一种具有空气净化能力的智能3D打印设备的制作方法

本发明涉及3d打印设备领域，特别涉及一种具有空气净化能力的智能3d打印设备。

背景技术：

3d打印机(3dprinters)简称(3dp)是一位名为恩里科·迪尼(enricodini)的发明家设计的一种神奇的打印机，它不仅可以“打印”一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品的形状。

2016年2月3日讯，中国科学院福建物质结构研究所3d打印工程技术研发中心林文雄课题组在国内首次突破了可连续打印的三维物体快速成型关键技术，并开发出了一款超级快速的连续打印的数字投影(dlp)3d打印机。该3d打印机的速度达到了创记录的600mm/s，可以在短短6分钟内，从树脂槽中“拉”出一个高度为60mm的三维物体，而同样物体采用传统的立体光固化成型工艺(sla)来打印则需要约10个小时，速度提高了足足有100倍！3d打印实现太空工业化。

在现有的3d打印设备中，设备在运行的过程中，内部的料丝加热以后、产品在打印的过程中，都会产生大量的有害气体，但是由于缺少适当的空气净化机构，往往都是直接排放到空气中，这样就会污染到周围的空气，给周围的工作人员带来的危害；不仅如此，在设备运行的时候，内部的工作电源电路都是采用了常规的稳压三极管，比如7805等，这些都是仅仅只能输出单一的工作电源，在需要输出多路或者正负极性的电压的时候，无法实现，从而降低了设备的实用性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种具有空气净化能力的智能3d打印设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有空气净化能力的智能3d打印设备，包括横梁、立柱、底座、打印机构、进料机构、净化机构和中控机构，所述横梁通过立柱设置在底座的上方，所述立柱、底座和横梁之间形成了密闭空间，所述打印机构设置在横梁的下方且位于底座的上方，所述进料机构设置在横梁的上方且与打印机构连通，所述净化机构设置在横梁的上方且与密闭空间的内部连通，所述中控机构设置在立柱的一侧，所述打印机构、进料机构和净化机构均与中控机构电连接；

所述净化机构包括壳体、净化组件和气泵，所述气泵和净化组件均设置在壳体的内部，所述气泵与密闭空间的内部连通，所述气泵通过净化组件与壳体的外部连通，所述净化组件包括依次设置的预过滤网层、甲醛过滤网层、过敏原过滤网层、活性炭过滤网层和hepa过滤网层；

其中，气泵对密闭空间内部的有害气体进行抽取，随后经过净化组件进行空气净化，再从壳体排出，从而防止了对于空气的污染，提高了3d打印设备的可靠性。

其中，预过滤网层，内部设有预过滤网，可以有效清除掉大颗的灰尘和霉菌毛发，并起到保护其它过滤网的作用；

甲醛过滤网层，内部设有甲醛过滤网，起到过滤、吸附空气中甲醛的作用；

过敏原过滤网层，内部设有过敏原过滤网，过滤掉空气中的灰尘等过敏源；

活性炭过滤网层，内部设有活性炭过滤网，用于除掉空气中的异味；

hepa过滤网层，内部设有hepa过滤网，hepa由非常细小的有机纤维交织而成，对微粒的捕捉能力较强，孔径微小，吸附容量大，净化效率高，并具备吸水性，针对0.3微米的粒子净化率为99.97％。

所述中控机构包括面板和设置在面板内部的中控组件，所述中控组件包括中央控制模块、与中央控制模块连接的加热控制模块、电机控制模块、无线通讯模块、气泵控制模块、显示控制模块、按键控制模块、状态指示模块和工作电源模块，所述中央控制模块为plc，所述气泵与气泵控制模块电连接；

所述工作电源模块包括工作电源电路，所述工作电源电路包括集成电路、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电感、第二电感、第一二极管和第二二极管，所述集成电路的型号为lt1074，所述集成电路的第五端通过第一电容接地且外接9v直流电压电源，所述集成电路的第三端接地，所述集成电路的第二端通过第一电阻和第二电容组成的串联电路接地，所述集成电路的第一端分别与第四电阻和第五电阻连接，所述集成电路的第四端通过第一电感接地，所述集成电路的第四端通过第三电容与第一二极管的阴极连接，所述集成电路的第四端与第二二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极接地，所述第二二极管的阳极通过第七电容接地，所述第一二极管的阴极通过第四电容、第二电阻和第三电阻组成的串联电路分别与第四电阻和第五电阻连接，所述第一二极管的阴极通过第四电容、第二电阻和第五电容组成的串联电路接地，所述第一二极管的阴极通过第二电容、第四电阻和第五电阻组成的串联电路接地，所述第一二极管的阴极通过第二电感和第六电容组成的串联电路接地。

其中，中央控制模块，用来对3d打印设备进行智能化控制的模块，在这里，中央控制模块是plc，也能够是单片机，实现了对3d打印设备中的各个模块进行智能化控制，提高了3d打印设备的智能化；加热控制模块，用来进行加热控制的模块，在这里，通过对加热丝进行控制，从而实现能够进入的原料进行加热，输送到打印喷头中进行打印；电机控制模块，用来进行电机控制的模块，在这里，控制第一电机和第二电机，实现了对打印喷头进行位置的调节，从而能够进行可靠打印；无线通讯模块，用来实现无线通讯的模块，在这里，通过与外部通讯终端进行远程无线数据传输，实现了对3d打印设备的信息进行远程监控，实现了3d打印设备的智能化；气泵控制模块，用来进行气泵控制的模块，在这里，对气泵进行智能化控制，从而实现对密闭空间内部的有害气体进行抽取；显示控制模块，用来实现显示控制的模块，在这里，通过对显示界面进行控制，能够对3d打印设备的工作信息进行实时显示，提高了3d打印设备的实用性；按键控制模块，用来进行按键控制的模块，在这里，通过对控制按键的操控信息进行采集，从而能够对3d打印设备进行实施现场操控，提高了3d打印设备的可操作性；状态指示模块，用来实现状态指示的模块，在这里，通过对状态指示灯的亮暗控制，能够对3d打印设备的工作状态进行实时显示，提高了其实用性；工作电源模块，用来提供稳定电源电压的模块，在这里，用来给3d打印设备内部的各个模块提供稳定的工作电压，提高了3d打印设备的可靠性。

其中，在工作电源电路中，集成电路的型号为lt1074，外围加入了两个电感(第一电感和第二电感)、第三电容，组成了一个单输入宽范围变化的电压变为±15v双输出电源。同时经过第四电阻和第五电阻对输出电压进行取样，再经过集成电路的第一端对取样电压进行采集，从而实现了对输出电压的实时监控，进一步实现了电源的稳定性，提高了3d打印设备工作的可靠性。

具体的，所述面板上还设有显示界面、控制按键和若干状态指示灯，所述显示界面与显示控制模块电连接，所述控制按键与按键控制模块电连接，所述状态指示灯与状态指示模块电连接。

其中，显示界面，用来对设备的工作信息进行实时显示；控制按键，便于工作人员或者用户对设备进行实施操控；状态指示灯，能够对设备的工作状态进行实时显示。

具体的，所述面板的内部还设有蓄电池，所述蓄电池与工作电源模块电连接。

具体的，所述打印机构包括纵向移动组件、横向移动组件和打印组件，所述纵向移动组件设置在横梁的下端面且通过横向移动组件与打印组件传动连接。

具体的，所述纵向移动组件包括两个纵向移动单元，所述纵向移动单元包括第一电机、第一驱动轴和升降杆，所述第一电机通过第一驱动轴与水平设置的升降杆传动连接，所述横向移动组件包括第二电机和第二驱动轴，所述第二电机固定在升降杆的下方，所述第二电机与第二驱动轴传动连接，所述打印组件设置在第二驱动轴的下方，所述打印组件包括打印喷头，所述打印喷头包括外框和若干依次连接的打印喷孔，所述打印喷孔设置在外框的内部，各打印喷孔的圆心所在的连接线与第二驱动轴的伸缩方向垂直，所述第一电机和第二电机均与电机控制模块电连接。

具体的，所述第二驱动轴与升降杆之间设有限位杆，所述限位杆套设在第二驱动轴的外周，所述限位杆的一端固定在升降杆的下端面。

其中，第一电机通过第一驱动轴来控制升降杆的升降，随后升降杆就实现了打印喷头的升降控制，接着第二电机通过第二驱动轴来控制打印喷头的移动，在打印喷头移动的时候，由于各打印喷孔的圆心所在的连接线与第二驱动轴的伸缩方向垂直，则就能够实现平面打印，配合升降杆的升降，就实现了3d打印。

具体的，所述底座的上方设有工作台。

具体的，所述进料机构的内部还设有加热丝，所述加热丝与加热控制模块电连接，所述进料机构和打印喷头之间设有导管。

具体的，所述面板的阻燃等级为v-0。

具体的，所述无线通讯模块包括蓝牙，所述蓝牙通过蓝牙4.0通信协议与外部通信终端无线连接。

本发明的有益效果是，该具有空气净化能力的智能3d打印设备中，通过净化组件中的各过滤层对密闭空间内部的有害气体进行可靠过滤，从而提高了3d打印设备的可靠性；不仅如此，在工作电源电路中，能够实现两路正负极性的电源输出，同时还具有反馈检测的功能，进一步提高了电源电路输出的稳定，提高了3d打印设备工作的可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的具有空气净化能力的智能3d打印设备的结构示意图；

图2是本发明的具有空气净化能力的智能3d打印设备的净化组件的结构示意图；

图3是本发明的具有空气净化能力的智能3d打印设备的中控机构的结构示意图；

图4是本发明的具有空气净化能力的智能3d打印设备的打印喷头的结构示意图；

图5是本发明的具有空气净化能力的智能3d打印设备的系统原理图；

图6是本发明的具有空气净化能力的智能3d打印设备的工作电源电路的电路原理图；

图中：1.横梁，2.立柱，3.底座，4.工作台，5.中控机构，6.进料机构，7.净化机构，8.导管，9.第一电机，10.第一驱动轴，11.升降杆，12.第二电机，13.第二驱动轴，14.限位杆，15.打印喷头，16.预过滤网层，17.甲醛过滤网层，18.过敏原过滤网层，19.活性炭过滤网层，20.hepa过滤网层，21.面板，22.显示界面，23.控制按键，24.状态指示灯，25.外框，26.打印喷头，27.中央控制模块，28.加热控制模块，29.电机控制模块，30.无线通讯模块，31.气泵控制模块，32.显示控制模块，33.按键控制模块，34.状态指示模块，35.工作电源模块，36.加热丝，37.气泵，38.蓄电池，u1.集成电路，c1.第一电容，c2.第二电容，c3.第三电容，c4.第四电容，c5.第五电容，c6.第六电容，c7.第七电容，r1.第一电阻，r2.第二电阻，r3.第三电阻，r4.第四电阻，r5.第五电阻，l1.第一电感，l2.第二电感，vd1.第一二极管，vd2.第二二极管。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图6所示，一种具有空气净化能力的智能3d打印设备，包括横梁1、立柱2、底座3、打印机构、进料机构6、净化机构7和中控机构5，所述横梁1通过立柱2设置在底座3的上方，所述立柱2、底座3和横梁1之间形成了密闭空间，所述打印机构设置在横梁1的下方且位于底座3的上方，所述进料机构6设置在横梁1的上方且与打印机构连通，所述净化机构7设置在横梁1的上方且与密闭空间的内部连通，所述中控机构5设置在立柱2的一侧，所述打印机构、进料机构6和净化机构7均与中控机构5电连接；

所述净化机构7包括壳体、净化组件和气泵37，所述气泵37和净化组件均设置在壳体的内部，所述气泵37与密闭空间的内部连通，所述气泵37通过净化组件与壳体的外部连通，所述净化组件包括依次设置的预过滤网层16、甲醛过滤网层17、过敏原过滤网层18、活性炭过滤网层19和hepa过滤网层20；

其中，气泵37对密闭空间内部的有害气体进行抽取，随后经过净化组件进行空气净化，再从壳体排出，从而防止了对于空气的污染，提高了3d打印设备的可靠性。

其中，预过滤网层16，内部设有预过滤网，可以有效清除掉大颗的灰尘和霉菌毛发，并起到保护其它过滤网的作用；

甲醛过滤网层17，内部设有甲醛过滤网，起到过滤、吸附空气中甲醛的作用；

过敏原过滤网层18，内部设有过敏原过滤网，过滤掉空气中的灰尘等过敏源；

活性炭过滤网层19，内部设有活性炭过滤网，用于除掉空气中的异味；

hepa过滤网层20，内部设有hepa过滤网，hepa由非常细小的有机纤维交织而成，对微粒的捕捉能力较强，孔径微小，吸附容量大，净化效率高，并具备吸水性，针对0.3微米的粒子净化率为99.97％。

所述中控机构5包括面板21和设置在面板21内部的中控组件，所述中控组件包括中央控制模块27、与中央控制模块27连接的加热控制模块28、电机控制模块29、无线通讯模块30、气泵控制模块31、显示控制模块32、按键控制模块33、状态指示模块34和工作电源模块35，所述中央控制模块27为plc，所述气泵37与气泵控制模块31电连接；

所述工作电源模块35包括工作电源电路，所述工作电源电路包括集成电路u1、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第一电感l1、第二电感l2、第一二极管vd1和第二二极管vd2，所述集成电路u1的型号为lt1074，所述集成电路u1的第五端通过第一电容c1接地且外接9v直流电压电源，所述集成电路u1的第三端接地，所述集成电路u1的第二端通过第一电阻r1和第二电容c2组成的串联电路接地，所述集成电路u1的第一端分别与第四电阻r4和第五电阻r5连接，所述集成电路u1的第四端通过第一电感l1接地，所述集成电路u1的第四端通过第三电容c3与第一二极管vd1的阴极连接，所述集成电路u1的第四端与第二二极管vd2的阴极连接，所述第一二极管vd1的阳极接地，所述第二二极管vd2的阳极通过第七电容c7接地，所述第一二极管vd1的阴极通过第四电容c4、第二电阻r2和第三电阻r3组成的串联电路分别与第四电阻r4和第五电阻r5连接，所述第一二极管vd1的阴极通过第四电容c4、第二电阻r2和第五电容c5组成的串联电路接地，所述第一二极管vd1的阴极通过第二电容c2、第四电阻r4和第五电阻r5组成的串联电路接地，所述第一二极管vd1的阴极通过第二电感l2和第六电容c6组成的串联电路接地。

其中，中央控制模块27，用来对3d打印设备进行智能化控制的模块，在这里，中央控制模块27是plc，也能够是单片机，实现了对3d打印设备中的各个模块进行智能化控制，提高了3d打印设备的智能化；加热控制模块28，用来进行加热控制的模块，在这里，通过对加热丝36进行控制，从而实现能够进入的原料进行加热，输送到打印喷头15中进行打印；电机控制模块29，用来进行电机控制的模块，在这里，控制第一电机9和第二电机12，实现了对打印喷头15进行位置的调节，从而能够进行可靠打印；无线通讯模块30，用来实现无线通讯的模块，在这里，通过与外部通讯终端进行远程无线数据传输，实现了对3d打印设备的信息进行远程监控，实现了3d打印设备的智能化；气泵控制模块31，用来进行气泵37控制的模块，在这里，对气泵37进行智能化控制，从而实现对密闭空间内部的有害气体进行抽取；显示控制模块32，用来实现显示控制的模块，在这里，通过对显示界面22进行控制，能够对3d打印设备的工作信息进行实时显示，提高了3d打印设备的实用性；按键控制模块33，用来进行按键控制的模块，在这里，通过对控制按键23的操控信息进行采集，从而能够对3d打印设备进行实施现场操控，提高了3d打印设备的可操作性；状态指示模块34，用来实现状态指示的模块，在这里，通过对状态指示灯24的亮暗控制，能够对3d打印设备的工作状态进行实时显示，提高了其实用性；工作电源模块35，用来提供稳定电源电压的模块，在这里，用来给3d打印设备内部的各个模块提供稳定的工作电压，提高了3d打印设备的可靠性。

其中，在工作电源电路中，集成电路u1的型号为lt1074，外围加入了两个电感(第一电感l1和第二电感l2)、第三电容c3，组成了一个单输入宽范围变化的电压变为±15v双输出电源。同时经过第四电阻r4和第五电阻r5对输出电压进行取样，再经过集成电路u1的第一端对取样电压进行采集，从而实现了对输出电压的实时监控，进一步实现了电源的稳定性，提高了3d打印设备工作的可靠性。

具体的，所述面板21上还设有显示界面22、控制按键23和若干状态指示灯24，所述显示界面22与显示控制模块32电连接，所述控制按键23与按键控制模块33电连接，所述状态指示灯24与状态指示模块34电连接。

其中，显示界面22，用来对设备的工作信息进行实时显示；控制按键23，便于工作人员或者用户对设备进行实施操控；状态指示灯24，能够对设备的工作状态进行实时显示。

具体的，所述面板21的内部还设有蓄电池38，所述蓄电池38与工作电源模块35电连接。

具体的，所述打印机构包括纵向移动组件、横向移动组件和打印组件，所述纵向移动组件设置在横梁1的下端面且通过横向移动组件与打印组件传动连接。

具体的，所述纵向移动组件包括两个纵向移动单元，所述纵向移动单元包括第一电机9、第一驱动轴10和升降杆11，所述第一电机9通过第一驱动轴10与水平设置的升降杆11传动连接，所述横向移动组件包括第二电机12和第二驱动轴13，所述第二电机12固定在升降杆11的下方，所述第二电机12与第二驱动轴13传动连接，所述打印组件设置在第二驱动轴13的下方，所述打印组件包括打印喷头15，所述打印喷头15包括外框25和若干依次连接的打印喷孔26，所述打印喷孔26设置在外框25的内部，各打印喷孔26的圆心所在的连接线与第二驱动轴13的伸缩方向垂直，所述第一电机9和第二电机12均与电机控制模块29电连接。

具体的，所述第二驱动轴13与升降杆11之间设有限位杆14，所述限位杆14套设在第二驱动轴13的外周，所述限位杆14的一端固定在升降杆11的下端面。

其中，第一电机9通过第一驱动轴10来控制升降杆11的升降，随后升降杆11就实现了打印喷头15的升降控制，接着第二电机12通过第二驱动轴13来控制打印喷头15的移动，在打印喷头15移动的时候，由于各打印喷孔26的圆心所在的连接线与第二驱动轴13的伸缩方向垂直，则就能够实现平面打印，配合升降杆11的升降，就实现了3d打印。

具体的，所述底座3的上方设有工作台4。

具体的，所述进料机构6的内部还设有加热丝36，所述加热丝36与加热控制模块28电连接，所述进料机构6和打印喷头15之间设有导管8。

具体的，所述面板21的阻燃等级为v-0。

具体的，所述无线通讯模块30包括蓝牙，所述蓝牙通过蓝牙4.0通信协议与外部通信终端无线连接。

与现有技术相比，该具有空气净化能力的智能3d打印设备中，通过净化组件中的各过滤层对密闭空间内部的有害气体进行可靠过滤，从而提高了3d打印设备的可靠性；不仅如此，在工作电源电路中，能够实现两路正负极性的电源输出，同时还具有反馈检测的功能，进一步提高了电源电路输出的稳定，提高了3d打印设备工作的可靠性。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。