一种具有空气净化功能的控温3D打印机工作箱的制作方法

本实用新型属于3D打印技术领域，具体涉及一种具有空气净化功能的控温3D打印机工作箱。

背景技术：

3D打印技术，又称快速成型制造技术，突破了传统材料变形成型和去除成型的工艺方法，可在没有夹具或模具的条件下迅速制造出任意复杂形状的三维实体零件。3D打印技术作为研究和开发新产品的有力手段已发展成为一项高新制造技术中的新兴产业。3D打印技术包括熔融沉积成型、选择性激光烧结、立体光固化成型等多种技术，涉及信息技术、材料科学、精密机械等多个方面，在当今制造业中越来越具有竞争力，因此被称为“具有工业革命意义的制造技术”。

熔融沉积成型（Fused Deposition Molding, FDM）是一种将热塑性丝材经固体-熔体-固体两次相变加工成型的3D打印技术。热塑性丝材由供丝机构送进喷头，在喷头中加热至熔融态。熔融态材料从喷头中挤出，按计算机给出的二维截面信息，随加热喷头的运动，选择性进行涂覆。一层完成后，喷头上升一个层高（或工作台下降一个层高），再进行下一层的涂覆，如此循环，最终形成三维制件。现在，FDM已在教育、医学、汽车、考古、动漫、工业设计、工艺设计等多领域得到应用，FDM系统在全球已安装的快速成型系统中约占30%。

目前市售的主要FDM型3D打印机（特别是桌面型或家庭用3D打印机）设计为敞开结构，结构简单，操作方便，可视性强，但也存在一些问题和不足。如前所述，热塑性丝材在FDM过程中要经历固体-熔体-固体两次相变过程。一方面，热塑性丝材在升温从固体转变为熔体的过程中会因受热发生分解或挥发，产生超细有毒颗粒物以及有毒异味气体，敞开结构造成超细有毒颗粒物以及有毒异味气体极易被操作者摄入，影响操作者的身体健康；另一方面，在冷却成型（由熔体转变为固体）的过程中，敞开结构使得打印制件所处的环境温度无法调控，打印制件会因热塑性丝材固有的热膨胀率产生剧烈收缩，导致应力变形，从而影响制件的精度。

综合以上问题，为了避免超细有毒颗粒物以及有毒异味气体对人体的影响，提升制件的成型质量，亟需开发一种新型3D打印技术尤其是熔融沉积成型技术的使用辅助设备。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种具有空气净化功能的控温3D打印机工作箱，能够消除超细有毒颗粒物以及有毒异味气体，避免了其对操作者身体健康的影响，具有智能控温装置，能够调控环境温度以减弱热塑性丝材收缩的剧烈程度，提高制件的成型质量，结构简单，设计科学合理。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种具有空气净化功能的控温3D打印机工作箱，包括箱体，所述箱体内设有竖隔板，所述竖隔板与箱体的顶板与底板之间留有缝隙，该竖隔板将箱体分为工作区和加热净化区，所述工作区内设有丝材架和热电偶，所述加热净化区设有净化加热装置和物理过滤装置，所述箱体下方设有控制单元，所述热电偶和净化加热装置与控制单元连接。

所述竖隔板位于箱体右部，净化加热装置和物理过滤装置位于竖隔板和箱体右板之间，净化加热装置位于物理过滤装置上方。

所述净化加热装置从上至下依次包括加热片、排风扇和等离子体发生器，所述加热片通过导线与控制单元连接。

所述物理净化装置从上到下依次为上过滤网、活性炭包和下过滤网。

所述箱体前端面设有活动门和右侧挡板，其中活动门与工作区相对应且活动门的一侧与箱体铰接，右侧挡板与加热净化区相对应且右侧挡板与箱体固定连接，右侧挡板的左端面与竖隔板相平。

所述控制单元包括智能控制组件、等离子体发生器电源和控制面板，所述控制面板上设有温度显示屏、温度控制按钮、控温开关、等离子体发生器电源开关和排风扇开关。

所述活动门上设有透明视窗且活动门靠近右侧挡板一侧外部设有把手，把手相对应的活动门内侧设有磁铁片，所述竖隔板上设有与磁铁片相配合的磁性突起。

所述竖隔板与箱体的顶板与底板留有0.5~5厘米高的缝隙。

所述箱体右板靠近箱体顶板处设有开孔，且开孔位于加热片之上。

本实用新型的有益效果：1、本实用新型的具有空气净化功能的控温3D打印机工作箱，使用时关闭活动门形成封闭体系，有效防止超细有毒颗粒物和有毒异味气体外泄，并将排风扇形成的空气流依次通过物理净化装置和等离子体发生器，分别去除工作腔内空气中的超细有毒颗粒物和有毒异味气体，超细有毒颗粒物和有毒异味气体去除效果好，效率高，避免了其对操作者身体健康的影响，结构简单，设计科学合理。

2、本实用新型的具有空气净化功能的控温3D打印机工作箱，控制面板可通过智能控温单元、热电偶和加热片控制工作腔温度，加热片对排风扇形成的空气流进行加热，从而调控整个工作腔温度均匀稳定，以减弱热塑性丝材收缩的剧烈程度，提高制件的成型质量。

3、本实用新型的智能控温单元、排风扇和等离子体发生器由不同的开关控制，可以根据需要实现不同的功能组合，操作灵活自由。

4、本实用新型结构简单紧凑，易于加工制造，特别适合辅助于桌面型3D打印机使用，安装方便，制造成本低，可用于大规模生产。

附图说明

图1为本实用新型不带控制面板和右侧挡板的结构示意图。

图2为本实用新型带有控制面板和右侧挡板的结构示意图。

图3为本实用新型的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本实用新型做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限制本实用新型的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述实用新型的内容作出一些非本质的改进和调整。

如图1、图2和图3所示，一种具有空气净化功能的控温3D打印机工作箱，包括箱体14，所述箱体14内设有竖隔板1，所述竖隔板1与箱体的顶板141与底板142之间留有0.5~5厘米高的缝隙16，缝隙16高度过小会导箱体内空气过滤不充分，缝隙高度过大则影响空气流的循环效果。

竖隔板1将箱体分为工作区和加热净化区，所述工作区内设有丝材架11（丝材架用于盛放丝材，便于3D打印机使用）和热电偶9，所述加热净化区设有净化加热装置和物理过滤装置。

竖隔板1位于箱体14右部，净化加热装置和物理过滤装置位于竖隔板1和箱体右板之间，净化加热装置位于物理过滤装置上方，其中，净化加热装置从上至下依次为加热片2、排风扇3和等离子体发生器4，加热片2通过导线与控制单元连接；物理净化装置从上到下依次为上过滤网51、活性炭包6和下过滤网52。

箱体下方设有控制单元，控制单元包括智能控制组件8、等离子体发生器电源401和控制面板10，所述控制面板10上设有温度显示屏101、温度控制按钮102、控温开关103、等离子体发生器电源开关402和排风扇开关301，热电偶9和净化加热装置的加热片2分别与控制组件8连接。

箱体前端面设有活动门12和右侧挡板13，其中活动门12与工作区相对应且活动门的一侧与箱体14铰接，活动门12上设有透明视窗121，且活动门靠近右侧挡板一侧外部设有把手122，把手相对应的活动门内侧设有磁铁片123，所述竖隔板1上设有与磁铁片123相配合的磁性突起124；右侧挡板13与加热净化区相对应且右侧挡板13与箱体14固定连接，右侧挡板13的左端面与竖隔板1相平，箱体右板靠近箱体顶板处设有开孔15，且开孔位于加热片2之上，开孔15用于连通箱体的内、外部以平衡箱体内气压。

本实用新型的工作过程如下：

将3D打印机放置于箱体14 的工作区内，将使用的丝材放置于丝材架11上，3D打印机工作时，使用把手122将活动门12关闭，活动门上的磁铁123与竖隔板1上的磁性突起124吸合在一起使得箱体14封闭，一方面防止超细有毒颗粒物和有毒异味气体外泄，另一方面便于维持箱体温度稳定。

开启控温开关103，调节控制旋钮102即可通过控制组件8控制热电偶9和加热片2控制箱体内温度，打开等离子体发生器电源开关402和排风扇开关301，等离子体发生器4和排风扇3开始工作，排风扇3空气入口向下形成由下向上的空气流，加热净化区的空气通过缝隙16自下而上穿过物理净化装置和净化加热装置，通过物理净化装置的下过滤网52、活性炭包6和上过滤网51去除空气中的超细有毒颗粒物，通过等离子发生器4去除有毒异味气体，净化后的空气经加热片2加热后通过缝隙16返回到工作区，有效防止超细有毒颗粒物和有毒异味气体外泄，避免了其对操作者身体健康的影响，通过调控箱体内的温度以减弱热塑性丝材收缩的剧烈程度，提高制件的成型质量。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。