3D打印热床及3D打印机的制作方法

3d打印热床及3d打印机
技术领域
1.本实用新型涉及快速成型技术领域，特别是涉及一种3d打印热床及3d打印机。


背景技术：

2.3d打印机是一种利用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造三维物体的机器。由于打印材料的热胀冷缩系数较大，打印出的物体很容易翘边，因此采用热床作为模型的成型平台以避免模型的翘边现象。现有技术中对热床采用整体加热，导致热床升温较慢，影响打印质量；并且在打印过程中存在热源利用率较低的问题。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对现有的3d打印热床存在升温较慢以及热源利用率低的问题，提供一种解决上述问题的3d打印热床。
4.一种3d打印热床，包括基板、多个加热板和多个第一隔热板；所述基板具有承载面和加热面，且所述承载面和所述加热面分别设置于所述基板沿自身厚度方向的两侧；所述加热面分布有多个间隔设置的加热区域，每个所述加热区域对应设置有至少一个所述加热板；
5.每一所述加热板的中部均开设有第一容纳槽；所述第一容纳槽内容设有至少一个所述第一隔热板，且所述第一隔热板连接于所述基板。
6.在其中一个实施例中，所述基板包括多个间隔分布的承载块；所述加热面位于所述承载块背离打印模型的一侧；每个所述承载块分布有至少一个所述加热区域，或，至少两个所述承载块共同形成一个所述加热区域；
7.所述第一隔热板连接于所述承载块背离打印模型的一侧。
8.在其中一个实施例中，任意相邻的所述加热板之间具有隔热间隙。
9.在其中一个实施例中，所述3d打印热床还包括第二隔热板；每个所述加热板的边缘处构造有至少一个容设缺口，且任意相邻的所述加热板之间的所述容设缺口形成第二容纳槽，所述第二容纳槽内容设有至少一个所述第二隔热板，且所述第二隔热板与所述基板连接。
10.在其中一个实施例中，所述第一容纳槽的边缘与所述第一隔热板的边缘之间具有第一间隙；和/或，所述第二容纳槽的边缘与所述第二隔热板的边缘之间具有第二间隙。
11.在其中一个实施例中，所述容设缺口的数量为四个，四个所述容设缺口设置于所述加热板的顶角处；所述第一容纳槽的数量为一个，一个所述第一容纳槽的中轴线与所述加热板的中轴线重合。
12.在其中一个实施例中，所述3d打印热床还包括第一连接件；所述第一连接件穿过所述第一隔热板并连接于所述基板。
13.在其中一个实施例中，所述第一隔热板内嵌设有橡胶件，所述橡胶件抵接于所述基板；所述橡胶件开设有安装孔，所述第一连接件连接于所述安装孔的孔壁。
14.在其中一个实施例中，所述3d打印热床还包括玻璃底板，所述玻璃底板连接于所述承载面，所述玻璃底板用于承载打印模型。
15.本实用新型还提供一种3d打印机，能够解决上述至少一个技术问题。
16.一种3d打印机，包括机架及上述3d打印热床，所述3d打印热床安装于所述机架。
17.本技术方案具有以下有益效果：上述3d打印热床，包括基板、多个加热板和多个第一隔热板，基板包括承载面和加热面，承载面用于承载打印模型。由于加热面分布有多个间隔设置的加热区域，每一个区域对应设置有一个加热板。因此，当打印小模型时，能够通过其中一个加热板对其中一个加热区域单独加热。由于加热板需要加热的区域减小，使得基板的承载区域升温较快，能够快速到达加热温度，从而能够防止模型在冷却过程中收缩翘曲；而且由于仅需加热基板的承载区域，无需加热非承载区域，那么非承载区域也就不存在能源利用率低的问题，从而避免浪费电源。另外，由于是多个加热板进行分区加热，当某一区域的加热板故障影响打印质量时，可通过其他区域承载模型完成打印，无需停机更换加热板。当打印大模型时，则可以通过多个加热板同时对基板进行加热工作，使得基板能够快速升温。从而能够根据实际打印需求控制每一加热板的工作状态，保证基板的加热温度，进而保证打印质量和打印效率。通过设置第一隔热板，阻止基板将热量传递至机架，防止机架变形；同时，能够减少基板的热量的损失，有效为基板保温；而且，由于基板是用于承载打印模型，随着模型体积的增加，基板的平衡性受到影响，通过在加热板的中部设置第一隔热板还能够对基板起到支撑作用，提高基板的平衡性能，防止基板歪斜影响模型的堆积，进而影响打印质量。
18.本实用新型提供的一种3d打印机，包括上述的3d打印热床，因而能够对基板进行分区加热，保证承载区域快速升温的同时还能保证基板的平衡度，从而保证打印效率和打印质量。
附图说明
19.图1为本实用新型第一实施例提供的3d打印热床的结构示意图；
20.图2为图1所示的3d打印热床的爆炸示意图；
21.图3为本实用新型第二实施例提供的3d打印热床的结构示意图；
22.图4为图3所示的3d打印热床的爆炸示意图。
23.附图标号：100-3d打印热床；110-基板；111-安装孔；120-加热板；121-第一容纳槽；122-第二容纳槽；124-接口；130-第一隔热板；140-第二隔热板；160-橡胶件；170-第一连接件；180-玻璃底板。
具体实施方式
24.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽
度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
26.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
27.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
30.3d打印机是一种利用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造三维物体的机器。由于打印材料的热胀冷缩系数较大，打印出的物体很容易翘边，因此采用热床作为模型的成型平台以避免模型的翘边现象。现有技术中对热床采用整体加热，导致热床升温较慢，影响打印质量；并且当打印小模型时，非承载区域存在热源利用率较低的问题。
31.基于此，本实用新型提供了一种3d打印热床100，通过对基板110进行分区加热，保证承载区域快速升温的同时还能保证基板110的平衡度，从而保证打印效率和打印质量。下面结合附图，对3d打印热床100的一些实施方式作详细说明。
32.图1为本实用新型第一实施例提供的3d打印热床100的结构示意图；图2为图1所示的3d打印热床100的爆炸示意图。如图1和图2所示，本实用新型一实施例提供的3d打印热床100包括基板110、多个加热板120和多个第一隔热板130；基板110具有承载面和加热面，且承载面和加热面分别设置于基板110沿自身厚度方向的两侧；加热面分布有多个间隔设置的加热区域，每个加热区域对应设置有至少一个加热板120；每一加热板120的中部均开设有第一容纳槽121；第一容纳槽121内容设有至少一个第一隔热板130，且第一隔热板130与基板110连接。
33.上述3d打印热床100，承载面用于承载打印模型，加热面与加热板120连接。当打印小模型时，能够通过其中一个加热板120对其中一个加热区域单独加热。由于加热板120需要加热的区域减小，使得基板110的承载区域升温较快，能够快速到达加热温度，从而能够防止模型在冷却过程中收缩翘曲；而且由于仅需加热基板110的承载区域，无需加热非承载区域，那么非承载区域也就不存在能源利用率低的问题，从而避免浪费电源。另外，由于是多个加热板120进行分区加热，当某一区域的加热板120故障影响打印质量时，可通过其他区域承载模型完成打印，无需停机更换加热板120。当打印大模型时，则可以通过多个加热板120同时对基板110进行加热工作，使得基板110能够快速升温。根据实际打印需求控制每一加热板120的工作状态，保证基板110的加热温度，进而保证打印质量和打印效率。通过设置第一隔热板130，阻止基板110将热量传递至机架，防止机架变形；同时，能够减少基板110的热量的损失，有效为基板110保温；而且，由于基板110是用于承载打印模型，随着模型体积的增加，基板110的平衡性受到影响，通过在加热板120的中部设置第一隔热板130能够对基板110的多个承载区域起到支撑作用，提高基板110的平衡性能，防止基板110歪斜影响模型的堆积，进而影响打印质量。
34.如图1所示，在一个具体的实施例中，基板110可由铝合金材料制成，导热性能好且硬度高，受热后不易发生变形，加热板120可以为硅胶加热片，其发热效果好，升温速度快。硅胶加热片上设置有用于连接电源的接口124，通电后对基板110加热。在其他实施方式中，加热板120也可以为加热电阻片，在加热电阻片的其中一侧面上设置有粘胶，利用粘胶将加热电阻片粘附在基板110的下表面，胶粘性持久，耐老化，不易脱落，方便固定；更具体地，加热电阻片表面进行防水绝缘，具有高效节能、工作稳定、轻微摩擦不会破裂、不会变形的优点，使本技术更具有实用性。
35.如图1所示，在一实施例中，任意相邻的加热板120之间具有隔热间隙。当一个加热板120工作，相邻的加热板120未工作时，隔热间隙能够起到隔离相邻两个加热板120的作用，从而能够防止其中一个加热板120加热时将热量传递到相邻的加热板120上，保证各加热板120之间的工作状态不会产生相互影响，提高加热板120单独加热的可靠性。
36.请继续参阅图1，在一可选的实施例中，3d打印热床100还包括多个第二隔热板140；每个加热板120的边缘处构造有至少一个容设缺口，且任意相邻的加热板120之间的容设缺口形成第二容纳槽122，第二容纳槽122内容设有至少一个第二隔热板140，且第二隔热板140与基板110连接。由于加热板120是双向热传递，在对基板110加热的同时也向打印机台面传递热量，因此通过设置第二隔热板140，进一步阻止加热板120向打印机台面进行热传递。第一隔热板130和第二隔热板140具体可以为合成石。
37.在一具体的实施例中，容设缺口的数量为四个，四个容设缺口设置于加热板120的顶角处；第一容纳槽121的数量为一个，一个第一容纳槽121的中轴线与加热板120的中轴线重合。如图1所示，以一个基板110对应四个加热板120为例，四个加热板120彼此靠近的的容设缺口于基板110的中部形成其中一个第二容纳槽122。当打印大模型时，模型的重心必然是靠近基板110的中部。因此，通过在基板110的中部设置第二隔热板140，以对基板110整体起到支撑作用，进一步提升基板110的平衡性能。其他的第二隔热板140设置于加热板120的另外三个顶角处，如此可通过多个第二隔热板140将加热板120的周侧围住，能够有效为基板110进行保温，减少热量损失；同时隔绝了加热板120向机架传热，防止机架变形。可以理
解地，加热板120上开设的第一容纳槽121和第二容纳槽122可以沿加热板120的厚度方向穿透，也可以不穿透，只要能够起到隔热作用以及支撑作用即可。
38.在又一具体的实施例中，第一容纳槽121的边缘与第一隔热板130的边缘之间具有第一间隙；第二容纳槽122的边缘与第二隔热板140的边缘之间具有第二间隙。第一间隙和第二间隙的设置能够降低第一隔热板130与第二隔热板140的安装难度，为第一隔热板130与第二隔热板140的安装提供方便，避免第一隔热板130与第二隔热板140的尺寸过大，存在与容纳槽的开口不匹配导致安装不上的问题。
39.如图2所示，在其中一个实施例中，所述3d打印热床100还包括第一连接件170；第一连接件170穿过第一隔热板130并连接于基板110。通过设置多个第一连接件170，保证第一隔热板130与基板110的连接稳定性，从而保证基板110的隔热性能良好，并且保证隔热板的支撑稳定性。第一连接件170具体可为螺钉等。
40.如图1和图2所示，在再一个实施例中，第一隔热板130内嵌设有橡胶件160；橡胶件160抵接于基板110。橡胶件160开设有安装孔111，第一连接件170连接于安装孔111的孔壁。由于第一隔热板130是设置在基板110和机架之间，因此，随着基板110的温度逐渐升高，其温度可能会通过第一连接件170传递到机架上，使得机架受热变形，从而影响其支撑稳定性。通过设置橡胶件160隔绝第一连接件170向机架传热。同时，在长时间的使用过程中，基板110可能会由于长时间受热产生膨胀变形，当其膨胀变形时会挤压橡胶件160。因此橡胶件160还能为基板110提供变形空间，以适应基板110由于加热膨胀变形产生的应力弯曲。橡胶件160具体可为氟橡胶。
41.如图2所示，在又一实施例中，基板110设置有多个安装通孔，锁紧螺钉穿过该安装通孔与机架连接。如图1所示，用于安装锁紧螺钉的安装通孔与安装第一连接件170的安装孔111交叉间隔分布。由于隔热板是设置在机架和基板110之间，通过连接点位的均布设计，保证隔热板的受力均匀性，使得隔热板既能和一侧的基板110稳定连接，又能和另一侧的机架稳定连接，进而保证整体的连接稳定性。
42.图3为本实用新型第二实施例提供的3d打印热床100的结构示意图；图4为图3所示的3d打印热床100的爆炸示意图。如图3和图4所示，在一可选的实施例中，基板110包括多个间隔分布的承载块，加热面位于承载块背离打印模型的一侧；每一承载块对应一个加热区域，一个加热区域对应设置有一个加热板120。由于多个承载块之间具有间隙，当其中一个加热板120加热升温时，能够防止热量传递到其他未加热区域，防止基板110由于高温烧坏，提高基板110的使用寿命。可以理解地，在其他实施例中，也可以是一个承载块上对应分别有多个加热区域，或者是多个承载块共同形成一个加热区域，只要能够实现分区加热的目的即可。需要说明的是，若为多个承载块共同形成一个加热区域，则该加热区域上对应设置有多个加热板120。
43.进一步地，每一承载块上还连接有温度传感器，用于检测当前区域的实时温度，当实时温度低于基板110所需温度时，温度传感器将信号反馈至加热板120，加热板120对基板110进行加热；当实时温度高于基板110所需温度时，则加热板120停止对基板110进行加热，防止基板110的加热温度过高，将打印好的模型熔融掉。
44.在一可选的实施例中，3d打印热床100还包括玻璃底板180，玻璃底板180连接于基板110背离加热板120的一面，玻璃底板180用于承载打印模型。由于铝板的导热系数高因此
也存在散热快的缺点。因此，在基板110背离加热板120的一面设置玻璃底板180，基板110升温后将温度传递至玻璃底板180，玻璃底板180具有散热慢以及受热均匀的优点，能够满足使用需求，防止基板110的承载面散热快影响模型整体的冷却成型效果。
45.在又一实施例中，玻璃底板180的上表面设置有热床贴片。因为打印机在正常工作时，由于振动的原因，打印模型与基板110之间会发生窜动，从而影响打印的效果与准确度，所以本技术在基板110上设置有热床贴片，热床贴片的作用是使得打印的模型能够更好地附着在该玻璃底板180上。热床贴片具体可以为pc热床贴片。pc为polycarbonate的简称，即为聚碳酸酯。该材质制造的热床贴片可实现可更换，根据使用后的实际状况，可以对其进行更换。热床贴片的上表面设置有丝印网格。丝印网格可以作为坐标使用，方便模型附着时形成位置参考，利用丝印网格从而实现对待打印模型的定位。
46.在一个具体的实施例中，基板110通过磁性组件与玻璃底板180吸附连接。通过磁性组件将基板110和玻璃底板180连接，实现基板110和玻璃底板180的可拆卸连接。磁性组件具体可包括四个磁铁和四个铁片，四个磁铁分别固定于玻璃底板180的下表面的四个角部，四个铁片分别固定于基板110的上表面的四个角部，四个磁铁分别与四个铁片吸附连接。具体地，四个磁铁分别和四个铁片对应吸附连接，最终使得玻璃底板180的四个角部与基板110的四个角部连接，玻璃底板180与基板110之间的连接稳定性好，使用过程中不易出现自动脱离等问题。可以理解的，磁铁和铁片的数量可以大于四个，并且铁片的数量与磁铁的数量相同。磁铁粘接于玻璃底板180的下表面上，粘接所使用的胶水可以是uv胶水，铁片嵌设于基板110上。
47.在本实用新型的一个实施例中，铁片上设置有形状与磁铁相适配的凹腔，磁铁容置于对应铁片的凹腔中。铁片中设置的凹腔能够定位其对应的磁铁位置，避免磁铁与贴片之间出现位移，进一步确保整个基板110和玻璃底板180的连接稳定性和可靠性。
48.上述3d打印热床100，基板110包括多个间隔分布的承载块，每一承载块对应一个加热板120。当打印小模型时，仅需加热其中一个承载块，通过该承载块对应的加热板120对其进行单独加热。由于加热板120需要加热的区域减小，因此基板110的升温较快，能够快速到达加热温度，从而能够防止模型在冷却过程中收缩翘曲；而且由于仅需加热基板110的承载区域，无需加热非承载区域，那么非承载区域也就不存在能源利用率低的问题，从而避免浪费电源。另外，由于是多个加热板120进行分区加热，当某一区域的加热板120故障影响打印质量时，可通过其他区域承载模型完成打印，无需停机更换加热板120。当打印大模型时，则多个加热板120可同时工作，通过多个加热板120同时对基板110进行加热工作，使得基板110能够快速升温。由于加热板120的中部安装有第一隔热板130，加热板120的顶角处设置有第二隔热板140，从而能够将基板110和机架隔离开，防止加热板120将温度传递至机架，防止机架变形，影响3d打印机的整体性能；由于能够防止热量流失，因此也能够有效为基板110保温，减少热量的损失。
49.同时，由于基板110是用于承载打印模型，随着模型体积的增加，基板110的平衡性受到影响，通过设置多个间隔分布的隔热板对基板110起到支撑作用，提高基板110的平衡性能，防止基板110歪斜影响模型的堆积，进而影响打印质量。通过在隔热板内设置橡胶件160，以适应基板110由于加热膨胀变形产生的应力弯曲。通过在隔热板上开设多个间隔分布的安装孔111，保证基板110与隔热板的连接稳定性。通过在基板110背离加热板120的一
面设置玻璃底板180，防止基板110散热快影响模型整体的冷却成型效果。
50.进一步地，本实用新型还提供一种3d打印机，包括机架及上述的3d打印热床10，基板110背离承载面的一侧与机架连接。由于该3d打印机能够对基板110进行分区加热，从而能够使得基板110快速升温，防止模型在冷却过程中收缩翘曲。多个第一隔热板130和多个第二隔热板140设置于机架与基板110之间，从而能够防止基板110将热量传递至机架，导致机架变形。同时还能保证基板的平衡度，从而保证打印质量。
51.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
52.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。