一种开放5轴3D打印系统的制作方法

本实用新型属于3D打印技术领域，具体涉及一种开放5轴3D打印系统。

背景技术：

目前的3D打印都是成平面打印并逐层堆积后得到3D物品，每层平面相互平行且该平面往往是水平位，所以也就无法打印比较复杂外形以及有复杂内部空腔的物品，或者必须借助支撑材料才能顺利打印，其市场应用受到很大限制且使用成本也较高。

现有技术1(公开号为CN 105651199 A，公告日为2016.06.08)公开了一种扫描成型一体机，包含移动底座，移动底座上设置有墙板5，移动底座1 上与墙板5相邻的设置立板321；还包含三个丝杠螺母机构，分别为X丝杠螺母机构2，Y丝杠螺母机构和Z丝杠螺母机构7，所述墙板5上安装Z丝杠螺母机构7；成型平台(相当于本申请的打印平面)的一侧通过Z丝杠螺母机构7驱动实现Z方向的升降运动；上述成型平台上安装有X丝杠螺母机构 2，X丝杠螺母机构2驱动其上安装的X工作台4实现X方向的移动；所述 X工作台4为光固化成型平台，其上开设一圈排料槽3，排料槽3的槽底开设通孔，形成排料孔；上述立板上安装有Y丝杠螺母机构，Y丝杠螺母机构驱动其上安装的移动头6实现Y方向上的移动。优选的，所述移动头包含有 Y移动架，Y移动架上同时安装有铺料斗和固化激光器，其分别通过气缸和升降电机驱动升降；所述铺料斗内装有液态光固化材料，铺料斗上安装加热模块，铺料斗底部为通过铺料电机控制开合的铺料口，铺料口的侧面设置有刮板。

现有技术2(CN 106273512 A，公开日为2017.01.04)公开了一种连续提升光固化透氧成型装置，其包括用于盛放光敏树脂10的树脂槽，位于树脂槽底部的透光透氧膜/层11，设置在树脂槽上方的打印平台8(相当于本申请的打印平面)和设置在树脂槽下方的投影装置12，其中：树脂槽内部设置有氧气槽5，氧气槽5为中空结构，内部填充有氧气，氧气槽5的上端和侧面密封，底端开口且与透光透氧膜/层11接触；连续提升光固化透氧成型装置还包括驱动透光透氧膜/层11在氧气槽5下方移动的驱动装置。

现有技术3(CN 10611198A，公开日为2016.11.16)公开了一种群扫描激光选择性烧结或固化方法及其3D成型机，并具体公开了：群扫描激光选择性逐层烧结3D成型机主体构造的核心工艺装置由供料粉末缸15和成型粉末缸14组成，工作时供料粉末缸15底部的(送粉活塞)上升，再由铺粉辊 16将粉末在成型粉末缸14表面上均匀铺上一层(在上一次完成烧结后，成型粉末缸活塞(工作活塞)会预先下降1层的高度，为接下来的铺粉留出空间)。激光束的群扫描是：由固定在直线电机固定支架9上的直线电机7及8 通过伸缩直线电机位移柱6来使得激光器支架3沿着水平(X)方向往复位移；所以与激光器支架3固定在一起的激光器单元1阵列也将随之沿着水平 (X)方向往复位移；另外扭力电机固定支架12刚性固定在一起的扭力电机 11的扭力电机转动轴10是与直线电机固定支架9刚性连接的，随着扭力电机转动轴10的转动与激光器支架3固定在一起的激光器单元1阵列也将随之绕Y轴：回摆轴线4转动；所以激光器单元1阵列将同时参与2种复合运动，每一个激光光束2的聚焦点将完成群扫描动作。5为直线电机固定支架9的往复平移方向，13是2个粉末缸壳体。其整机的其他主要工作过程为：首先，将零件的三维模型转化为STL格式文件，然后用分层软件对其进行分层处理，即“离散化”过程。在开始加工之前，先对成型室进行预热。计算机即驱动电路根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺上新粉。控制激光束再扫描烧结新层.如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。最后，将未烧结的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。对于金属粉末激光烧结，在烧结之前，整个工作台被加热至一定温度，可减少成型中的热变形，并利于层与层之间的结合。最后，经打磨、烘干等后处理后，即可制作完成满足需求的原型或零件。而激光固化与激光烧结方式及其相近，只不过是将粉末料槽更换成液体料槽，浸在料槽里的升降台逐层下降,留出一定厚度的液态薄层，由激光扫描来固化成型。

基于现有技术，本申请将现有打印平面的功能进行了两轴的升级，在实施时，与现有打印系统中的添料系统和固化系统密切配合，以更好地控制好 3D打印过程并得到预期的打印物品。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺点或不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种减少了外部支撑且适用于打印有复杂外形和复杂内腔的目标物品的开放 5轴3D打印系统。

为解决上述技术问题，本实用新型具有如下构成：

一种开放5轴3D打印系统，所述打印系统包括设置打印平面和工作平面之间的连接杆，所述连接杆的设置数量为三个，所述打印平面设置在打印头或光源下方，待打印模型在所述打印平面上打印成型，所述打印平面通过连接杆安装在工作平面上，其中，所述连接杆包括第一杆和第二杆，所述第一杆的上端固定安装在所述打印平面的下表面，所述第二杆的下端转动连接在所述工作平面上。

所述三个连接杆呈三角形布设。

所述第二杆的下端通过球窝关节转动连接在所述工作平面上。

所述第一杆和第二杆可伸缩连接。

所述连接杆与液压唧筒或步进电机电连接，且所述液压唧筒或步进电机与控制单元电连接，所述连接杆同步或异步工作。

与现有技术相比，本实用新型具有如下技术效果：

本实用新型克服了现有3轴3D打印系统的局限性，除了适用于常规 3D目标物品的打印，也非常适用于有复杂外形和复杂内腔的目标物品的打印。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1：本实用新型开放5轴3D打印系统结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

如图1所示，本实施例开放5轴3D打印系统，所述打印系统设置在打印平面10和工作平面20之间的连接杆30，所述连接杆30的设置数量为三个，所述打印平面10设置在打印头或光源下方，待打印模型在所述打印平面 10上打印成型，所述打印平面10通过三个连接杆30安装在工作平面20上，其中，所述连接杆30包括第一杆31和第二杆32，所述第一杆31和第二杆32可伸缩连接，所述第一杆31的上端固定安装在所述打印平面10的下表面，所述第二杆32的下端转动连接在所述工作平面20上。

传统的3轴3D打印，是指打印系统的打印头能沿上下轴(Z轴)运动，打印平面能在水平位上沿XY轴运动，这是常规打印用到的3轴；本实施例将打印平面10从水平位置变动为倾斜位置，这就得到第4轴，然后平台可以在水平位上向任意方向倾斜，这就得到第5轴。即，通过调节三个连接杆30，使得打印平面10实现另外两个自由度，并结合现有的3轴运动，最终实现5 轴3D打印。

本实施例可以将待打印模型进行一定旋转和倾斜，能减少支撑材料的使用和限制，能够打印一些复杂外形和复杂内腔结构的3D物品。

具体和现有技术中打印系统中的添料系统和固化系统配合时，可基于现有技术1(公开号为CN 105651199 A)，通过在现有术1中的成型平台(相当于本申请的打印平面)配置现有组件以与现有技术中的添料系统/固化系统密切配合，从而更好地控制好3D打印过程并得到预期的打印物品；亦可基于现有技术2(CN 106273512 A)，通过在树脂槽上方的打印平台8(相当于本申请的打印平面)配置现有组件以与现有技术中的添料系统/固化系统密切配合，从而更好地控制好3D打印过程并得到预期的打印物品；亦可基于现有技术3(CN 10611198A)，通过匹配相关配件直接或间接安装在本申请的打印平面上以实现激光扫描成型打印。基于现有技术，本实施例将现有打印平面 10的功能进行了两轴的升级，在实施时，可以和现有打印系统中的添料系统和固化系统密切配合，以控制好3D打印过程并得到预期的打印物品。

所述连接杆30与液压唧筒或步进电机电连接，且所述液压唧筒或步进电机与控制单元电连接，所述连接杆30同步或异步工作。通过控制单元的控制，所述连接杆30在液压唧筒或步进电机的驱动作用下进行伸缩和/或旋转运动。所述连接杆30同步工作只能得到一个倾斜轴，即第4轴，所述连接杆30异步工作可得到任意方向的倾斜轴，即第5轴。

所述三个连接杆30呈三角形布设，上述布设方式可以辅助实现5轴3D 打印。

所述第二杆32的下端通过球窝关节33转动连接在所述工作平面20上。其中，球窝关节33的关节头为球面，关节窝为球形凹，可以通过球心设无数个轴，关节头可绕关节窝做任何方向的转动，即，第二杆32可绕工作平面 20做任何方向的转动，能够满足本实施例对第4轴和第5轴的使用需求。

本实用新型克服了现有3轴3D打印系统的局限性，除了适用于常规 3D目标物品的打印，也非常适用于有复杂外形和复杂内腔的目标物品的打印。综上，本实用新型具有良好的市场应用前景。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。