工作平台及3D打印设备的制作方法

本实用新型涉及3D打印技术领域，特别是涉及工作平台及3D打印设备。

背景技术：

3D打印技术(3D printing)，是一种以数字模型文件为基础的快速成型技术，主要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来构造物体。3D打印作为一种综合性应用技术，融合了数字建模技、机电控制、信息技术、材料科学、以及化学等多方面的前沿技术知识，具有非常高的技术含量。

但是，现有的3D打印技术在打印过程中经常出现粉末浪费、粉末无法重复利用、3D打印成本高生产效率低下等技术问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型提供工作平台及3D打印设备，用于解决现有的3D打印技术在打印过程中经常出现粉末浪费、粉末无法重复利用、3D打印成本高生产效率低下等技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种工作平台，应用于3D打印设备，所述工作平台包括一用于承载打印粉末的第一表面，所述工作平台还包括：多个平台组件，每个所述平台组件均能够在所述工作平台的活动方向上相对于其它平台组件活动，且各所述平台组件包括第二表面，所述第二表面为所述第一表面的一部分。

于本实用新型的一实施例中，所述工作平台朝着竖向方向活动；每个所述平台组件均能够相对于其它平台组件在所述竖向方向活动。

于本实用新型的一实施例中，所述工作平台竖直向下活动；每个所述平台组件均能够相对于其它平台组件竖直向下活动；其中，竖直向下活动的平台组件的表面供放置3D打印粉末，未竖直向下活动的平台组件的表面不设置3D打印粉末。

于本实用新型的一实施例中，各所述平台组件的形状和尺寸均相同，且各所述平台组件之间无缝连接。

于本实用新型的一实施例中，各所述平台组件为长方体形状，其长度方向与所述工作平台的活动方向一致。

于本实用新型的一实施例中，各所述平台组件连接相应的升降机构，以在所述升降机构的驱动下沿所述竖向方向活动。

于本实用新型的一实施例中，所述升降机构包括：丝杆升降机，包括丝杆部和连接部；所述连接部套于所述丝杆部，且连接所述平台组件；所述丝杆部沿所述竖向方向设置；驱动电机，连接并驱动所述丝杆部转动以带动所述连接部及平台组件沿所述竖向方向活动。

于本实用新型的一实施例中，所述升降机构包括：齿轮机构，包括齿轮件和齿条件；所述齿轮件与齿条件啮合连接，所述齿条件连接所述平台组件；所述齿条件沿所述竖向方向设置；驱动电机，连接并驱动所述齿轮件转动以带动所述齿条件及平台组件沿所述竖向方向活动。

于本实用新型的一实施例中，所述3D打印设备的类型包括基于选择性激光烧结的尼龙粉末3D打印设备；所述3D打印设备的粉末材料包括尼龙粉末。

为实现上述目的，本实用新型提供一种3D打印设备，包括所述工作平台。

如上所述，本实用新型涉及的工作平台及3D打印设备，具有以下有益效果：本实用新型提供的3D打印设备工作平台由多个可活动的平台组件组成，竖直向下活动的平台组件铺设打印粉末，保留原有高度的平台组件不铺设打印粉末，从而实现了铺设的粉末均为最终利用的粉末，未铺设的粉末不会遭遇高温或者烧结残渣等影响，进而节约了打印粉末，大幅降低了成本，使打印粉末的利用率最大化。

附图说明

图1展示现有技术中3D打印设备工作平台的示意图。

图2展示本实用新型一实施例中工作平台的示意图。

图3展示本实用新型一实施例中工作平台的示意图。

元件标号说明

11 工作平台

12 激光器

13 偏转镜

14 激光线

15 圆形

2 工作平台

21 平台组件

211 平台组件

212 平台组件

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

3D打印的主流技术有多种，例如应用较为广泛的熔融沉积造型FDM，熔融沉积造型FDM 加热头把ABS树脂、尼龙、或者蜡等热熔性材料加热到临界状态，使其呈现半流体状态，然后加热头会在软件控制下沿CAD确定的二维几何轨迹运动，同时喷头将半流动状态的材料挤压出来，材料便瞬时凝固形成有轮廓形状的薄层；再例如粉末材料选择性激光烧结SLS技术，是一种由离散点一层层堆集成三维实体的快速成型方法。下面以基于尼龙粉末材料选择性激光烧结SLS技术的3D打印机为例，说明本实用新型的实施方式。

如图1所示，展示现有技术中3D打印设备工作平台的示意图。基于粉末材料选择性激光烧结SLS的3D打印设备主要包括未图示的送粉机构，所述送粉机构用于将尼龙粉末送至工作平台11的表面，所述工作平台11每次向下或者向上移动预设高度的距离。

激光器12在计算机设备的控制下发射出激光至偏转镜13，偏转镜13将接收的激光折射出多束激光线14，用于扫描打印物体的截面轮廓。所述偏转镜13折射的激光线14沿着待打印物体各分层的截面轮廓对尼龙粉末进行逐点扫描，被扫描到的尼龙粉末烧结后由点逐渐形成线，最终形成待打印物体的一个薄层的固化截面，而未被扫描到的尼龙粉末则保持原来的粉末形态。以圆柱体为例，图1展示的是圆柱体其中一个分层截面轮廓图形，也即圆形15。送粉机构将尼龙粉末送至工作平台的表面，所述激光线14对圆柱体分层截面进行扫描。其中，圆形15以内的粉末烧结为固体，而圆形15以外的粉末则保留粉末状态。

但是，现有技术存在的问题是，分层截面外的粉末虽未被扫描而保持粉末状态，但其经历了高温且混合有烧结固体等残留物，导致保留下的粉末无法重复利用浪费材料。特别对于尼龙粉末而言，粉末的性能在受到高温后极易发生改变从而无法再重复利用，造成打印材料大量浪费，生产成本大幅提升。本实用新型提供的3D打印设备工作平台便是为了克服上述技术问题，下面以具体的实施例展示本实用新型中3D打印设备工作平台的实现原理。

如图2所示，展示本实用新型一实施例中工作平台的示意图。所述工作平台2包括多个平台组件21，每个所述平台组件21均能够在所述工作平台2的活动方向上相对于其它平台组件21活动。图中，工作平台2的上表面用于承载尼龙粉末，该上表面由各个平台组件21 的上表面组成。以竖向方向为例，所述竖向方向为工作平台的高度方向，所述工作平台朝着竖向方向活动，则每个所述平台组件21均能够相对于其它平台组件21在所述竖向方向活动。

优选的，各平台组件21的形状和尺寸均相同。举例来说，各所述平台组件21均呈长方体形状，各长方体的长度方向与工作平台的活动方向一致。当然，在其他的实施例中，各所述平台组件21还可呈现为其它形状，例如立方体、圆柱体、或者倒圆锥形等等，本实用新型对此不做限定。各平台组件21形状和尺寸相同的优势在于空间利用率高且便于搭建打印对象的形状，各平台组件21之间的配合更佳。

优选的，各平台组件21之间无缝连接，从而避免尼龙粉末掉入缝隙内而导致材料浪费，且从另一方面来讲，无缝连接的平台组件21形成的工作平台2的尺寸更紧凑，占地更小，便于操作且减少安装维护成本。

如图3所示，展示本实用新型一实施例中工作平台2的示意图。所述工作平台2竖直向下活动，则每个所述平台组件21均能够相对于其它平台组件21竖直向下活动，所谓竖向方向是指工作平台2的高度方向，图中用箭头A表示竖直向下的方向。图中展示有部分平台组件21相对于其它组件发生位移，也即部分平台组件21沿着箭头A的方向活动。为方便区分，令图3中发生位移的平台组件为211，未发生位移的平台组件为212。

所述工作平台2可结合现有的3D打印控制软件，在计算机设备的控制下按照打印对象在各个分层截面轮廓的形状来控制平台组件的活动。具体的，构成打印对象在分层截面轮廓的平台组件211每次以预设高度值竖直向下活动，而不构成打印对象分层截面轮廓的平台组件212保留原有高度。竖直向下活动的平台组件211的表面供放置尼龙粉末，保留在原有高度的平台组件212的表面不铺设尼龙粉末，平台组件211每次按照预设高度向下移动以供激光线束逐层打印粉末。

需要说明的是，工作平台2的各个平台组件在每一次移动中，具体哪个平台组件211下降哪个平台组件212保持原有高度，取决于打印对象在每一层上的截面轮廓。本实用新型提供的工作平台结合现有的3D打印控制软件即可实现对各个平台组件的控制，对此本实用新型便不再赘述。

值得注意的是，本实用新型提供的3D打印设备工作平台由多个可活动的平台组件组成，竖直向下活动的平台组件铺设打印粉末，保留原有高度的平台组件不铺设打印粉末，从而实现了铺设的粉末均为最终利用的粉末，未铺设的粉末不会遭遇高温或者烧结残渣等影响，进而节约了打印粉末，大幅降低了成本，使打印粉末的利用率最大化。

本领域技术人员应当知晓的是，上述技术方案的实现需要为每个所述平台组件配备相应的升降机构，以带动各所述平台组件沿着竖向方向活动。

可选的，所述升降机构包括未图示的丝杆升降机和驱动电机。具体的，所述丝杆升降机包括丝杆部和连接部。所述丝杆部可以是一丝杆件，所述连接部可以是一移动平台。所述丝杆件沿竖直方向设置且其一端连接所述驱动电机，从而由驱动电机驱动转动，所述移动平台与平台组件连接，且所述移动平台套于所述丝杆件上以在丝杆件转动时带动所述平台组件沿着竖向方向移动。

可选的，所述升降机构也可由齿轮结构实现。具体的，所述升降机构包括齿轮机构和驱动电机。所述齿轮机构包括齿轮件和齿条件，所述齿轮件与齿条件啮合连接，所述齿条件连接所述平台组件。所述齿条件沿着竖向方向设置，所述齿轮件连接所述驱动电机以在所述驱动电机的驱动下转动，所述齿轮件转动带动所述齿条件移动从而带动所述平台组件沿着竖向方向移动。

需要说明的是，各平台组件实现移动的方式并不限于上述实施例中提及的丝杆装置或者齿轮机构，在其他的实施例中还可通过蜗轮蜗杆、皮带传动、链传动等方式实现，本实用新型对此不再一一细说。

本实用新型还提供一种3D打印设备，包括上述内容中涉及的工作平台。所谓3D打印技术是一种快速成型技术，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来构造物体的技术。本实用新型提供的3D打印设备，其具体实施方式与上述内容中工作平台的实施方式类似，故不再赘述。

需要再次说明的是，本实用新型提供的是3D打印设备工作平台以及3D打印设备的硬件设备，该硬件设备可以与现有技术的软件配合使用，但并不涉及软件技术的改进。此外，本实用新型提供的实施例虽以基于尼龙粉末材料选择性激光烧结SLS技术的3D打印机为例，但并不代表本实用新型只能用于基于尼龙粉末材料选择性激光烧结SLS技术的3D打印机，还可用于熔融沉积造型FDM型3D打印设备、光固化立体SLA型3D打印设备等等。另外，3D打印粉末也不限于尼龙粉末，还可是金属粉末、陶瓷粉末、塑料粉末等等，本实用新型对此均不作限定。

综上所述，本实用新型提供的3D打印设备工作平台由多个可活动的平台组件组成，竖直向下活动的平台组件铺设打印粉末，保留原有高度的平台组件不铺设打印粉末，从而实现了铺设的粉末均为最终利用的粉末，未铺设的粉末不会遭遇高温或者烧结残渣等影响，进而节约了打印粉末，大幅降低了成本，使打印粉末的利用率最大化，故本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。