一种带液氮制冷的多功能3d打印设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于3D制造领域，具体涉及一种带液氮制冷的多功能3D打印设备。
【背景技术】
[0002]现有的模型如建筑工程模型一般是通过手工利用铁丝或塑料搭接粘贴而成，这需要消耗大量人力、物力。特别是一些结构复杂、节点特殊的建筑模型，所消耗的工时更多，而且组装的建筑模型不稳定、易坍塌。此外，对于比较精细的建筑模型，手工制作难以实现。
[0003]目前3D打印设备可以打印各种模型，但由于受到成型工艺和成型速度的制约，3d打印机打印出来的模型很难克服在Z轴方向形成的层叠纹理，这样对于3d打印机在工业和民用市场的广泛应用受到一定的制约。传统针对3d打印模型的处理，都是通过上灰、打磨、喷色这些步骤，但是由于3d打印模型一般结构比较复杂，所以处理起来耗时，而且对人员的要求高，效率低，严重影响了 3d打印在民用市场的应用。
[0004]同时，在3D打印技术领域，在挤出设备根据打印需要挤出打印材料后，需要对打印材料进行快速冷却，使其尽快固定形状，满足打印的需求。现有的3D打印机一般采用制冷风扇，其冷却效果较好，应用范围相当广泛。然而制冷风扇的转动的过程中容易造成挤出喷头震动，导致打印模型表面产生波纹，从而影响打印精度的问题，同时风扇送风范围过大也会造成挤出喷头降温导致材料挤出不均匀的问题，这都会对最终的打印效果产生不利影响。
【实用新型内容】
[0005]为解决上述问题，本实用新型提供一种带液氮制冷的多功能3D打印设备。
[0006]技术方案:
[0007]一种带液氮制冷的多功能3D打印设备，包括处理装置、控制主板、3D打印桌面、打印机头、喷嘴、喷涂材料提供装置和制冷装置；
[0008]所述处理装置用于建立模型，并按工程建造要求设置3D打印精度，并利用3D建模软件将所建立的模型进行分层切割，并把每层模型信息发送给所述控制主板；
[0009]所述控制主板根据所述处理装置所发送的每层模型信息，控制所述打印机头在水平范围内以及纵向上的位置、移动方向、速度以及3D打印材料输入，从而在所述3D打印桌面上逐层打印出需要打印的模型；
[0010]所述喷嘴与喷涂材料提供装置通过导管相连，喷涂材料提供装置包括胶水盒、颗粒材料盒和光油盒；模型打印完成后，所述控制主板控制喷嘴对模型的表面喷涂上胶水层，在胶水层上喷涂颗粒材料层，在颗粒材料层上喷涂上光油层。
[0011]所述制冷装置包括出风嘴和气泵，该气泵通过管道连通所述的出风嘴，该出风嘴设置于所述打印机头正下方，气泵内装有液氮。
[0012]所述处理装置为安装有所述3D建模软件的计算机。
[0013]所述3D打印设备还包括纵向导杆、水平Y向导杆、水平X向导杆和电动机；
[0014]四个所述的纵向导杆垂直地设置在所述3D打印桌面的四角；
[0015]两个所述的水平Y向导杆分别滑动地设置在一对所述纵向导杆之间，并且两个所述的水平Y向导杆平行；
[0016]所述水平X向导杆设置在两个所述的水平Y向导杆之间，并将两个所述的水平Y向导杆连接；
[0017]所述电动机能够驱动所述水平Y向导杆沿着所述纵向导杆滑动，并能够驱动所述水平X向导杆沿着所述水平Y向导杆滑动；
[0018]所述打印机头滑动地安装在所述水平X向导杆上；所述打印机头中具有电动机；所述打印机头中电动机驱动所述打印机头沿着所述水平X向导杆滑动；
[0019]所述控制主板根据所述处理装置所发送出的每层模型信息控制所述电动机及所述打印机头中电动机的运行。
[0020]所述水平Y向导杆的两端分别通过滑头滑动地安装在对应的所述纵向导杆上。
[0021]所述水平X向导杆的两端分别通过滑头滑动地安装在对应的所述水平Y向导杆上。
[0022]所述3D打印设备还包括材料导管和材料提供装置；所述材料导管的一端与所述打印机头连接，另一端与所述材料提供装置连接。
[0023]所述3D打印设备还包括喷嘴套环、套环纵向导杆和第三电机，所述套环纵向导杆与所述纵向导杆平行，套环纵向导杆的一端固定于所述水平X向导杆上，另一端固定于所述3D打印桌面上，所述喷嘴套环通过所述第三电机与所述套环纵向导杆活动连接，第三电机驱动喷嘴套环在竖直方向上移动，所述喷嘴内置有喷嘴电机，所述喷嘴电机驱动喷嘴在喷嘴套环上移动。
[0024]所述的出风嘴包括环形本体，所述的环形本体内部具有中空的环形气路，所述的环形本体上开设有连通所述环形气路的若干个出气口以及至少一个进气口。
[0025]所述的出风嘴的环形本体围绕所述的3D打印设备的打印机头设置。
[0026]由于采用了上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果:
[0027](I)、与传统手工制模相比，用本实用新型制模可减少人力物力，提高模型制作效益；而且，只要可以在处理装置上建立模型就可以打印，操作便捷；而且打印出来的模型精度高、美观、牢固。
[0028](2)、打印出的模型表面光滑，与传统3D打印设备相比，无需对模型表面再次处理，加工简单，实用性强，可直接将模型投入市场；无需更换喷嘴，对模型的表面层叠纹理处理更高效。
[0029](3)、由于其该冷却装置，包括出风嘴和连通该出风嘴的气泵而不具有风扇，且出风嘴设置于3D打印设备的打印机头附近的位置，因此可以有效避免由于风扇转动造成的打印机头震动问题，同时，由于出风嘴的环形本体围绕所述的打印机头设置，且其出气口位于环形本体上朝向打印机头材料挤出方向的一个侧面，因此也不会造成打印机头降温导致的材料挤出不均匀的问题，从而能够有效提升3D打印的精度，保证打印出的产品能够满足苛刻的精度要求，且利用液氮制冷，安全环保。
【附图说明】
[0030]图1为本实用新型的3D打印设备的示意图。
[0031]图2为出风嘴的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。
[0033]如图1所示，是本实用新型3D打印设备的一较佳实施例，该3D打印设备包括处理装置110、控制主板120、3D打印桌面130、纵向导杆140、水平Y向导杆150、水平X向导杆160、打印机头(含电动机)170、材料导管180、材料提供装置182、电动机190、喷嘴230 (内置喷嘴电机)、喷嘴套环220、套环纵向导杆210、第三电机240、喷涂材料提供装置250 (包括胶水盒251、颗粒材料盒252、光油盒253和共用导管254)、出风嘴260、导气管270和气泵280。其中，处理装置110通过控制主板120控制电动机190及打印机头170中电动机的运行，进而控制打印机头170在纵向导杆140、水平Y向导杆150及水平X向导杆160上的位置、移动方向及材料输入，从而将材料提供装置182提供的材料经过材料导管180输送到打印机头170中，以在3D打印桌面130上3D打印出所需要的工程模型如建筑模型；处理装置110通过控制主板120控制第三电机240和喷嘴230内的喷嘴电机，进而控制喷嘴套环220在套环纵向导杆210上上下移动，进而控制喷嘴230绕喷嘴套环220移动，模型打印完成后，处理装置110通过控制主板120，控制喷嘴230在模型上均匀喷涂一层胶水层，再控制喷嘴230在模型的胶水层上喷涂一层颗粒材料，再控制喷嘴230在模型的颗粒材料层上喷涂一层光油层；在打印的同时，处理装置110通过控制主板120控制气泵280，使其在打印过程中不断通入液氮，液氮从出风嘴260内出来，对从打印头170中挤出的打印材料进行冷却。
[0034]具体地，处理装置110可以为安装有3D建模软件的计算机。3D建模软件可包括 Bender、OpenSCAD、Art of Illus1n、FreeCAD、Wings3D、BRL-CAD> SketchUp、Autodeskl23D、MeshMixer等。其中，Blender 一种免费开源3D模型制作软件套装。OpenSCAD是一款基于命令行的3D建模软件，可以产生CSG文件，特长是制作实心3D模型。Art ofIllus1n是开源的3D模型和植染软件。FreeCAD是来自法国Matra Datavis1n公司的一款开源免费3D CAD软件，基于CAD/CAM/CAE几何模型核心，是一个功能化、参数化的建模工具。Wings3D是一个开源免费的3D建模软件，适合创建细分曲面模型。BRL-CAD是一款跨平台开源实体几何(CSG)构造和实体模型计算机辅助设计(CAD)系统。SketchUp是谷歌Google的一个免费交互式的3D模型程序，不仅适合高级用户，也适合初学者。Autodeskl23D是欧特克公司的产品，是一个免费3D模型软件，目前只支持Windows系统。MeshMixer是一个3D模型工具，也是Autodesk公司的产品。针对需要打印的模型，在处理装置110上建模、导入模型或3D扫描导入模型，并按工程建造要求设置3D打印精度后，可利用3D建模软件将需要打印的模型进行分层切割，并把每层模型信息通过导线112发送给控制主板120。
[0035]控制主板120可通过导线112与处理装置110连接，并可根据处理装置110所发送的每层模型信息控制打印机头170在水平范围内以及纵向上的位置、移动方向及速度，从而使得打印机头170能够在三维空间内精确定位并进行打印。同时，控制主板120还可控制打印机头170处激光参数及温度等等。
[0036]3D打印桌面130用于承载打印形成的模型。3D打印桌面130的形状可以根据实际使用需求设计，在一实施例中，3D打印桌面130大致呈矩形。
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