一种带液氮制冷和三维扫描的多功能3d打印设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于3D制造领域，具体涉及一种带液氮制冷和三维扫描的多功能3D打印设备。
【背景技术】
[0002]现有的模型如建筑工程模型一般是通过手工利用铁丝或塑料搭接粘贴而成，这需要消耗大量人力、物力。特别是一些结构复杂、节点特殊的建筑模型，所消耗的工时更多，而且组装的建筑模型不稳定、易坍塌。此外，对于比较精细的建筑模型，手工制作难以实现。
[0003]目前3D打印设备可以打印各种模型，但由于受到成型工艺和成型速度的制约，3d打印机打印出来的模型很难克服在Z轴方向形成的层叠纹理，这样对于3d打印机在工业和民用市场的广泛应用受到一定的制约。传统针对3d打印模型的处理，都是通过上灰、打磨、喷色这些步骤，但是由于3d打印模型一般结构比较复杂，所以处理起来耗时，而且对人员的要求高，效率低，严重影响了 3d打印在民用市场的应用。
[0004]同时，在3D打印技术领域，在挤出设备根据打印需要挤出打印材料后，需要对打印材料进行快速冷却，使其尽快固定形状，满足打印的需求。现有的3D打印机一般采用制冷风扇，其冷却效果较好，应用范围相当广泛。然而制冷风扇的转动的过程中容易造成挤出喷头震动，导致打印模型表面产生波纹，从而影响打印精度的问题，同时风扇送风范围过大也会造成挤出喷头降温导致材料挤出不均匀的问题，这都会对最终的打印效果产生不利影响。
[0005]而且，3D打印机需要基于三维CAD设计图纸资料才能进行打印，其弊端也正是如此，用户要么下载其他人创建的文件，要么使用软件从头开始设计模型。而3D建模软件难以掌握，面对一个实物，大部分用户无法自行构建物体模型，所以一般只能制作出简单的物件，而想要打印复杂的产品，就需要非常专业的工业设计能力，先通过软件设计出模型，再利用3D打印机打印成型，这对于普通的用户来说，是非常困难的，导致很多用户买了 3D打印机后，却不知道应该打印什么。即使是专业设计人员，制作起来效率也比较低，且不能保证完全与实物相吻合，从而影响了 3D打印机的使用。而三维扫描仪可以大大改善3D打印技术的这一窘境，需要打印的实物，通过三维扫描仪扫描后，能快速形成物体模型的三维图像数据资料，从而快速实现许多物体的复制工作，为家用或手工制品提供了很好的助力。由此可见，三维扫描成为获取物品可打印的三维图像数据资料的一个便捷途径。
【实用新型内容】
[0006]为解决上述问题，本实用新型提供一种带液氮制冷和三维扫描的多功能3D打印设备。
[0007]本实用新型的技术方案如下:
[0008]一种带液氮制冷和三维扫描的多功能3D打印设备，包括打印机本体和三维扫描装置，二者通过有线或是无线的方式通信连接；三维扫描装置包括三维扫描装置机体、扫描控制单元、图像采集模块、光束发射模块和图像处理模块；打印机本体包括处理装置、控制主板、3D打印桌面、打印机头、喷嘴、喷涂材料提供装置和液氮制冷装置。
[0009]扫描控制单元与处理装置通过有线或是无线的方式通信连接，扫描控制单元控制图像采集模块、光束发射模块和图像处理模块对模型进行扫描以获得模型三维图像数据，该三维图像数据被输送至处理装置；进一步的，图像采集装置为照相机或摄像头；三维扫描装置为接触式三维扫描装置或非接触式三维扫描装置；有线连接方式为串行口、并行口或USB接口连接。
[0010]处理装置用于分析三维图像数据，并按工程建造要求设置3D打印精度，并利用3D建模软件将所获得的三维图像数据进行分层切割，并把每层模型信息发送给控制主板；进一步的，处理装置为安装有3D建模软件的计算机。
[0011]控制主板根据处理装置所发送的每层模型信息，控制打印机头在水平范围内以及纵向上的位置、移动方向、速度以及3D打印材料输入，从而在3D打印桌面上逐层打印出需要打印的模型；
[0012]喷嘴与喷涂材料提供装置通过导管相连，喷涂材料提供装置包括胶水盒、颗粒材料盒和光油盒；模型打印完成后，控制主板控制喷嘴对模型的表面喷涂上胶水层，在胶水层上喷涂颗粒材料层，在颗粒材料层上喷涂上光油层。
[0013]液氮制冷装置包括出风嘴和气泵，该气泵通过导气管连通出风嘴，该出风嘴设置于打印机头正下方；进一步的，出风嘴包括环形本体，环形本体内部具有中空的环形气路，环形本体上开设有连通环形气路的若干个出气口以及至少一个进气口，进气口通过管道连通气泵，出风嘴的环形本体围绕的3D打印机的打印机头设置。
[0014]进一步的，打印机本体还包括纵向导杆、水平Y向导杆、水平X向导杆和电动机；四个纵向导杆垂直地设置在3D打印桌面的四角；两个水平Y向导杆分别滑动地设置在一对纵向导杆之间，并且两个水平Y向导杆平行；水平X向导杆设置在两个水平Y向导杆之间，并将两个水平Y向导杆连接；电动机能够驱动水平Y向导杆沿着纵向导杆滑动，并能够驱动水平X向导杆沿着水平Y向导杆滑动；打印机头滑动地安装在水平X向导杆上；打印机头中具有电动机；打印机头中电动机驱动打印机头沿着水平X向导杆滑动；控制主板根据处理装置所发送出的每层模型信息控制电动机及打印机头中电动机的运行。
[0015]进一步的，水平Y向导杆的两端分别通过滑头滑动地安装在对应的纵向导杆上。
[0016]进一步的，水平X向导杆的两端分别通过滑头滑动地安装在对应的水平Y向导杆上。
[0017]进一步的，打印机本体还包括材料导管和材料提供装置；材料导管的一端与打印机头连接，另一端与材料提供装置连接。
[0018]进一步的，打印机本体还包括喷嘴套环、套环纵向导杆和第三电机，套环纵向导杆与纵向导杆平行，套环纵向导杆的一端固定于水平X向导杆上，另一端固定于3D打印桌面上，喷嘴套环通过第三电机与套环纵向导杆活动连接，第三电机驱动喷嘴套环在竖直方向上移动，喷嘴内置有喷嘴电机，喷嘴电机驱动喷嘴在喷嘴套环上移动。
[0019]由于采用了上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果:
[0020](I)、与传统手工制模相比，用本实用新型制模可减少人力物力，提高模型制作效益；而且，只要可以在处理装置上建立模型就可以打印，操作便捷；而且打印出来的模型精度高、美观、牢固。
[0021](2)、打印出的模型表面光滑，与传统3D打印设备相比，无需对模型表面再次处理，加工简单，实用性强，可直接将模型投入市场；无需更换喷嘴，对模型的表面层叠纹理处理更高效。
[0022](3)、由于其该冷却装置，包括出风嘴和连通该出风嘴的气泵而不具有风扇，且出风嘴设置于3D打印设备的打印机头附近的位置，因此可以有效避免由于风扇转动造成的打印机头震动问题，同时，由于出风嘴的环形本体围绕所述的打印机头设置，且其出气口位于环形本体上朝向打印机头材料挤出方向的一个侧面，因此也不会造成打印机头降温导致的材料挤出不均匀的问题，从而能够有效提升3D打印的精度，保证打印出的产品能够满足苛刻的精度要求。
[0023](4)、通过在现有3D打印机的基本功能上，集三维扫描功能于一体，帮助用户更方便地将现实世界中的物品转换成为可用于3D打印的三维图像数据资料，同步完成，提高了3D打印机的实用性和易用性，具有操作简单、高效便捷、快速传输的优点。
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的整体结构框图；
[0025]图2为本实用新型的打印机本体的结构示意图；
[0026]图3为本实用新型的出风嘴的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。
[0028]如图1所示，一种带液氮制冷和三维扫描的多功能3D打印设备，包括打印机本体和三维扫描装置，二者通过有线或是无线的方式通信连接；三维扫描装置包括三维扫描装置机体、扫描控制