一種自動(dòng)調(diào)平的3d打印的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種自動(dòng)調(diào)平的3D打印機(jī)，包括底座，底座上固定有移動(dòng)支架，移動(dòng)支架上連接有噴頭和工作平臺(tái)，噴頭位于工作平臺(tái)的上方，工作平臺(tái)上均勻分布有多個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，噴頭上固定有水平校準(zhǔn)器，水平校準(zhǔn)器用以測(cè)定其與校準(zhǔn)點(diǎn)之間的垂直距離。本實(shí)用新型的有益效果為：快速的完成工作平臺(tái)和噴頭高度的校準(zhǔn)工作，打印過(guò)程中保證噴頭和平臺(tái)的最佳間距，實(shí)現(xiàn)打印成品的高質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】—種自動(dòng)調(diào)平的3D打印機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及3D打印【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種具有自動(dòng)調(diào)平測(cè)高功能的3D打印機(jī)及其打印方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)(或快速成型技術(shù))因其優(yōu)異于現(xiàn)有減法加工工藝的諸多優(yōu)勢(shì)而得到快速發(fā)展。3D打印中，工作平臺(tái)水平度調(diào)節(jié)以及平臺(tái)和噴嘴之間間距的校準(zhǔn)是打印前序工作的關(guān)鍵步驟，現(xiàn)有技術(shù)中采用的調(diào)節(jié)方法為通過(guò)多個(gè)調(diào)節(jié)螺栓、對(duì)高塊以及水平儀等設(shè)備手動(dòng)調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)過(guò)程繁瑣，而且調(diào)整結(jié)果和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)有較大聯(lián)系，不確定度太大，從而造成最終打印效果的不確定性變多。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]有鑒于此，本實(shí)用新型提供的自動(dòng)調(diào)平的3D打印機(jī)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中手動(dòng)調(diào)節(jié)水平度帶來(lái)的不足。
[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種自動(dòng)調(diào)平的3D打印機(jī)，包括底座，底座上固定有移動(dòng)支架，移動(dòng)支架上連接有噴頭和工作平臺(tái)，噴頭位于工作平臺(tái)的上方，工作平臺(tái)上均勻分布有多個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，噴頭上固定有水平校準(zhǔn)器，水平校準(zhǔn)器用以測(cè)定其與校準(zhǔn)點(diǎn)之間的垂直距離。水平校準(zhǔn)器得到的各個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)之間的高度差應(yīng)控制在某個(gè)數(shù)值內(nèi)，大于此數(shù)值即需要調(diào)整工作平臺(tái)，相比現(xiàn)有的肉眼觀察和經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)更精確，速度更快。
[0006]優(yōu)選的，校準(zhǔn)點(diǎn)呈九宮格式分布于工作平臺(tái)上。校準(zhǔn)點(diǎn)的布置需要考慮兩個(gè)因素，一是校準(zhǔn)點(diǎn)的密度，而是分布的均勻度。當(dāng)工作平臺(tái)較大時(shí)點(diǎn)數(shù)應(yīng)較多，工作平臺(tái)小時(shí)數(shù)量可少些，但都得均勻分布。
[0007]優(yōu)選的，水平校準(zhǔn)器吸附或粘結(jié)在噴頭上。水平校準(zhǔn)器使用時(shí)固定到噴頭上，校準(zhǔn)結(jié)束拆下，因此吸附和粘結(jié)是成本較低、速度較快的優(yōu)選方法，但現(xiàn)有的其它可拆卸式連接均可。
[0008]優(yōu)選的，水平校準(zhǔn)器跟隨噴頭移動(dòng)觸碰校準(zhǔn)點(diǎn)，通過(guò)移動(dòng)距離確定兩者的相對(duì)高度。兩點(diǎn)之間的高度差現(xiàn)有技術(shù)中有較多的測(cè)量方法，這里優(yōu)選采用水平校準(zhǔn)器移動(dòng)到校準(zhǔn)點(diǎn)的位置，通過(guò)其移動(dòng)的高度差來(lái)確定兩者的高度距離。
[0009]優(yōu)選的，多個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)相互之間的水平高度差小于I毫米。高度差大，便于校準(zhǔn)但加工風(fēng)險(xiǎn)大，反之亦然?，F(xiàn)有技術(shù)中，I毫米既能保證后續(xù)加工的順利進(jìn)行，又能較快的完成校準(zhǔn)。
[0010]進(jìn)一步的，工作平臺(tái)上位于噴頭的噴嘴下方固定有位置傳感器，加工前，位置傳感器跟隨工作平臺(tái)上升觸碰噴嘴以測(cè)定噴嘴相對(duì)于工作平臺(tái)的高度。加工前，通過(guò)高度測(cè)定裝置測(cè)定噴嘴與工作平臺(tái)之間的高度，一是為了完成加工前的數(shù)據(jù)測(cè)量工作，二是主控系統(tǒng)根據(jù)該數(shù)值計(jì)算加工時(shí)平臺(tái)的移動(dòng)軌跡。[0011]進(jìn)一步的，工作平臺(tái)內(nèi)部或下部固定有加熱裝置。加熱裝置包括加熱模塊和測(cè)溫反饋系統(tǒng)。保持工作平臺(tái)的溫度處于某個(gè)范圍內(nèi)，如80-100度，減緩加工時(shí)加工件的冷卻速度，減小冷卻收縮，防止模型變形。
[0012]一種3D打印方法，包括以下步驟:
[0013]801:測(cè)定工作平臺(tái)上均勻分布的各個(gè)點(diǎn)的水平高度值并記錄；
[0014]802:打印時(shí)，工作平臺(tái)根據(jù)各個(gè)點(diǎn)的水平高度值作垂直方向的移動(dòng)。
[0015]公知常識(shí)是，作為基準(zhǔn)的加工面通常需要較高的精度，上述方法反其道而行之，測(cè)定基準(zhǔn)加工面的平面度，加工過(guò)程中對(duì)平面度的差值通過(guò)基準(zhǔn)面本身的移動(dòng)來(lái)消除。從而大大降低了基準(zhǔn)面的要求。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果為:快速的完成工作平臺(tái)和噴頭高度的校準(zhǔn)工作，打印過(guò)程中保證噴頭和平臺(tái)的最佳間距，實(shí)現(xiàn)打印成品的高質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型所述自動(dòng)調(diào)平的3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0018]圖2為本實(shí)用新型所述自動(dòng)調(diào)平的3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0019]圖中，
[0020]1、連接線；2、水平校準(zhǔn)器；3、底座；4、工作平臺(tái)；5、校準(zhǔn)點(diǎn)；6、噴頭；7、位置傳感器；8、絲材；9、移動(dòng)支架。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行描述，很顯然的，附圖所描述的僅僅是本實(shí)用新型的一部分而不是全部實(shí)施例。
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種自動(dòng)調(diào)平的3D打印機(jī)，包括底座3，底座3上固定有移動(dòng)支架9，移動(dòng)支架9上連接有噴頭6和工作平臺(tái)4，噴頭6位于工作平臺(tái)4的上方，工作平臺(tái)4上均勻分布有多個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)5，噴頭6上固定有水平校準(zhǔn)器2，水平校準(zhǔn)器2用以測(cè)定其與校準(zhǔn)點(diǎn)5之間的垂直距離，水平校準(zhǔn)器2通過(guò)測(cè)定其固定初始點(diǎn)與各個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)5之間的相對(duì)高度位置來(lái)確定各個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)5之間的水平度。所述的水平校準(zhǔn)器2是一個(gè)距離的測(cè)量裝置，其作用在于測(cè)量水平校準(zhǔn)器本身與工作平臺(tái)上各個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離?，F(xiàn)有技術(shù)中測(cè)距的方法較多，相位法、脈沖法以及一些機(jī)械方法等等，在本實(shí)用新型中，除了一些人工測(cè)量方法除外，其余的自動(dòng)測(cè)量方法均可使用。作為優(yōu)選，本實(shí)用新型提供的實(shí)施例優(yōu)選通過(guò)噴頭帶動(dòng)水平校準(zhǔn)器的移動(dòng)，水平校準(zhǔn)器通過(guò)記錄自身的在高度方向的移動(dòng)距離來(lái)確定其與校準(zhǔn)點(diǎn)之間的高度差。綜合所有的高度差從而得到工作平臺(tái)上各個(gè)點(diǎn)之間高度差，從而確定工作平臺(tái)的水平度。通過(guò)試驗(yàn)我們確定，在個(gè)人應(yīng)用的3D打印機(jī)上，工作平臺(tái)各個(gè)點(diǎn)之間的高度差在I毫米以內(nèi)，工作平臺(tái)可以認(rèn)為是水平的，加工時(shí)的誤差時(shí)可以承受的。進(jìn)一步的，水平校準(zhǔn)器應(yīng)該通過(guò)連接線或無(wú)線通訊方式將這些檢測(cè)到的高度數(shù)據(jù)輸送給打印機(jī)的主控裝置，一方面保存為原始數(shù)據(jù)以便于為加工結(jié)果提供參考數(shù)據(jù)，另一方面為后續(xù)加工提供參數(shù)。應(yīng)用時(shí)，水平校準(zhǔn)器收到校準(zhǔn)命令之后，會(huì)依次對(duì)平臺(tái)上以九宮格樣式均勻分布的九個(gè)點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，并自動(dòng)列出當(dāng)前各點(diǎn)數(shù)值。水平校準(zhǔn)器測(cè)得的各點(diǎn)數(shù)值，需保持在誤差I(lǐng)mm之內(nèi)，若大于1mm，說(shuō)明平臺(tái)裝配精度不合要求，需重新調(diào)整。[0023]需要說(shuō)明的，本實(shí)用新型名稱中的3D打印機(jī)應(yīng)作廣義的理解，其不僅包括個(gè)人使用的小型3D打印機(jī)，也包括工業(yè)級(jí)應(yīng)用的3D打印機(jī)，俗稱快速成型機(jī)。上述工作平臺(tái)高度差I(lǐng)毫米的標(biāo)準(zhǔn)在工業(yè)級(jí)可以適當(dāng)放大。
[0024]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，如圖2所示，加工前自動(dòng)檢測(cè)噴嘴與加工平臺(tái)之間的距離。在前述水平度檢測(cè)結(jié)束后，將水平校準(zhǔn)器自噴頭上拆下，并保持噴嘴的潔凈為后續(xù)的測(cè)定做準(zhǔn)備。在工作平臺(tái)上的后方固定有一個(gè)位置傳感器，用來(lái)測(cè)試噴嘴當(dāng)前高度。工作平臺(tái)在收到噴嘴高度測(cè)試命令之后，會(huì)逐漸上升直至觸碰到噴嘴，為了防止出現(xiàn)硬性碰接，工作平臺(tái)接近噴嘴時(shí)，上升速度會(huì)變得非常緩慢，直至噴嘴觸及位置傳感器上的彈片，即測(cè)得噴嘴當(dāng)前的準(zhǔn)確高度。跟上述校準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)試一樣，此處優(yōu)選將測(cè)定數(shù)據(jù)傳送給打印機(jī)的主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)根據(jù)測(cè)得的數(shù)值，結(jié)合前述數(shù)值，可分析計(jì)算出工作平臺(tái)各處的高度差值，從而在打印過(guò)程中對(duì)噴嘴與平臺(tái)的間距做出補(bǔ)償，保證噴頭與平臺(tái)之間的合理間距。例如工作平臺(tái)某點(diǎn)的高度值略高，在該處執(zhí)行打印工作時(shí)，會(huì)依照其高出的數(shù)值，自動(dòng)控制平臺(tái)降低相應(yīng)高度；同樣，工作平臺(tái)某點(diǎn)處的高度值略低，打印至該點(diǎn)時(shí)平臺(tái)會(huì)相應(yīng)升高。作為優(yōu)選的，工作平臺(tái)的上升和下降路徑不應(yīng)是垂直的，例如A的0.2mm, B點(diǎn)0.5mm,并不意味著打印工作在A點(diǎn)和A點(diǎn)之后均為0.2mm,到B點(diǎn)突然下降補(bǔ)償0.3mm,而是在A點(diǎn)和B點(diǎn)之間緩慢的上升?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)加工的基準(zhǔn)平臺(tái)均有較高的要求，通過(guò)本實(shí)用新型提供的高度補(bǔ)償?shù)姆椒?，一些有?xì)微瑕疵的基準(zhǔn)平臺(tái)也可以滿足要求了。在這寫不平整的區(qū)域，通過(guò)上升和下降消除其缺陷即可。
[0025]根據(jù)測(cè)得的數(shù)值，系統(tǒng)可分析計(jì)算出工作平臺(tái)各處的高度差值，從而在打印過(guò)程中對(duì)噴嘴與平臺(tái)的間距做出補(bǔ)償，保證噴頭與平臺(tái)之間的合理間距(0.1mm為最佳)。例如工作平臺(tái)某點(diǎn)的高度值略高，在該處執(zhí)行打印工作時(shí)，會(huì)依照其高出的數(shù)值，自動(dòng)控制平臺(tái)降低相應(yīng)高度；同樣，平臺(tái)某點(diǎn)處的高度值略低，打印至該點(diǎn)時(shí)平臺(tái)會(huì)相應(yīng)升高。
[0026]本實(shí)用新型提供的一種自動(dòng)調(diào)平的3D打印機(jī)，作為進(jìn)一步的改進(jìn)，工作平臺(tái)內(nèi)部或底部設(shè)置一個(gè)加熱裝置，通過(guò)加熱模塊和測(cè)溫反饋模塊保持工作平臺(tái)的溫度保持在某一范圍內(nèi)。絲材在工作平臺(tái)表面堆積成型時(shí)，能夠緩慢冷卻，減小冷卻收縮，防止模型變形。由于加熱會(huì)導(dǎo)致工作平臺(tái)出現(xiàn)熱漲現(xiàn)象，因此，為了降低形變對(duì)上述兩個(gè)數(shù)值測(cè)定時(shí)的影響，工作平臺(tái)要么選擇加熱形變較小的材質(zhì)制造，要么在工作平臺(tái)加熱后進(jìn)行數(shù)值測(cè)定。
[0027]上述技術(shù)方案的描述僅體現(xiàn)了本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，而并不是無(wú)遺漏的，或者將本實(shí)用新型限于所公開的形式?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，任何人在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其他形式的技術(shù)方案，不論其在結(jié)構(gòu)或形式上作出何種變化，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)調(diào)平的3D打印機(jī)，包括底座(3)，底座上固定有移動(dòng)支架(9)，移動(dòng)支架上連接有噴頭(6)和工作平臺(tái)(4)，噴頭位于工作平臺(tái)的上方，其特征在于，工作平臺(tái)上均勻分布有多個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)(5)，噴頭上固定有水平校準(zhǔn)器(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)平的3D打印機(jī)，其特征在于，校準(zhǔn)點(diǎn)呈九宮格式分布于工作平臺(tái)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)平的3D打印機(jī)，其特征在于，水平校準(zhǔn)器吸附或粘結(jié)在噴頭上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)平的3D打印機(jī)，其特征在于，多個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)相互之間的水平高度差小于I毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)平的3D打印機(jī)，其特征在于，工作平臺(tái)上位于噴頭的噴嘴下方固定有位置傳感器(7)，加工前，位置傳感器跟隨工作平臺(tái)上升觸碰噴嘴以測(cè)定噴嘴相對(duì)于工作平臺(tái)的高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的自動(dòng)調(diào)平的3D打印機(jī)，其特征在于，工作平臺(tái)內(nèi)部或下部固定有加熱裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)調(diào)平的3D打印機(jī)，其特征在于，加熱裝置包括加熱模塊和測(cè)溫反饋系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK203650991SQ201320788360
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】唐果林, 姚立偉 申請(qǐng)人:北京太爾時(shí)代科技有限公司