一种工件3D打印系统的制作方法

本实用新型涉及工业自动化生产领域，具体涉及一种工件3d打印系统。

背景技术：

3d打印技术是依据三维cad模型，对其进行分层，得到各层截面的轮廓，再根据打印目标的轮廓，打印喷头选择性地喷射多层的粘结剂或热熔材料等，形成各层截面，逐步叠加成三维形状，从而实现三维加工二维化的组合。

在自动化生产系统内使用3d打印的方式进行工件的生产，可以快速完成工件的定制加工，能够满足智能自动化生产线快速加工的要求，设备成本低，生产过程简单、可靠，是三维建模、精密伺服控制、新材料等先进技术与智能制造、数控生产线技术的有机结合，能广泛应用于多种产品生产。

但现有的3d打印生产方式中，还存在后续打印的工件不能很好的与已成型的工件结合，打印效率低下的问题，无法适应自动化智能生产线的需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种工件3d打印系统，能够实现高效打印与快速生产化运送，用以解决以上技术问题。

本实用新型的技术方案是：一种工件3d打印系统，包括至少两台3d打印机、控制柜、机架，所述机架为上下两层的方形框架，上层内设置3d打印机，下层内设置控制柜，所述机架顶面、底面与侧壁设置覆盖框架的板体，其中机架下层侧壁的板体可门窗式开合，机架上层其中一个宽侧壁开放设置，3d打印机与宽侧壁开放部分对应设置。

进一步地，所述3d打印机包括机壳、驱动支架、打印部件、载物台，机壳为顶面与一个侧壁开放的方形壳体，顶面开放便于打印原材料的添加与打印部件的更换维护，侧壁开放以实现工件的获取，支架、打印部件、载物台均设置于机壳内。

进一步地，所述打印部件包括供料筒、打印喷头、供料电机、储料筒，打印喷头设置于供料筒前端，储料筒通过进料管与供料筒连接，打印材料经打印喷头挤出，供料筒、打印喷头、供料电机与储料筒均固定连接于固定板上，打印部件通过固定板与机架滑动连接。

进一步地，所述载物台为工件打印平台，打印喷头挤出的打印材料在载物台上逐层打印，打印喷头选择性地喷射多层的粘结剂或热熔材料等，形成各层截面，逐步叠加成三维形状，载物台初始位置位于机壳内下部。

进一步地，所述驱动支架包括第一支架、第二支架、第三支架，其中第一支架沿第一方向设置第一丝杠，第一丝杠外套设打印部件，打印部件与第一支架滑动连接，第二支架沿第二方向设置第二丝杠，第二丝杠外套设传动件，第一支架通过传动件与第二丝杠滑动连接，第三支架沿第三方向设置第三丝杠，第三丝杠外套设载物台，载物台与第三支架滑动连接。

进一步地，所述第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠均可转动连接电机，通过电机驱动各丝杠旋转，打印部件通过第一制丝杠沿第一方向移动，传动件通过第二丝杠沿第二方向移动，第一支架与传动件固接，传动件沿第二方向滑动时带动第一支架沿第二方向移动，载物台通过第三制丝杠沿第三方向移动，第一方向与第二方向垂直。

进一步地，所述第一支架设置于机壳内上部，第二支架为两个，设置于机壳相对的两个非开放侧面上，第一支架设置于两个第二支架之间。

进一步地，所述第一支架设置为多个，第三支架设置于与开放侧面相对的非开放侧面上。

进一步地，所述3d打印机设置两台，两台3d打印机并列同向设置，第一打印机与第二打印机采用不同的打印原材料，和/或执行不同打印程序。

进一步地，所述控制柜内设置微型工控机、无线通讯模块与伺服驱动器，伺服驱动器驱动控制电机。

本实用新型具有以下有益效果：能够对多个工件进行3d打印生产，也可对单个工件独立3d打印，并通过两个需要组合装配工件的匹配打印与后续工序的同步组装，完成已成型工件的良好匹配，提高了打印生产效率，可满足高效自动化生产的需求。

附图说明

图1为本新型工件3d打印系统总体的结构示意图。

图2为本新型工件3d打印系统机架的结构示意图。

图3为本新型工件3d打印系统3d打印机的结构示意图。

图4为本新型工件3d打印系统丝杠驱动的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1-4所示，一种工件3d打印系统，包括至少两台3d打印机100、控制柜200、机架300，所述机架300为上下两层的方形框架，上层内设置3d打印机100，下层内设置控制柜200，所述机架300顶面、底面与侧壁设置覆盖框架的板体，其中机架300下层侧壁的板体可门窗式开合以便于维护，机架300上层其中一个宽侧壁开放设置，3d打印机100的开放侧壁与机架300上层开放的宽侧壁对应设置，从而实现打印工件的获取。

所述3d打印机100包括机壳110、驱动支架、打印部件130、载物台140。

所述机壳110为顶面与一个侧壁开放的方形壳体，顶面开放便于打印原材料的添加与打印部件130的更换维护，侧壁开放以实现工件的获取，支架、打印部件130、载物台140均设置于机壳110内。

所述打印部件130包括供料筒、打印喷头、供料电机、储料筒，打印喷头设置于供料筒前端，储料筒通过进料管与供料筒连接，打印材料经打印喷头挤出，供料筒、打印喷头、供料电机与储料筒均固定连接于固定板上，打印部件130通过固定板与机架300滑动连接。

所述载物台140为工件打印平台，打印喷头挤出的打印材料在载物台140上逐层打印，打印喷头选择性地喷射多层的粘结剂或热熔材料等，形成各层截面，逐步叠加成三维形状，从而实现工件的三维打印，载物台140初始位置位于机壳110内下部。

所述驱动支架包括第一支架121、第二支架122、第三支架123，其中第一支架121沿第一方向设置第一丝杠124，第一丝杠124外套设打印部件130，打印部件130与第一支架121滑动连接，第二支架122沿第二方向设置第二丝杠125，第二丝杠125外套设传动件，第一支架121通过传动件与第二丝杠125滑动连接，第三支架123沿第三方向设置第三丝杠126，第三丝杠126外套设载物台140，载物台140与第三支架123滑动连接。

具体地，参见图4，以第一支架121为例，第一丝杠124可转动连接电机127，通过电机127驱动第一丝杠124旋转，从而使得第一丝杠124驱动外套设部件直线移动，第二支架122、第三支架123均固接有电机127，驱动方式与第一支架121相同，在此不再详述。

所述电机127驱动第一丝杠124、第二丝杠125、第三丝杠126，使得打印部件130通过第一丝杠124沿第一方向移动，传动件通过第二丝杠125沿第二方向移动，第一支架121与传动件固接，传动件沿第二方向滑动时带动第一支架121沿第二方向移动，载物台140通过第三制丝杠沿第三方向移动，第一方向与第二方向垂直。

进一步地，第一支架121设置于机壳110内上部，第二支架122为两个，设置于机壳110相对的两个非开放侧面上，第一支架121设置于两个第二支架122之间，为了平稳移动打印部件130，第一支架121可设置为多个，第三支架123设置于与开放侧面相对的非开放侧面上。

进一步地，机架300上设置有调压过滤器，保障气动压力，设备系统还可在机架300外部上部设置报警呼叫系统，报警呼叫系统采用三色灯并配报警器，机架300整体使用铝材、亚克力与冷轧钢板，门窗使用铝材与亚克力材料。

进一步地，控制柜200内设置微型工控机，通过微型工控机的主控制板控制3d打印系统，控制柜200可采用无线通讯模式实现远程控制，控制柜200中还包括伺服驱动器，伺服驱动器驱动控制电机127，控制模式有位置控制、速度控制和转矩控制三种，可进行选择位置/速度切换控制，速度/转矩切换控制和转矩/位置切换控制。位置控制、速度控制和转矩控制的具体控制方法可以采用现有技术的控制方法进行实施，不做过多介绍。其中控制柜内工控机的控制方法、通讯模式可以根据需要，采用现有技术执行，在此不做介绍。

第一支架121上设置有第一导轨、电机127，第一支架121沿第一方向设置第一丝杠124，丝杠通过轴承座可转动的设置于第一支架121上，电机127与第一丝杠124通过电机127轴固定连接，第一丝杠124外套设打印部件130的固定板，电机127驱动第一丝杠124旋转，使得固定板通过第一丝杠124滑动，从而驱动打印部件130沿第一方向移动。

第二支架122上设置有第二导轨、电机127，第二支架122沿第二方向设置第二丝杠125，丝杠通过轴承座可转动的设置于第二支架122上，电机127与第二丝杠125通过电机127轴固定连接，第二丝杠125外套设传动件，第一支架121与传动件固接，电机127驱动第二丝杠125旋转，使得传动件通过第二丝杠125滑动，从而驱动第一支架121沿第二方向移动。

第三支架123上设置有第三导轨、电机127，第三支架123沿第三方向设置第三丝杠126，丝杠通过轴承座可转动的设置于第三支架123上，电机127与第三丝杠126通过电机127轴固定连接，第三丝杠126外套设载物台140，电机127驱动第三丝杠126旋转，使得载物台140沿第三方向移动。

所述3d打印机100包括两台，两台3d打印机100并列同向设置，第一打印机与第二打印机采用不同的打印原材料，和/或执行不同打印程序，以实现不同工件的同时或者单独打印，具有多种3d打印模式，此外可对多个工件进行3d打印匹配生产，对两个需要组合装配的工件同时打印生产，并一同在后续组装工序组合装配，完成已成型工件的良好匹配。

进一步地，第一打印机与第二打印机采用包括abs塑料、pla、尼龙、玻璃填充聚胺、光固化材料、蜡、干膜和聚碳酸脂等原材料。

优选地，3d打印系统设置两台3d打印机100，用于相互配合组装的工件a与工件b的打印作业。

当进行打印作业时，在打印部件130内放置相应的打印材料，3d打印机100按照三维模型与打印指令，驱动打印部件130通过第一制丝杠沿第一方向移动，传动件沿第二方向滑动时带动第一支架121沿第二方向移动，载物台140通过第三制丝杠沿第三方向移动，从而实现打印部件130的三维打印。

打印过程中，打印喷头挤出的打印材料在载物台140上逐层打印，打印喷头选择性地喷射多层的粘结剂或热熔材料等，形成各层截面，逐步叠加成三维形状，从而打印出所需的三维工件。打印完毕后，机械手伸入机壳110开放侧壁，抓取载物台140上打印好的工件，进入下一工序。

需要说明的是，在本文中，关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何在未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。