光固化3d打印的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种光固化3D打印机，包括：具有打印平台的机架，X向运动机构，Y向运动机构，Z向运动机构和打印装置；其中，Y向运动机构设置于机架的两侧；Z向运动机构位于机架的两侧且设置于Y向运动机构上；X向运动机构横跨打印平台，且X向运动机构的两端分别设置于Z向运动机构上；打印装置设置于X向运动机构上。本发明提供的光固化3D打印机，打印装置沿Z向移动的距离不再受X向运动机构的限制，取决于Z向运动机构的行程，从而能够根据产品的厚度设计Z向运动机构的行程，进而能够使光固化3D打印机生产厚度较大的产品；同时，减小X向运动机构的运动负载较大，减小了该光固化3D打印机工作时的振动，提高了其使用性能。
【专利说明】光固化3D打印机
【技术领域】
[0001]本发明涉及3D打印机制造【技术领域】，更具体地说，涉及一种光固化3D打印机。
【背景技术】
[0002]3D打印机是一种快速成型机器，以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式获得产品。3D打印机由其制造速度较快、材料种类较多、经济效益较好等优点，逐渐被推广应用。
[0003]光固化成型法是3D打印机最早实用化的快速成型技术，用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体，获得产品。
[0004]目前，光固化3D打印机主要包括:具有打印平台的机架，设置于机架上的Y向运动机构，设置于Y向运动机构上的X向运动机构，设置于X向运动机构的z向运动机构，设置于Z向运动机构和X向运动机构上的打印装置。
[0005]但是，上述光固化3D打印机中，由于打印装置设置于Z向运动机构和X向运动机构上，Z向运动机构设置于X向运动机构上，使得打印装置沿Z向移动的最大距离即为X向运动机构距打印平台的距离，即打印装置沿Z向移动的距离受X向运动机构的限制，导致该光固化3D打印机生产的产品的厚度较小。
[0006]另外，打印头需要在X方向移动时，X向运动机构需要带着打印装置和Z向运动机构一起移动，导致X向运动机构的运动负载较大，使得该光固化3D打印机工作时的振动较大，使用性能较低。
[0007]另外，上述光固化3D打印机中，机架均为塑料件，导致机架的支撑强度较低，使得该光固化3D打印机生产的产品较小；而且，光固化3D打印机在工作过程中会产生大量的热量，使得机架的温度较高，由于机架为塑料件，则机架会散发出有害气体，使得使用环境较差。
[0008]综上所述，如何能够使光固化3D打印机生产厚度较大的产品，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种光固化3D打印机，能够使其生产厚度较大的产品。
[0010]为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0011]一种光固化3D打印机，包括:具有打印平台的机架，X向运动机构，Y向运动机构，Z向运动机构和打印装置；其中，
[0012]所述Y向运动机构设置于所述机架的两侧；所述Z向运动机构位于所述机架的两侧且设置于所述Y向运动机构上；所述X向运动机构横跨所述打印平台，且所述X向运动机构的两端分别设置于所述Z向运动机构上；所述打印装置设置于所述X向运动机构上。
[0013]优选的，上述光固化3D打印机中，Y向运动机构包括:与所述机架转动连接的Y向丝杠；设置于所述Y向丝杠上的螺母；与所述螺母固定相连的Y向滑块，所述Z向运动机构与所述Y向滑块相连；设置于所述机架上且供所述Y向滑块滑动的Y向导轨，所述Y向导轨平行于所述Y向丝杠；与所述Y向丝杠相连，驱动所述Y向丝杠转动的Y向驱动部件。
[0014]优选的，上述光固化3D打印机中，所述Z向运动机构包括:设置于所述Y向滑块上的Z向丝杠；通过推力轴承与所述Z向丝杠相连的支撑块，所述X向运动机构的两端分别与所述支撑块相连；与所述Z向丝杠相连，驱动所述Z向丝杠转动的Z向驱动部件。
[0015]优选的，上述光固化3D打印机中，所述Z向驱动部件为电机，所述电机通过皮带轮传动机构驱动所述Z向丝杠转动。
[0016]优选的，上述光固化3D打印机中，所述皮带传动机构包括:设置于所述Z向丝杠顶端的Z向皮带轮，与所述Z向皮带轮相连的Z向皮带；所述电机与所述Z向皮带轮传动相连。
[0017]优选的，上述光固化3D打印机中，所述Z向运动机构还包括:设置于所述Y向滑块上且平行于所述Z向丝杠的支撑轴，所述支撑块套设于所述支撑轴上，且所述支撑块能够沿所述支撑轴移动。
[0018]优选的，上述光固化3D打印机中，所述支撑轴的数目为两个，且两个所述支撑轴分别位于所述Z向丝杠的两侧。
[0019]优选的，上述光固化3D打印机中，所述X向运动机构包括:两端分别与所述支撑块相连的导轨架；设置于所述导轨架上，且供所述打印装置滑动的X向导轨，所述X向导轨的两端分别与所述支撑块相连；设置于所述X向导轨上的X向皮带轮；设置于所述X向皮带轮的X向皮带，所述打印装置与所述X向皮带传动连接；与所述X向皮带轮相连，驱动所述X向皮带轮转动的X向驱动部件。
[0020]优选的，上述光固化3D打印机中，所述机架为钢机架，所述Y向导轨和所述X向导轨均为不锈钢导轨。
[0021]优选的，上述光固化3D打印机中，所述打印装置包括:设置于所述X向导轨上的打印头；位于所述打印头两侧的UV灯；向所述打印头供墨的墨车，所述墨车设置于所述X向导轨上。
[0022]本发明提供的光固化3D打印机的工作原理为:需要打印装置沿X向移动时，启动X向运动机构，使得X向运动机构带动打印装置沿X向移动；需要打印装置沿Y向移动时，启动Y向运动机构，使得Y向运动机构带动Z向运动机构以及X向运动机构沿Y向移动，从而带动打印装置沿Y向移动；需要打印装置沿Z向移动时，启动Z向运动机构，使得Z向运动机构带动X向运动机构移动，从而带动打印装置沿z向移动。
[0023]由上述工作原理可知，本发明提供的光固化3D打印机，打印装置沿Z向移动的距离不再受X向运动机构的限制，取决于Z向运动机构的行程，从而能够根据产品的厚度设计Z向运动机构的行程，进而能够使光固化3D打印机生产厚度较大的产品。
[0024]同时，本发明提供的光固化3D打印机，只将打印装置设置于X向运动机构上，将X向运动机构设置于Z向运动机构上，这样，减小X向运动机构的运动负载较大，减小了该光固化3D打印机工作时的振动，提高了其使用性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本发明实施例提供的光固化3D打印机的结构示意图。
[0027]上图1中:
[0028]1为机架、11为打印平台、2为X向运动机构、3为打印装置、31为墨车、32为打印头、4为Z向运动机构、5为Y向运动机构、51为Y向滑块。
【具体实施方式】
[0029]本发明实施例提供了一种光固化3D打印机，能够使其生产厚度较大的产品。
[0030]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0031]本发明实施例提供的光固化3D打印机，包括:具有打印平台11的机架1，X向运动机构2，Y向运动机构5，Z向运动机构4和打印装置3 ;其中，Y向运动机构5设置于机架1的两侧；Z向运动机构4位于机架1的两侧且设置于Y向运动机构5上；X向运动机构2横跨打印平台11，且X向运动机构2的两端分别设置于Z向运动机构4上；打印装置3设置于X向运动机构2上。
[0032]需要说明的是，Y向运动机构5的数目为两个，Z向运动机构4的数目也为两个，一个Y向运动机构5上设置有一个Z向运动机构4。Z向运动机构4是指实现Z向运动的机构，X向运动机构2是指实现X向运动的机构，Y向运动机构5是指实现Y向运动的机构，其中，在正常使用状态时，Z向为竖直方向，X向和Y向均为水平方向，Z向垂直于X向，Z向垂直于Y向，且Y向垂直于Z向和X向所形成的平面。
[0033]本发明实施例提供的光固化3D打印机的工作原理为:需要打印装置3沿X向移动时，启动X向运动机构2，使得X向运动机构2带动打印装置3沿X向移动；需要打印装置3沿Y向移动时，启动Y向运动机构5，使得Y向运动机构5带动Z向运动机构4以及X向运动机构2沿Y向移动，从而带动打印装置3沿Y向移动；需要打印装置3沿Z向移动时，启动Z向运动机构4，使得Z向运动机构4带动X向运动机构2移动，从而带动打印装置3沿Z向移动。
[0034]由上述工作原理可知，本发明实施例提供的光固化3D打印机，打印装置3沿Z向移动的距离不再受X向运动机构2的限制，只取决于Z向运动机构4的行程，从而能够根据产品的厚度设计Z向运动机构4的行程，进而能够使光固化3D打印机生产厚度较大的产品。
[0035]同时，本发明实施例提供的光固化3D打印机，只将打印装置3设置于X向运动机构2上，将X向运动机构2设置于Z向运动机构4上，这样，减小X向运动机构2的运动负载较大，减小了该光固化3D打印机工作时的振动，提高了其使用性能。需要说明的是，Z向运动机构4每一次移动的距离较小，所以对于Z向运动机构4，负荷对振动的影响较小。
[0036]上述实施例提供的光固化3D打印机中，Y向运动机构5的结构有多种，为了便于制造和安装以及保证较高的移动精度，优先选择Y向运动机构5包括:与机架1转动连接的Y向丝杠；设置于Y向丝杠上的螺母；与螺母固定相连的Y向滑块51，Z向运动机构4与Y向滑块51相连；设置于机架1上且供Y向滑块51滑动的Y向导轨，Y向导轨平行于Y向丝杠；与Y向丝杠相连，驱动Y向丝杠转动的Y向驱动部件。这样，启动Y向驱动部件，Y向驱动部件带动Y向丝杠转动，从而使得螺母沿Y向移动，Z向运动机构4随着一起沿Y向移动，即实现了 Y向移动。由于丝杠机构的移动精度较高，则使得整个Y向运动机构5的移动较高。其中，Y向驱动部件可为电机，也可为气缸，为了便于控制和简化结构，优先选择Y向驱动部件为步进电机。当然，Y向运动机构5还可为其他结构，例如通过带传动等实现，本发明实施例对此不做具体地限定。
[0037]优选的，上述实施例提供的光固化3D打印机中，Z向运动机构4包括:设置于Y向滑块51上的Z向丝杠；通过推力轴承与Z向丝杠相连的支撑块，X向运动机构2的两端分别与支撑块相连；与Z向丝杠相连，驱动Z向丝杠转动的Z向驱动部件。由于Z向移动的距离较小，所以选择移动精度较高的丝杠机构，进一步的，可优先选择Z向丝杠为滚珠丝杠。其中，Z向驱动部件可为电机也可为气缸，优先选择Z向驱动部件为电机。Z向驱动部件驱动Z向丝杠转动，可直接通过驱动轴等相连，也可通过皮带传动机构相连。为了保证两侧的Z向运动机构4运动保持一致，优先选择，Z向驱动部件为电机，电机通过皮带轮传动机构驱动Z向丝杠转动。具体的，皮带传动机构包括:设置于Z向丝杠顶端的Z向皮带轮，与Z向皮带轮相连的Z向皮带；电机与Z向皮带轮传动相连。为了提高移动精度，优先选择Z向驱动部件为步进电机。
[0038]为了提高Z向运动机构4的支撑强度，保证产品质量，上述实施例提供的光固化3D打印机中，Z向运动机构4还包括:设置于Y向滑块51上且平行于Z向丝杠的支撑轴；支撑块套设于支撑轴上，且支撑块能够沿支撑轴移动。这样，通过支撑轴增强了 Z向丝杠的支撑强度，保证了打印装置3沿Z向移动，不会发生偏移，从而保证了产品的质量。具体的，支撑轴的数目为两个，且两个支撑轴分别位于Z向丝杠的两侧。
[0039]优选的，上述实施例提供的光固化3D打印机中，X向运动机构2包括:两端分别与支撑块相连的导轨架；设置于导轨架上，且供打印装置3滑动的X向导轨，X向导轨的两端分别与支撑块相连；设置于X向导轨上的X向皮带轮；设置于X向皮带轮上的X向皮带，打印装置3与X向皮带传动连接；与X向皮带轮相连，驱动X向皮带轮转动的X向驱动部件。需要说明的是，X向皮带轮的数目为两个，分别位于X向导轨的两端。其中，X向驱动部件可为电机，也可为气缸，优先选择X向驱动部件为步进电机。当然，X向运动机构2也可通过丝杠机构实现，本发明实施例对此不做具体地限定。
[0040]为了增强整个光固化3D打印机的支撑强度，上述实施例提供的光固化3D打印机中，机架1为钢机架，Y向导轨和X向导轨均为不锈钢导轨。这样，能够有效增强机架1的支撑强度以及Y向导轨和X向导轨的支撑强度，有效提高整个光固化3D打印机的稳定性，而且能够延长Y向运动机构5、X向运动机构2、Z向运动机构4的长度，从而增加Z向运动机构4的行程、Y向运动机构5的行程和X向运动机构2的行程，能够实现大尺寸产品的生产；同时，选用钢机架和不锈钢导轨，在光固化3D打印机的使用过程中，温度过高时，机架1、γ向导轨和X向导轨不会产生有害气体，有效提高了使用环境；同时，机架1、γ向导轨和X向导轨的使用寿命也会延长，进而提高了整个光固化3D打印机的使用寿命；同时，选用钢机架和不锈钢导轨，散热较快，也有效增强了该光固化3D打印机的散热性能。优选的，Υ向导轨和X向导轨均为不锈钢直线导轨，且横截面为方形；机架1呈中空正方体状或者中空长方体状。
[0041]优选的，上述实施例提供的光固化3D打印机中，打印装置3包括:设置于X向导轨上的打印头32 ;位于打印头32两侧的UV灯；向打印头32供墨的墨车31，该墨车31设置于X向导轨上。需要说明的是，UV灯是一种紫外线灯，UV是Ultra-V1let Ray的缩写。UV灯用于将打印头32打印的打印材固化。通常，UV灯的数目为两个，当然，也可根据实际需求选择其他数目，本发明实施例对此不做具体地限定。
[0042]上述实施例提供的光固化3D打印机使用方法为::将打印材料研磨成纳米级的细小颗粒粉末，混合到特制的液体中，制成含打印材料的特殊墨水，把含有打印材料的特制墨水存放在墨车31中，通过打印头32喷出，喷印到打印平台11上，再通过UV灯发出特殊波段的光照把打印材料凝固成实体。
[0043]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种光固化3D打印机，包括:具有打印平台(11)的机架(1)，X向运动机构(2)，Y向运动机构(5)，Z向运动机构(4)和打印装置(3);其特征在于， 所述Y向运动机构(5)设置于所述机架(I)的两侧；所述Z向运动机构(4)位于所述机架(I)的两侧且设置于所述Y向运动机构(5)上；所述X向运动机构(2)横跨所述打印平台(11)，且所述X向运动机构(2)的两端分别设置于所述Z向运动机构(4)上；所述打印装置(3)设置于所述X向运动机构(2)上。
2.根据权利要求1所述的光固化3D打印机，其特征在于，Y向运动机构(5)包括:与所述机架(I)转动连接的Y向丝杠；设置于所述Y向丝杠上的螺母；与所述螺母固定相连的Y向滑块(51)，所述Z向运动机构(4)与所述Y向滑块(51)相连；设置于所述机架(I)上且供所述Y向滑块(51)滑动的Y向导轨，所述Y向导轨平行于所述Y向丝杠；与所述Y向丝杠相连，驱动所述Y向丝杠转动的Y向驱动部件。
3.根据权利要求2所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述Z向运动机构(4)包括:设置于所述Y向滑块(51)上的Z向丝杠；通过推力轴承与所述Z向丝杠相连的支撑块，所述X向运动机构(2)的两端分别与所述支撑块相连；与所述Z向丝杠相连，驱动所述Z向丝杠转动的Z向驱动部件。
4.根据权利要求3所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述Z向驱动部件为电机，所述电机通过皮带轮传动机构驱动所述Z向丝杠转动。
5.根据权利要求4所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述皮带传动机构包括:设置于所述Z向丝杠顶端的Z向皮带轮，与所述Z向皮带轮相连的Z向皮带；所述电机与所述Z向皮带轮传动相连。
6.根据权利要求3所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述Z向运动机构(4)还包括:设置于所述Y向滑块(51)上且平行于所述Z向丝杠的支撑轴，所述支撑块套设于所述支撑轴上，且所述支撑块能够沿所述支撑轴移动。
7.根据权利要求6所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述支撑轴的数目为两个，且两个所述支撑轴分别位于所述Z向丝杠的两侧。
8.根据权利要求3所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述X向运动机构(2)包括:两端分别与所述支撑块相连的导轨架；设置于所述导轨架上，且供所述打印装置(3)滑动的X向导轨；设置于所述X向导轨上的X向皮带轮；设置于所述X向皮带轮的X向皮带，所述打印装置(3)与所述X向皮带传动连接；与所述X向皮带轮相连，驱动所述X向皮带轮转动的X向驱动部件。
9.根据权利要求8所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述机架(I)为钢机架，所述Y向导轨和所述X向导轨均为不锈钢导轨。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述打印装置(3)包括:设置于所述X向导轨上的打印头(32);位于所述打印头(32)两侧的UV灯；向所述打印头(32)供墨的墨车(31)，所述墨车(31)设置于所述X向导轨上。
【文档编号】B22F3/105GK104441649SQ201310437009
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】王纪伟, 乔学生 申请人:郑州乐彩科技股份有限公司