述第一打印组件包括第一移动件和第一喷出件,所述第一移动件连接于所述支架组件并能够相对所述支架组件沿平行于z轴的方向移动;所述第一喷出件能够相对所述第一移动件在同时平行于x轴和y轴的平面内移动;

    6、第二打印组件,所述第二打印组件包括第二移动件和第二喷出件,所述第二移动件连接于所述支架组件并能够相对所述支架组件沿平行于z轴的方向移动;所述第二喷出件能够相对所述第二移动件在同时平行于x轴和y轴的平面内移动;

    7、所述第一喷出件与所述第二喷出件能够在同一平行于x轴和y轴的平面内进行打印。

    8、根据本发明实施例的3d打印机,至少具有如下有益效果:本发明的3d打印机利用连接于支架组件的第一移动件调整第一喷出件在z轴上的位置,利用连接于支架的第二移动件调整第二喷出件在z轴上的位置,则第一喷出件和第二喷出件在对零件在z轴上的每一打印层进行打印时,第一移动件和第二移动件能够与支架组件保持相对静止,进而降低了对第一喷出件和第二喷出件在平行于x轴和y轴的平面内的移动的晃动,增加第一喷出件和第二喷出件在打印过程中移动的稳定性以及精度。另一方面,第一喷出件与第二喷出件能够在同一平行于x轴和y轴的平面内进行打印。则本发明的3d打印机能够利用第一喷出件和第二喷出件对零件的同一层进行打印,进而提高3d打印的效率。

    9、根据本发明的一些实施例,所述第一打印组件还包括第一导轨,所述第一导轨连接于所述第一移动件并能够相对所述第一移动件沿平行于y轴的方向移动,所述第一导轨沿平行于x轴的方向延伸,所述第一喷出件连接于所述第一导轨并能够相对所述第一导轨沿平行于x轴的方向移动;所述第二打印组件还包括第二导轨,所述第二导轨连接于所述第二移动件并能够相对所述第二移动件沿平行于y轴的方向移动,所述第二导轨沿平行于x轴的方向延伸,所述第二喷出件连接于所述第二导轨并能够相对所述第二导轨沿平行于x轴的方向移动。

    10、根据本发明的一些实施例,所述第一移动件和所述第二移动件沿平行于z轴的方向排列,所述第一移动件包括第一对接部和第二对接部,所述第一对接部和所述第二对接部沿平行于x轴的方向相对设置;所述第一喷出件能够沿平行于x轴的方向在所述第一导轨的第一端和第二端之间往返移动,所述第一导轨的第一端连接于所述第一对接部,所述第一导轨的第二端连接于所述第二对接部;所述第二移动件包括第三对接部和第四对接部,所述第三对接部和所述第四对接部沿平行于x轴的方向相对设置;所述第二喷出件能够沿平行于x轴的方向在所述第二导轨的第一端和第二端之间往返移动,所述第二导轨的第一端连接于所述第三对接部,所述第二导轨的第二端连接于所述第四对接部。

    11、根据本发明的一些实施例,所述第一对接部和所述第三对接部在x轴上的位置相同;所述第二对接部和所述第四对接部在x轴上的位置相同。

    12、根据本发明的一些实施例,所述第一喷出件的最低位置与所述第一移动件的最低位置沿平行于z轴的方向具有第一间距h1;所述第二喷出件的最低位置与所述第二移动件的最低位置沿平行于z轴的方向具有第二间距h2;所述第一移动件高于所述第二移动件,所述第一移动件和所述第二移动件在z轴上具有第三间距h3,h1-h2>h3。

    13、根据本发明的一些实施例,所述支架组件包括至少两个第一驱动件和至少两个第二驱动件;至少一个所述第一驱动件用于驱动所述第一对接部,至少一个所述第一驱动件用于驱动所述第二对接部,以使所述第一对接部和所述第二对接部能够沿平行于z轴的方向同步移动;至少一个所述第二驱动件用于驱动所述第三对接部,至少一个所述第二驱动件用于驱动所述第四对接部,以使所述第三对接部和所述第四对接部能够沿平行于z轴的方向同步移动。

    14、根据本发明的一些实施例,所述第一驱动件和第二驱动件均包括丝杆,至少一个所述第一驱动件的丝杆螺纹连接于所述第一对接部,至少一个所述第一驱动件的丝杆螺纹连接于所述第二对接部,以使所述第一对接部和所述第二对接部能够沿平行于z轴的方向同步移动;至少一个所述第二驱动件的丝杆螺纹连接于所述第三对接部,至少一个所述第二驱动件的丝杆螺纹连接于所述第四对接部,以使所述第三对接部和所述第四对接部能够沿平行于z轴的方向同步移动。

    15、根据本发明的一些实施例,所述第一移动件还包括第一固定件,所述第一固定件连接于所述第一对接部和所述第二对接部;所述第二移动件还包括第二固定件,所述第二固定件连接于所述第三对接部和所述第四对接部。

    16、根据本发明的一些实施例,所述第一喷出件还包括第一滚轮,所述第一喷出件能够通过所述第一滚轮相对所述第一导轨沿平行于x轴的方向移动;所述第二喷出件还包括第二滚轮,所述第二喷出件能够通过所述第二滚轮相对所述第二导轨沿平行于x轴的方向移动。

    17、根据本发明的一些实施例,所述第一导轨具有第一导向槽,所述第一导向槽沿平行于x轴的方向延伸;在相对所述第一导轨沿平行于x轴的方向移动时,所述第一滚轮至少部分容纳于所述第一导向槽;所述第二导轨具有第二导向槽,所述第二导向槽沿平行于x轴的方向延伸;在相对所述第二导轨沿平行于x轴的方向移动时,所述第二滚轮至少部分容纳于所述第二导向槽。

    18、根据本发明的第二方面实施例的3d打印方法,用于打印出零件,采用如上述任一实施例中的3d打印机执行,所述3d打印方法包括如下步骤:

    19、对零件在平行于z轴的方向上划分为若干打印层;

    20、使所述第一喷出件和所述第二喷出件同时对零件的同一所述打印层进行打印。

    21、根据本发明实施例的3d打印方法,至少具有如下有益效果:在对同一打印层进行打印的过程中,由于第一移动件和第二移动件能够与支架组件保持相对静止,第一喷出件和第二喷出件在平行于x轴和y轴的平面内的晃动也更少,整个3d打印的过程也更加平稳,打印精度更高。另一方面,本发明的第一喷出件和第二喷出件同时对零件的同一打印层进行打印,则打印效率也能够进一步提升。

    22、根据本发明的一些实施例,所述第一打印组件还包括第一导轨,所述第一导轨连接于所述第一移动件并能够相对所述第一移动件沿平行于y轴的方向移动,所述第一导轨沿平行于x轴的方向延伸,所述第一喷出件连接于所述第一导轨并能够相对所述第一导轨沿平行于x轴的方向移动;所述第二打印组件还包括第二导轨,所述第二导轨连接于所述第二移动件并能够相对所述第二移动件沿平行于y轴的方向移动,所述第二导轨沿平行于x轴的方向延伸,所述第二喷出件连接于所述第二导轨并能够相对所述第二导轨沿平行于x轴的方向移动;

    23、所述3d打印方法还包括如下步骤:在所述打印层上划分出多个工作区域,各个工作区域沿y轴排列;使所述第一喷出件和所述第二喷出件同时在不同所述工作区域内对零件的同一所述打印层进行打印。

    24、根据本发明的一些实施例,所述第一喷出件包括第一喷头,所述第一喷头用于3d打印,所述第一喷头的中心与所述第一喷出件的表面在第一方向上的距离为第一限位距离l1,在第二方向上的距离为第二限位距离l2,所述第一方向和所述第二方向平行于y轴,且所述第二方向与所述第一方向相反;所述第二喷出件包括第二喷头,所述第二喷头用于3d打印,所述第二喷头的中心与所述第二喷出件的表面在所述第一方向上的距离为第三限位距离l3,在所述第二方向上的距离为第四限位距离l4;

    25、在所述打印层上划分出多个所述工作区域之后,在某一所述工作区域的所述第一方向上,若存在与某一所述工作区域的最小距离大于所述第一限位距离l1和所述第四限位距离l4之和的另一所述工作区域,或者,在所述某一所述工作区域的所述第二方向上,若存在与所述某一所述工作区域的最小距离大于所述第二限位距离l2和所述第三限位距离l3之和的另一所述工作区域,选择所述某一所述工作区域作为第一工作区域;选择所述另一所述工作区域作为第二工作区域;使所述第一喷头在所述第一工作区域对零件进行打印,所述第二喷头在所述第二工作区域对零件进行打印。

    26、根据本发明的一些实施例,在所述第一喷头先于所述第二喷头完成在所述工作区域内的打印后,根据当前选择的所述第二工作区域重新选择某一所述工作区域作为新的所述第一工作区域,若没有所述工作区域能够作为所述第一工作区域,使所述第一喷头远离所述第二喷头;在所述第二喷头先于所述第一喷头完成在所述工作区域内的打印后,根据当前选择的所述第一工作区域重新选定某一所述工作区域作为新的所述第二工作区域,若没有所述工作区域能够作为所述第二工作区域,使所述第二喷头远离所述第一喷头。

    27、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。


    技术特征:

    1.3d打印机,在xyz空间内进行3d打印,其中x轴、y轴和z轴两两垂直,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的3d打印机,其特征在于,所述第一打印组件还包括第一导轨,所述第一导轨连接于所述第一移动件并能够相对所述第一移动件沿平行于y轴的方向移动,所述第一导轨沿平行于x轴的方向延伸,所述第一喷出件连接于所述第一导轨并能够相对所述第一导轨沿平行于x轴的方向移动;所述第二打印组件还包括第二导轨,所述第二导轨连接于所述第二移动件并能够相对所述第二移动件沿平行于y轴的方向移动,所述第二导轨沿平行于x轴的方向延伸,所述第二喷出件连接于所述第二导轨并能够相对所述第二导轨沿平行于x轴的方向移动。

    3.根据权利要求2所述的3d打印机,其特征在于,所述第一移动件和所述第二移动件沿平行于z轴的方向排列,所述第一移动件包括第一对接部和第二对接部,所述第一对接部和所述第二对接部沿平行于x轴的方向相对设置;所述第一喷出件能够沿平行于x轴的方向在所述第一导轨的第一端和第二端之间往返移动,所述第一导轨的第一端连接于所述第一对接部,所述第一导轨的第二端连接于所述第二对接部;所述第二移动件包括第三对接部和第四对接部,所述第三对接部和所述第四对接部沿平行于x轴的方向相对设置;所述第二喷出件能够沿平行于x轴的方向在所述第二导轨的第一端和第二端之间往返移动,所述第二导轨的第一端连接于所述第三对接部,所述第二导轨的第二端连接于所述第四对接部。

    4.根据权利要求3所述的3d打印机,其特征在于,所述第一对接部和所述第三对接部在x轴上的位置相同;所述第二对接部和所述第四对接部在x轴上的位置相同。

    5.根据权利要求3所述的3d打印机,其特征在于,所述第一喷出件的最低位置与所述第一移动件的最低位置沿平行于z轴的方向具有第一间距h1;所述第二喷出件的最低位置与所述第二移动件的最低位置沿平行于z轴的方向具有第二间距h2;所述第一移动件高于所述第二移动件,所述第一移动件和所述第二移动件在z轴上具有第三间距h3,h1-h2>h3。

    6.根据权利要求3所述的3d打印机,其特征在于,所述支架组件包括至少两个第一驱动件和至少两个第二驱动件;至少一个所述第一驱动件用于驱动所述第一对接部,至少一个所述第一驱动件用于驱动所述第二对接部,以使所述第一对接部和所述第二对接部能够沿平行于z轴的方向同步移动;至少一个所述第二驱动件用于驱动所述第三对接部,至少一个所述第二驱动件用于驱动所述第四对接部,以使所述第三对接部和所述第四对接部能够沿平行于z轴的方向同步移动。

    7.根据权利要求6所述的3d打印机,其特征在于,所述第一驱动件和第二驱动件均包括丝杆,至少一个所述第一驱动件的丝杆螺纹连接于所述第一对接部,至少一个所述第一驱动件的丝杆螺纹连接于所述第二对接部,以使所述第一对接部和所述第二对接部能够沿平行于z轴的方向同步移动;至少一个所述第二驱动件的丝杆螺纹连接于所述第三对接部,至少一个所述第二驱动件的丝杆螺纹连接于所述第四对接部,以使所述第三对接部和所述第四对接部能够沿平行于z轴的方向同步移动。

    8.根据权利要求3所述的3d打印机,其特征在于,所述第一移动件还包括第一固定件,所述第一固定件连接于所述第一对接部和所述第二对接部;所述第二移动件还包括第二固定件,所述第二固定件连接于所述第三对接部和所述第四对接部。

    9.根据权利要求2所述的3d打印机,其特征在于,所述第一喷出件还包括第一滚轮,所述第一喷出件能够通过所述第一滚轮相对所述第一导轨沿平行于x轴的方向移动;所述第二喷出件还包括第二滚轮,所述第二喷出件能够通过所述第二滚轮相对所述第二导轨沿平行于x轴的方向移动。

    10.根据权利要求9所述的3d打印机,其特征在于,所述第一导轨具有第一导向槽,所述第一导向槽沿平行于x轴的方向延伸;在相对所述第一导轨沿平行于x轴的方向移动时,所述第一滚轮至少部分容纳于所述第一导向槽;所述第二导轨具有第二导向槽,所述第二导向槽沿平行于x轴的方向延伸;在相对所述第二导轨沿平行于x轴的方向移动时,所述第二滚轮至少部分容纳于所述第二导向槽。

    11.3d打印方法,用于打印出零件,其特征在于,采用如权利要求1-10中任一项所述的3d打印机执行,所述3d打印方法包括如下步骤:

    12.根据权利要求11所述的3d打印方法,其特征在于,所述第一打印组件还包括第一导轨,所述第一导轨连接于所述第一移动件并能够相对所述第一移动件沿平行于y轴的方向移动,所述第一导轨沿平行于x轴的方向延伸,所述第一喷出件连接于所述第一导轨并能够相对所述第一导轨沿平行于x轴的方向移动;所述第二打印组件还包括第二导轨,所述第二导轨连接于所述第二移动件并能够相对所述第二移动件沿平行于y轴的方向移动,所述第二导轨沿平行于x轴的方向延伸,所述第二喷出件连接于所述第二导轨并能够相对所述第二导轨沿平行于x轴的方向移动;

    13.根据权利要求12所述的3d打印方法,其特征在于,所述第一喷出件包括第一喷头,所述第一喷头用于3d打印,所述第一喷头的中心与所述第一喷出件的表面在第一方向上的距离为第一限位距离l1,在第二方向上的距离为第二限位距离l2,所述第一方向和所述第二方向平行于y轴,且所述第二方向与所述第一方向相反;所述第二喷出件包括第二喷头,所述第二喷头用于3d打印,所述第二喷头的中心与所述第二喷出件的表面在所述第一方向上的距离为第三限位距离l3,在所述第二方向上的距离为第四限位距离l4;

    14.根据权利要求13所述的3d打印方法,其特征在于,在所述第一喷头先于所述第二喷头完成在所述工作区域内的打印后,根据当前选择的所述第二工作区域重新选择某一所述工作区域作为新的所述第一工作区域,若没有所述工作区域能够作为所述第一工作区域,使所述第一喷头远离所述第二喷头;在所述第二喷头先于所述第一喷头完成在所述工作区域内的打印后,根据当前选择的所述第一工作区域重新选定某一所述工作区域作为新的所述第二工作区域,若没有所述工作区域能够作为所述第二工作区域,使所述第二喷头远离所述第一喷头。


    技术总结
    本发明提出一种3D打印机及3D打印方法,属于3D打印技术领域,3D打印机包括支架组件、第一打印组件和第二打印组件;第一打印组件包括第一移动件和第一喷出件,第一移动件连接于支架组件并能够相对支架组件沿平行于Z轴的方向移动;第一喷出件能够相对第一移动件在同时平行于X轴和Y轴的平面内移动;第二打印组件包括第二移动件和第二喷出件,第二移动件连接于支架组件并能够相对支架组件沿平行于Z轴的方向移动;第二喷出件能够相对第二移动件在同时平行于X轴和Y轴的平面内移动;第一喷出件与第二喷出件能够在同一平行于X轴和Y轴的平面内进行打印。本发明能够提高双喷头在打印零件的某一打印层时的稳定性。

    技术研发人员:徐皓淞,蔡毅
    受保护的技术使用者:香港科技大学(广州)
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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