一种基于文创产品的纸基3D打印设备的制作方法

本实用新型涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种基于文创产品的纸基3D打印设备。

背景技术：

随着科技的快速发展和信息技术的日新月异，消费者对印刷制品的需求日益增多，传统的二维平面印刷技术已不能完全满足消费者的需求。而3D打印技术，即“立体印刷”，作为高端印刷的发展方向，很好的契合以上需求，应用前景非常巨大。3D打印技术的研发及产业化应用广泛，从ICT消费类电子产品、食品、药品到烟酒、保健品、文博创意产品等与人们日常生活密切相关的高端印刷、文化创意领域，都表现出惊人的应用潜力。

3D打印技术又称三维打印技术，是指通过可以“打印”出真实物体的3D打印机，采用分层加工、迭加成形的方式逐层增加材料来生成3D实体。3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。本选题以纸基3D打印技术为基础，根据前期对粉末基3D打印技术、裸眼3D印刷技术的研发积累，进一步开发适合文化产品包装的新技术、新产品等。

目前3D打印的成型材料主要是精细的金属和塑料材质等，存在着价格偏高，不易打印彩色等问题。而目前的造纸技术则是将植物纤维浆料通过纸页成型技术制成纸张薄片，难以制成具有三维立体结构的物体。如果解决以纸基或纸浆为原材料的3D打印技术，即可形成对新型结构的薄片纸张，克服原有造纸技术纤维排列不均，空隙大小不一等问题，也可以制成任意形状和三维结构的立体物体。3D打印制成的薄片纸张结构，可以做到纤维排列均匀、空隙大小一致、表面形貌各异的各种特种纸基材料，在工业和国防等领域发挥重要作用。而如果实现以纸基打印3D结构的物体，则具有质量轻、成本低、便于实现丰富的色彩呈现的优点，可用于真实三维地理模型的构建、产品设计及建筑设计模型的打印输出、模具设计的打印输出、立体文物的复制及军事和国防工业的特殊需求。纸基3D打印另外一个优势就是打印出来的设计模型、建筑模型或小区规划立体模型等，在使用完毕后可以像普通纸张材料一样进行回收利用，重新制成制浆用于造纸。目前，纸基3D打印技术国内尚属空白，国际上的研发成果也不多，开展纸基材料3D打印技术的研发和应用，使我国在该领域达到国际先进或国际领先水平，并在国民经济多种应用领域产生重大效益。

目前，市面上很少见到纸基3D打印技术在文创产品中的开发与应用，极少数企业在工艺品制作、文物仿制等上会使用3D打印技术，也是采用价格偏高、不易打印彩色的金属和塑料材质基得3D打印技术，存在应用范围小、形式单一的问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种采用了双头打印同时适应两种不同的原料使用，在打印过程中针对性强，尤其是针对文创产品打印，可一次即可完成打印工作，打印效果好，打印效率高的基于文创产品的纸基3D打印设备。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于文创产品的纸基3D打印设备，包括机架，设置于机架底部承接台，所述承接台内部设置有控制装置，所述承接台背离控制装置一侧设有升降平台，所述机架上部架设有纵向驱动平台，所述纵向驱动平台上活动设置有横向驱动平台，所述横向驱动平台上活动设置有打印喷涂装置，所述打印喷涂装置至少设有两组，其中包括纸浆喷头和胶料喷头，所述纸浆喷头包括纸浆入料座，与纸浆入料座固定相连的纸浆缓冲座，与纸浆缓冲座固定相连的纸浆恒温座，与纸浆恒温座固定相连的纸浆打印喷嘴，所述纸浆打印喷嘴设置有一折弯型缓冲段；所述胶料喷头包括胶料入料座，与胶料入料座固定相连的胶料熔断座，与胶料熔断座相连的胶料恒温座，与胶料恒温座固定相连的胶料打印喷嘴，所述胶料打印喷嘴为垂直设置。

对上述方案的进一步改进为，所述承接台与机架固定相连，其底部设有加强杠杆支撑，所述承接台靠近控制装置一侧设有散热风扇。

对上述方案的进一步改进为，所述控制装置包括控制面板，所述控制面板设置于承接台外部，承接台内部设置有PLC控制电板，所述PLC控制电板与控制面板电连接。

对上述方案的进一步改进为，所述PLC控制电板与升降平台、纵向驱动平台、横向驱动平台和打印喷涂装置电控制连接。

对上述方案的进一步改进为，所述升降平台包括垂直设置于机架的升降驱动模组，与升降驱动模组驱动相连的工作台，所述升降驱动模组设置有升降驱动电机，与升降驱动电机驱动相连的升降丝杆，设置于升降丝杆两侧的升降导杆，所述工作台设置于升降导杆与升降丝杆驱动相连，所述升降驱动电机驱动丝杆带动工作台沿升降导杆升降。

对上述方案的进一步改进为，所述工作台包括与升降导杆和升降丝杆相连的支撑架，设置于支撑架上部的打印平台，所述支撑架设有可调节的缓冲导杆与打印平台相连，所述缓冲导杆为螺栓设置，其套设有弹簧与打印平台相连。

对上述方案的进一步改进为，所述纵向驱动平台包括固定安装于机架的纵向驱动电机，所述纵向驱动电机两端均设有输出端并通过联轴器连接有纵向驱动导杆，所述纵向驱动导杆末端连接有纵向固定座，所述纵向固定座设置于机架的两端角，所述机架背离纵向固定座设有纵向连接座，所述纵向连接座与纵向固定座之间设置纵向传动导杆，所述纵向传动导杆上活动有纵向传动座，所述纵向驱动导杆设置有纵向皮带与纵向传动座驱动相连，所述横向驱动平台设置与纵向传动座。

对上述方案的进一步改进为，所述横向驱动平台与纵向传动座固定相连的横向安装座，安装于横向安装座的横向驱动电机，所述横向安装座架设有至少两根横向传动导杆，横向传动导杆上设置有横向传动座，所述横向驱动电机驱动设置有横向皮带驱动横向传动座沿横向传动导杆横向传动，所述打印喷涂装置固定安装于横向传动座。

对上述方案的进一步改进为，所述机架一侧设置有用于放置原材料的放置架，所述放置架上包括有胶料放置筒和纸浆放置筒，所述纸浆放置筒与纸浆喷头相连，所述胶料放置筒与胶料喷头相连；所述纸浆放置筒内设置加热装置。

对上述方案的进一步改进为，所述纸浆入料座设有入料管与纸浆放置筒相连，并设有真空抽取组件将纸浆放置筒内的纸浆抽取入料；所述胶料入料座设有入料辊与入料电机，通过入料电机驱动入料辊将胶料搅动入料；所述纸浆打印喷嘴位置设有冷凝管，所述胶料打印喷嘴位置设有发热管。

本实用新型的有益效果为：

第一方面，设有机架，通过机架对整体框架起到固定作用，便于放置固定，并且可在机架外部设置保护罩对内部打印起到保护作用，机架整体采用型材拼接形成，制造成本低，直接购买拼接安装即可；第二方面，设置于机架底部承接台，所述承接台内部设置有控制装置，其中，通过承接台的作用可将整体起到承接放置固定作用，保证机架放置的稳定性及在打印过程中的稳定性和安全性，另外，将控制装置设置在承接台内部，可大大节省安装空间，同时也便于安装操作控制使用；第三方面，所述承接台背离控制装置一侧设有升降平台，所述机架上部架设有纵向驱动平台，所述纵向驱动平台上活动设置有横向驱动平台，通过升降平台起到升降驱动作用，通过纵向驱动平台对纵向起到驱动作用，通过横向驱动平台起到横向驱动作用，具体是通过三个平台的作用实现XYZ三轴的传动使用，传动效果好，便于更大范围的实现3D打印，打印产品的范围广，使用更方便；第四方面，所述横向驱动平台上活动设置有打印喷涂装置，所述打印喷涂装置至少设有两组，其中包括纸浆喷头和胶料喷头，在实际工作中通过打印喷涂装置对所需要打印的产品进行喷胶打印，而本实用新型中，设置了两个打印头分别对应纸浆和胶料打印，即可以实现双重的打印效果，在一些文创产品打印过程中有着不可替代的作用，能够一次打印即可完成，打印效率高，使用方便；第五方面，所述纸浆喷头包括纸浆入料座，通过纸浆入料座将纸浆原料投入使用，入料效果好，便于后续的打印使用，与纸浆入料座固定相连的纸浆缓冲座，通过纸浆缓冲座对纸浆起到缓冲作用，由于纸浆在添加各种助剂后可溶解为流动性溶液，在打印过程中防止入料过多通过缓冲可减缓入料，提高打印质量，与纸浆缓冲座固定相连的纸浆恒温座，由于纸浆在添加各种助剂溶解后需要保温和恒温，通过纸浆恒温座的作用对纸浆起到恒温作用，防止纸浆流动过快，因而提高后续的打印质量，与纸浆恒温座固定相连的纸浆打印喷嘴，通过纸浆打印喷嘴将纸浆喷出打印，打印效果好，所述纸浆打印喷嘴设置有一折弯型缓冲段，采用折弯折弯型的喷嘴，可进一步的起到缓冲作用，防止纸浆流动过快，从而保证了打印质量；第六方面，所述胶料喷头包括胶料入料座，通过胶料入料座将胶料搅入进行喂料，入料效果好，入料效率高，与胶料入料座固定相连的胶料熔断座，通过胶料熔断座可将导入的胶料先行熔断，即可节省后续的熔断热量，可大大提高后续打印质量，与胶料熔断座相连的胶料恒温座，通过胶料恒温座对熔断后的胶料起到恒温作用，保证胶料处于熔断状态流动，与胶料恒温座固定相连的胶料打印喷嘴，通过胶料打印喷嘴将熔断的胶料进行打印，打印效果好，打印效率高，所述胶料打印喷嘴为垂直设置，垂直设置的打印喷嘴可更块的将胶料打印使用，因而提高打印质量和效率。

本实用新型中，采用了双头打印同时适应两种不同的原料使用，在打印过程中针对性强，尤其是针对文创产品打印，可一次即可完成打印工作，打印效果好，打印效率高。

附图说明

图1为本实用新型的立体图；

图2为本实用新型另一视角的立体图；

图3为本实用新型升降平台的立体图；

图4为本实用新型升降平台、纵向驱动平台和横向驱动平台的组合立体图；

图5为本实用新型纵向驱动平台和横向驱动平台的组合立体图；

图6为本实用新型打印喷涂装置的示意图。

附图标识说明：3D打印设备10、机架100、放置架110、胶料放置筒120、纸浆放置筒130、承接台200、加强杠杆210、散热风扇220、控制装置300、控制面板310、PLC控制电板320、升降平台400、升降驱动模组410、升降驱动电机411、升降丝杆412、升降导杆413、工作台420、支撑架421、打印平台422、缓冲导杆423、纵向驱动平台500、纵向驱动电机510、纵向驱动导杆520、纵向固定座530、纵向连接座540、纵向传动导杆550、纵向传动座560、横向驱动平台600、横向安装座610、横向驱动电机620、横向传动导杆630、横向传动座640、打印喷涂装置700、纸浆喷头710、纸浆入料座711、真空抽取组件711a、纸浆缓冲座712、纸浆恒温座713、纸浆打印喷嘴714、冷凝管714a、缓冲段715、胶料喷头720、胶料入料座721、入料电机721a、胶料熔断座722、胶料恒温座723、胶料打印喷嘴724、发热管724a。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1与图6所示，分别为本实用新型的立体图和打印喷涂装置的示意图。

一种基于文创产品的纸基3D打印设备10，包括机架100，设置于机架100底部承接台200，所述承接台200内部设置有控制装置300，所述承接台200背离控制装置300一侧设有升降平台400，所述机架100上部架设有纵向驱动平台500，所述纵向驱动平台500上活动设置有横向驱动平台600，所述横向驱动平台600上活动设置有打印喷涂装置700，所述打印喷涂装置700至少设有两组，其中包括纸浆喷头710和胶料喷头720，所述纸浆喷头710包括纸浆入料座711，与纸浆入料座711固定相连的纸浆缓冲座712，与纸浆缓冲座712固定相连的纸浆恒温座713，与纸浆恒温座713固定相连的纸浆打印喷嘴714，所述纸浆打印喷嘴714设置有一折弯型缓冲段715；所述胶料喷头720包括胶料入料座721，与胶料入料座721固定相连的胶料熔断座722，与胶料熔断座722相连的胶料恒温座723，与胶料恒温座723固定相连的胶料打印喷嘴724，所述胶料打印喷嘴724为垂直设置。

如图2所示，承接台200与机架100固定相连，其底部设有加强杠杆210支撑，所述承接台200靠近控制装置300一侧设有散热风扇220，通过散热风扇220对应控制装置300散热使用，提高使用的稳定性，加强使用效果，通过加强杠杆210的作用可加强整体的支撑强度。

控制装置300包括控制面板310，所述控制面板310设置于承接台200外部，承接台200内部设置有PLC控制电板320，所述PLC控制电板320与控制面板310电连接，进一步的改进为，所述PLC控制电板320与升降平台400、纵向驱动平台500、横向驱动平台600和打印喷涂装置700电控制连接，通过控制面板310可便于工作人员的操作使用，其表面也设置了接头便于导入数据进行打印，同时，设置了PLC控制电板320实现控制，整体控制效果好，自动化程度高，便于自动打印使用。

如图3所示，升降平台400包括垂直设置于机架100的升降驱动模组410，与升降驱动模组410驱动相连的工作台420，所述升降驱动模组410设置有升降驱动电机411，与升降驱动电机411驱动相连的升降丝杆412，设置于升降丝杆412两侧的升降导杆413，所述工作台420设置于升降导杆413与升降丝杆412驱动相连，所述升降驱动电机411驱动丝杆带动工作台420沿升降导杆413升降，通过升降丝杆412与升降导杆413的作用将驱动工作台420升降，便于对产品的打印实现上下运动，打印效果好，打印效率高。

工作台420包括与升降导杆413和升降丝杆412相连的支撑架421，设置于支撑架421上部的打印平台422，所述支撑架421设有可调节的缓冲导杆423与打印平台422相连，所述缓冲导杆423为螺栓设置，其套设有弹簧与打印平台422相连，通过支撑架421对打印平台422起到承托作用，并且设置了缓冲导杆423在打印过程中可起到缓冲作用，防止在打印过程中导致打印不均匀等情况出现，可进一步提高打印效果与质量。

如图4所示，纵向驱动平台500包括固定安装于机架100的纵向驱动电机510，所述纵向驱动电机510两端均设有输出端并通过联轴器连接有纵向驱动导杆520，所述纵向驱动导杆520末端连接有纵向固定座530，所述纵向固定座530设置于机架100的两端角，所述机架100背离纵向固定座530设有纵向连接座540，所述纵向连接座540与纵向固定座530之间设置纵向传动导杆550，所述纵向传动导杆550上活动有纵向传动座560，所述纵向驱动导杆520设置有纵向皮带与纵向传动座560驱动相连，所述横向驱动平台600设置与纵向传动座560，具体是通过一个电机的两端驱动实现平衡的两端驱动，采用皮带传动，成本低，传动效果好，稳定性高，从而提高打印质量和效果。

如图5所示，横向驱动平台600与纵向传动座560固定相连的横向安装座610，安装于横向安装座610的横向驱动电机620，所述横向安装座610架设有至少两根横向传动导杆630，横向传动导杆630上设置有横向传动座640，所述横向驱动电机620驱动设置有横向皮带驱动横向传动座640沿横向传动导杆630横向传动，所述打印喷涂装置700固定安装于横向传动座640，具体是采用一个电机与两跟导杆实现传动，通过皮带传动的成本低，稳定性高，保证在打印过程中不晃动，提高打印质量，整体效率高。

机架100一侧设置有用于放置原材料的放置架110，所述放置架110上包括有胶料放置筒120和纸浆放置筒130，所述纸浆放置筒130与纸浆喷头710相连，所述胶料放置筒120与胶料喷头720相连；所述纸浆放置筒130内设置加热装置131，通过不同的料筒放置不同的原料使用，便于分隔放料，同时在纸浆放置筒130内设置加热装置131，即在纸浆放入与投入各种原料后实现加热溶解形成为流动溶液，期间可通过人工或设置搅拌装置搅拌后实现上料，整体使用方便，保证打印工作的稳定性。

纸浆入料座711设有入料管与纸浆放置筒130相连，并设有真空抽取组件711a将纸浆放置筒130内的纸浆抽取入料，纸浆入料采用的是真空抽取将纸浆抽入上料，上料效果好，稳定性高；所述胶料入料座721设有入料辊与入料电机721a，通过入料电机721a驱动入料辊将胶料搅动入料，胶料是通过卷料的放卷通过入料辊与入料电机721a的配合将胶料搅入实现入料，上料效果好，工作效率高；所述纸浆打印喷嘴714位置设有冷凝管714a，冷凝管714a的作用是将纸浆出料时起到冷却凝固作用，在便于将纸浆打印在产品上使用，稳定性好，可靠性强，所述胶料打印喷嘴724位置设有发热管724a，发热管724a的温度低于胶料熔断座722的温度，可保证在打印过程中胶料能够迅速凝固形成产品的形状，提高打印效率和打印的稳定性。

第一方面，设有机架100，通过机架100对整体框架起到固定作用，便于放置固定，并且可在机架100外部设置保护罩对内部打印起到保护作用，机架100整体采用型材拼接形成，制造成本低，直接购买拼接安装即可；第二方面，设置于机架100底部承接台200，所述承接台200内部设置有控制装置300，其中，通过承接台200的作用可将整体起到承接放置固定作用，保证机架100放置的稳定性及在打印过程中的稳定性和安全性，另外，将控制装置300设置在承接台200内部，可大大节省安装空间，同时也便于安装操作控制使用；第三方面，所述承接台200背离控制装置300一侧设有升降平台400，所述机架100上部架设有纵向驱动平台500，所述纵向驱动平台500上活动设置有横向驱动平台600，通过升降平台400起到升降驱动作用，通过纵向驱动平台500对纵向起到驱动作用，通过横向驱动平台600起到横向驱动作用，具体是通过三个平台的作用实现XYZ三轴的传动使用，传动效果好，便于更大范围的实现3D打印，打印产品的范围广，使用更方便；第四方面，所述横向驱动平台600上活动设置有打印喷涂装置700，所述打印喷涂装置700至少设有两组，其中包括纸浆喷头710和胶料喷头720，在实际工作中通过打印喷涂装置700对所需要打印的产品进行喷胶打印，而本实用新型中，设置了两个打印头分别对应纸浆和胶料打印，即可以实现双重的打印效果，在一些文创产品打印过程中有着不可替代的作用，能够一次打印即可完成，打印效率高，使用方便；第五方面，所述纸浆喷头710包括纸浆入料座711，通过纸浆入料座711将纸浆原料投入使用，入料效果好，便于后续的打印使用，与纸浆入料座711固定相连的纸浆缓冲座712，通过纸浆缓冲座712对纸浆起到缓冲作用，由于纸浆在添加各种助剂后可溶解为流动性溶液，在打印过程中防止入料过多通过缓冲可减缓入料，提高打印质量，与纸浆缓冲座712固定相连的纸浆恒温座713，由于纸浆在添加各种助剂溶解后需要保温和恒温，通过纸浆恒温座713的作用对纸浆起到恒温作用，防止纸浆流动过快，因而提高后续的打印质量，与纸浆恒温座713固定相连的纸浆打印喷嘴714，通过纸浆打印喷嘴714将纸浆喷出打印，打印效果好，所述纸浆打印喷嘴714设置有一折弯型缓冲段715，采用折弯折弯型的喷嘴，可进一步的起到缓冲作用，防止纸浆流动过快，从而保证了打印质量；第六方面，所述胶料喷头720包括胶料入料座721，通过胶料入料座721将胶料搅入进行喂料，入料效果好，入料效率高，与胶料入料座721固定相连的胶料熔断座722，通过胶料熔断座722可将导入的胶料先行熔断，即可节省后续的熔断热量，可大大提高后续打印质量，与胶料熔断座722相连的胶料恒温座723，通过胶料恒温座723对熔断后的胶料起到恒温作用，保证胶料处于熔断状态流动，与胶料恒温座723固定相连的胶料打印喷嘴724，通过胶料打印喷嘴724将熔断的胶料进行打印，打印效果好，打印效率高，所述胶料打印喷嘴724为垂直设置，垂直设置的打印喷嘴可更块的将胶料打印使用，因而提高打印质量和效率。

本实用新型中，采用了双头打印同时适应两种不同的原料使用，在打印过程中针对性强，尤其是针对文创产品打印，可一次即可完成打印工作，打印效果好，打印效率高。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。