一種帶高效處理表面層疊紋理功能的3d打印設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種帶高效處理表面層疊紋理功能的3D打印設(shè)備，包括處理裝置、控制主板、3D打印桌面、打印機(jī)頭、噴嘴和噴涂材料提供裝置；處理裝置用于建立模型，并按要求設(shè)置3D打印精度，利用3D建模軟件將所建立的模型進(jìn)行分層切割，并把每層模型信息發(fā)送給控制主板；控制主板根據(jù)處理裝置所發(fā)送的每層模型信息，控制打印機(jī)頭在水平范圍內(nèi)以及縱向上的位置、移動(dòng)方向、速度以及3D打印材料輸入，從而在3D打印桌面上逐層打印出需要打印的模型；模型打印完成后，控制主板控制噴嘴對(duì)模型的表面噴涂上膠水層，在膠水層上噴涂顆粒材料層，在顆粒材料層上噴涂上光油層。本實(shí)用新型操作便捷、提高模型制作效益，且制出的模型無(wú)表面層疊紋理。
【專利說(shuō)明】一種帶高效處理表面層疊紋理功能的3D打印設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于3D制造領(lǐng)域，具體涉及一種帶高效處理表面層疊紋理功能的3D打印設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的模型如建筑工程模型一般是通過(guò)手工利用鐵絲或塑料搭接粘貼而成，這需要消耗大量人力、物力。特別是一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、節(jié)點(diǎn)特殊的建筑模型，所消耗的工時(shí)更多，而且組裝的建筑模型不穩(wěn)定、易坍塌。此外，對(duì)于比較精細(xì)的建筑模型，手工制作難以實(shí)現(xiàn)。
[0003]目前3D打印設(shè)備可以打印各種模型，但由于受到成型工藝和成型速度的制約，3d打印機(jī)打印出來(lái)的模型很難克服在Z軸方向形成的層疊紋理，這樣對(duì)于3d打印機(jī)在工業(yè)和民用市場(chǎng)的廣泛應(yīng)用受到一定的制約。傳統(tǒng)針對(duì)3d打印模型的處理，都是通過(guò)上灰、打磨、噴色這些步驟，但是由于3d打印模型一般結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以處理起來(lái)耗時(shí)，而且對(duì)人員的要求高，效率低，嚴(yán)重影響了 3d打印在民用市場(chǎng)的應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種帶高效處理表面層疊紋理功能的3D打印設(shè)備。
[0005]技術(shù)方案:
[0006]一種帶高效處理表面層疊紋理功能的3D打印設(shè)備，包括處理裝置、控制主板、3D打印桌面、打印機(jī)頭、噴嘴和噴涂材料提供裝置。
[0007]處理裝置用于建立模型，并按工程建造要求設(shè)置3D打印精度，并利用3D建模軟件將所建立的模型進(jìn)行分層切割，并把每層模型信息發(fā)送給控制主板；控制主板根據(jù)處理裝置所發(fā)送的每層模型信息，控制打印機(jī)頭在水平范圍內(nèi)以及縱向上的位置、移動(dòng)方向、速度以及3D打印材料輸入，從而在3D打印桌面上逐層打印出需要打印的模型。
[0008]噴嘴與噴涂材料提供裝置通過(guò)導(dǎo)管相連，噴涂材料提供裝置包括膠水盒、顆粒材料盒和光油盒；1旲型打印完成后，控制王板控制嗔嘴對(duì)1旲型的表面均勾嗔涂上I父水層，在月父水層上均勻噴涂顆粒材料層，在顆粒材料層上均勻噴涂上光油層，以處理模型表面層疊紋理，使模型表面光滑。
[0009]由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0010](I)、與傳統(tǒng)手工制模相比，用本實(shí)用新型制?？蓽p少人力物力，提高模型制作效益；而且，只要可以在處理裝置上建立模型就可以打印，操作便捷；而且打印出來(lái)的模型精度高、美觀、牢固。
[0011](2)、打印出的模型表面光滑，與傳統(tǒng)3D打印設(shè)備相比，無(wú)需對(duì)模型表面再次處理，加工簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，可直接將模型投入市場(chǎng)；無(wú)需更換噴嘴，對(duì)模型的表面層疊紋理處理更高效。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的3D打印設(shè)備的示意圖。
[0013]圖2為圖1所示3D打印設(shè)備的主視示意圖，其中3D打印設(shè)備用于打印中央電視臺(tái)總部大樓模型。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]如圖1和圖2所示，是本實(shí)用新型3D打印設(shè)備的一較佳實(shí)施例，該3D打印設(shè)備包括處理裝置110、控制主板120、3D打印桌面130、縱向?qū)U140、水平Y(jié)向?qū)U150、水平X向?qū)U160、打印機(jī)頭(含電動(dòng)機(jī))170、材料導(dǎo)管180、材料提供裝置182、電動(dòng)機(jī)190、噴嘴210 (內(nèi)置噴嘴電機(jī))、噴嘴套環(huán)220、套環(huán)縱向?qū)U230、第三電機(jī)240和噴涂材料提供裝置250 (包括膠水盒251、顆粒材料盒252、光油盒253和共用導(dǎo)管254)。其中，處理裝置110通過(guò)控制主板120控制電動(dòng)機(jī)190及打印機(jī)頭170中電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，進(jìn)而控制打印機(jī)頭170在縱向?qū)U140、水平Y(jié)向?qū)U150及水平X向?qū)U160上的位置、移動(dòng)方向及材料輸入，從而將材料提供裝置182提供的材料經(jīng)過(guò)材料導(dǎo)管180輸送到打印機(jī)頭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；處理裝置110通過(guò)控制主板120控制第三電機(jī)240和噴嘴210內(nèi)的噴嘴電機(jī)，進(jìn)而控制噴嘴套環(huán)220在套環(huán)縱向?qū)U230上上下移動(dòng)，進(jìn)而控制噴嘴210繞噴嘴套環(huán)220移動(dòng)，模型打印完成后，處理裝置110通過(guò)控制主板120，控制噴嘴210在模型上均勻噴涂一層膠水層，再控制噴嘴210在模型的膠水層上噴涂一層顆粒材料，再控制噴嘴210在模型的顆粒材料層上噴涂一層光油層。
[0016]具體地，處理裝置110可以為安裝有3D建模軟件的計(jì)算機(jī)。3D建模軟件可包括 Bender、OpenSCAD、Art of Illus1n、FreeCAD、Wings3D> BRL-CAD> SketchUp、Autodeskl23D、MeshMixer等。其中，Blender 一種免費(fèi)開源3D模型制作軟件套裝。OpenSCAD是一款基于命令行的3D建模軟件，可以產(chǎn)生CSG文件，特長(zhǎng)是制作實(shí)心3D模型。Art ofIllus1n是開源的3D模型和渲染軟件。FreeCAD是來(lái)自法國(guó)Matra Datavis1n公司的一款開源免費(fèi)3D CAD軟件，基于CAD/CAM/CAE幾何模型核心，是一個(gè)功能化、參數(shù)化的建模工具。Wings3D是一個(gè)開源免費(fèi)的3D建模軟件，適合創(chuàng)建細(xì)分曲面模型。BRL-CAD是一款跨平臺(tái)開源實(shí)體幾何(CSG)構(gòu)造和實(shí)體模型計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)。SketchUp是谷歌Google的一個(gè)免費(fèi)交互式的3D模型程序，不僅適合高級(jí)用戶，也適合初學(xué)者。Autodeskl23D是歐特克公司的產(chǎn)品，是一個(gè)免費(fèi)3D模型軟件，目前只支持Windows系統(tǒng)。MeshMixer是一個(gè)3D模型工具，也是Autodesk公司的產(chǎn)品。針對(duì)需要打印的模型，在處理裝置110上建模、導(dǎo)入模型或3D掃描導(dǎo)入模型，并按工程建造要求設(shè)置3D打印精度后，可利用3D建模軟件將需要打印的模型進(jìn)行分層切割，并把每層模型信息通過(guò)導(dǎo)線112發(fā)送給控制主板120。
[0017]控制主板120可通過(guò)導(dǎo)線112與處理裝置110連接，并可根據(jù)處理裝置110所發(fā)送的每層模型信息控制打印機(jī)頭170在水平范圍內(nèi)以及縱向上的位置、移動(dòng)方向及速度，從而使得打印機(jī)頭170能夠在三維空間內(nèi)精確定位并進(jìn)行打印。同時(shí)，控制主板120還可控制打印機(jī)頭170處激光參數(shù)及溫度等等。
[0018]3D打印桌面130用于承載打印形成的模型。3D打印桌面130的形狀可以根據(jù)實(shí)際使用需求設(shè)計(jì)，在一實(shí)施例中，3D打印桌面130大致呈矩形。
[0019]多個(gè)如四個(gè)縱向?qū)U140大致垂直地設(shè)置在3D打印桌面130的四角。兩個(gè)水平Y(jié)向?qū)U150分別設(shè)置在一對(duì)縱向?qū)U140之間，并且兩水平Y(jié)向?qū)U150大致平行。如圖1所示，水平Y(jié)向?qū)U150的兩端分別通過(guò)滑頭152滑動(dòng)地安裝在對(duì)應(yīng)的縱向?qū)U140上，使得水平Y(jié)向?qū)U150可以在電動(dòng)機(jī)190驅(qū)動(dòng)下沿著縱向?qū)U140滑動(dòng)。水平X向?qū)U160設(shè)置在兩個(gè)水平Y(jié)向?qū)U150之間，并將兩個(gè)水平Y(jié)向?qū)U150連接。水平X向?qū)U160的兩端分別通過(guò)滑頭152滑動(dòng)地安裝在對(duì)應(yīng)的水平Y(jié)向?qū)U150，使得水平X向?qū)U160可以在電動(dòng)機(jī)190驅(qū)動(dòng)下沿著水平Y(jié)向?qū)U150滑動(dòng)。打印機(jī)頭170滑動(dòng)地安裝在水平X向?qū)U160上，并可在打印機(jī)頭170中電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下沿著水平X向?qū)U160滑動(dòng)。這樣，通過(guò)控制主板120控制電動(dòng)機(jī)190及打印機(jī)頭170中電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，即可控制打印機(jī)頭170在水平范圍內(nèi)以及縱向上的位置、移動(dòng)方向及速度，從而使得打印機(jī)頭170能夠在三維空間內(nèi)精確定位并進(jìn)行打印。
[0020]材料導(dǎo)管180的一端與打印機(jī)頭170連接，另一端與材料提供裝置182連接。在處理裝置110和/或控制主板120控制下，材料提供裝置182上的材料經(jīng)過(guò)材料導(dǎo)管180輸送到打印機(jī)頭170以實(shí)現(xiàn)3D打印。
[0021]噴嘴210內(nèi)置有噴嘴電機(jī)，噴嘴210通過(guò)共用導(dǎo)管254與膠水盒251、顆粒材料盒252和光油盒253分別相連，膠水盒251內(nèi)裝白乳膠等慢干性膠水，顆粒材料盒252內(nèi)裝有直徑大小在50um?200um塑膠片或粉末，光油盒253內(nèi)裝光油。套環(huán)縱向?qū)U230與縱向?qū)U140平行,套環(huán)縱向?qū)U230的一端固定于水平X向?qū)U160上,另一端固定于3D打印桌面130上，噴嘴套環(huán)220通過(guò)第三電機(jī)240與套環(huán)縱向?qū)U230活動(dòng)連接，第三電機(jī)240驅(qū)動(dòng)噴嘴套環(huán)220在豎直方向上移動(dòng)，噴嘴210內(nèi)置的噴嘴電機(jī)驅(qū)動(dòng)噴嘴210在噴嘴套環(huán)220上移動(dòng)。
[0022]由于3d打印是基于層疊原理進(jìn)行模型的構(gòu)建，層的厚度又決定了模型打印的速度和打印的穩(wěn)定性，所以在3d打印技術(shù)里面，一般采用0.1-0.3_左右作為層厚的參數(shù)，因此打印出來(lái)的模型在表面都會(huì)有用肉眼能明顯分辨出來(lái)的層疊紋理。利用50Um-200Um顆粒，在模型表面覆蓋一層裝飾層，因?yàn)轭w粒比較大，不會(huì)直接填充到層與層的間隙中，只會(huì)疊加在模型表面，可以迅速掩蓋模型表面的紋理。膠水層與浮飾層的厚度不作硬性要求，只要使模型表面細(xì)節(jié)保持清晰，顆粒不易掉落即可，因?yàn)槟z水的粘性大時(shí)，就可以薄一些，膠水的粘性小時(shí)，就可以厚一些，對(duì)于浮飾層，影響模型表面細(xì)節(jié)的決定因素是在于浮飾材料的顆粒大小。
[0023]下面對(duì)本實(shí)用新型的3D打印設(shè)備的使用方法做闡述。
[0024]針對(duì)需要打印的模型，在處理裝置110上建立模型，并按工程建造要求設(shè)置3D打印精度；利用3D建模軟件將所建立的模型進(jìn)行分層切割，并把每層模型信息通過(guò)導(dǎo)線112發(fā)送給控制主板120。
[0025]然后根據(jù)處理裝置110所發(fā)送的每層模型信息，控制主板120控制打印機(jī)頭170在水平范圍內(nèi)以及縱向上的位置、移動(dòng)方向、速度以及3D打印材料輸入，在3D打印桌面130上逐層打印出需要打印的模型，例如圖2中所示的中央電視臺(tái)總大樓模型200，其中，3D打印材料可以用純塑料/樹脂以及粘合劑，3D打印材料輸入包括:調(diào)節(jié)打印機(jī)頭170處的激光溫度至3D打印材料的熔點(diǎn)或塑化溫度，使得3D打印材料熔化后落在3D打印桌面130上并凝固，并在粘合劑的作用下實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)堆疊穩(wěn)定，建立實(shí)體模型，可將打印機(jī)頭170處的激光溫度調(diào)節(jié)至高于3D打印材料的熔點(diǎn)或塑化溫度。
[0026]在模型打印完成后，控制主板120控制第三電機(jī)240以驅(qū)動(dòng)噴嘴套環(huán)220繞模型上下移動(dòng)，同時(shí)控制主板120控制噴嘴210內(nèi)的噴嘴電機(jī)以驅(qū)動(dòng)噴嘴210在噴嘴套環(huán)220上移動(dòng)，在移動(dòng)過(guò)程中，控制主板120控制噴嘴210與膠水盒251連通，使得模型表面被噴涂上一層膠水；重復(fù)上述控制，在膠水層上噴涂一層顆粒材料；重復(fù)上述控制，在顆粒材料城上噴涂一層光油層。
[0027]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本實(shí)用新型的原理，應(yīng)被理解為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本實(shí)用新型公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本實(shí)用新型實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶高效處理表面層疊紋理功能的3D打印設(shè)備，其特征在于:包括處理裝置、控制主板、3D打印桌面、打印機(jī)頭、噴嘴和噴涂材料提供裝置； 所述處理裝置用于建立模型，并按工程建造要求設(shè)置3D打印精度，并利用3D建模軟件將所建立的模型進(jìn)行分層切割，并把每層模型信息發(fā)送給所述控制主板； 所述控制主板根據(jù)所述處理裝置所發(fā)送的每層模型信息，控制所述打印機(jī)頭在水平范圍內(nèi)以及縱向上的位置、移動(dòng)方向、速度以及3D打印材料輸入，從而在所述3D打印桌面上逐層打印出需要打印的模型； 所述噴嘴與噴涂材料提供裝置通過(guò)導(dǎo)管相連，噴涂材料提供裝置包括膠水盒、顆粒材料盒和光油盒；1旲型打印完成后，所述控制王板控制嗔嘴對(duì)1旲型的表面嗔涂上I父水層，在月父水層上噴涂顆粒材料層，在顆粒材料層上噴涂上光油層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印設(shè)備，其特征在于，所述處理裝置為安裝有所述3D建模軟件的計(jì)算機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印設(shè)備，其特征在于，所述3D打印設(shè)備還包括縱向?qū)U、水平Y(jié)向?qū)U、水平X向?qū)U和電動(dòng)機(jī)； 四個(gè)所述的縱向?qū)U垂直地設(shè)置在所述3D打印桌面的四角； 兩個(gè)所述的水平Y(jié)向?qū)U分別滑動(dòng)地設(shè)置在一對(duì)所述縱向?qū)U之間，并且兩個(gè)所述的水平Y(jié)向?qū)U平行； 所述水平X向?qū)U設(shè)置在兩個(gè)所述的水平Y(jié)向?qū)U之間，并將兩個(gè)所述的水平Y(jié)向?qū)U連接； 所述電動(dòng)機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)所述水平Y(jié)向?qū)U沿著所述縱向?qū)U滑動(dòng)，并能夠驅(qū)動(dòng)所述水平X向?qū)U沿著所述水平Y(jié)向?qū)U滑動(dòng)； 所述打印機(jī)頭滑動(dòng)地安裝在所述水平X向?qū)U上；所述打印機(jī)頭中具有電動(dòng)機(jī)；所述打印機(jī)頭中電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所述打印機(jī)頭沿著所述水平X向?qū)U滑動(dòng)； 所述控制主板根據(jù)所述處理裝置所發(fā)送出的每層模型信息控制所述電動(dòng)機(jī)及所述打印機(jī)頭中電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工程模型3D打印設(shè)備，其特征在于，所述水平Y(jié)向?qū)U的兩端分別通過(guò)滑頭滑動(dòng)地安裝在對(duì)應(yīng)的所述縱向?qū)U上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的工程模型3D打印設(shè)備，其特征在于，所述水平X向?qū)U的兩端分別通過(guò)滑頭滑動(dòng)地安裝在對(duì)應(yīng)的所述水平Y(jié)向?qū)U上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印設(shè)備，其特征在于，所述3D打印設(shè)備還包括材料導(dǎo)管和材料提供裝置；所述材料導(dǎo)管的一端與所述打印機(jī)頭連接，另一端與所述材料提供裝置連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印設(shè)備，其特征在于，所述3D打印設(shè)備還包括噴嘴套環(huán)、套環(huán)縱向?qū)U和第三電機(jī)，所述套環(huán)縱向?qū)U與所述縱向?qū)U平行，套環(huán)縱向?qū)U的一端固定于所述水平X向?qū)U上，另一端固定于所述3D打印桌面上，所述噴嘴套環(huán)通過(guò)所述第三電機(jī)與所述套環(huán)縱向?qū)U上活動(dòng)連接，第三電機(jī)驅(qū)動(dòng)噴嘴套環(huán)在豎直方向上移動(dòng)，所述噴嘴內(nèi)置有噴嘴電機(jī)，所述噴嘴電機(jī)驅(qū)動(dòng)噴嘴在噴嘴套環(huán)上移動(dòng)。
【文檔編號(hào)】B22F3/115GK204149536SQ201420643824
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:成都美律科技有限公司