[發(fā)明專利]一種大尺寸熔融沉積3D打印機調(diào)平裝置及其調(diào)平方法

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• 申請日: 2015-01-21
• 公開（公告）號: CN104626582A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓加軍;李豹;章贛陽;勞長石
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳長朗三維科技有限公司
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及較大尺寸3D打印技術(shù)，尤其涉及熔融沉積方式的3D打印機水平調(diào)整裝置。

【背景技術(shù)】

3D打印技術(shù)，亦可稱為增材制造技術(shù)，通過自動化數(shù)控逐層材料累積的過程實現(xiàn)三維模型的打印。相對于傳統(tǒng)的加工技術(shù)而言，3D打印技術(shù)不需要另行制作模具，直接加工出成品。并且突破了傳統(tǒng)加工技術(shù)制造零件的復(fù)雜程度，解耦了制造成本與零件復(fù)雜程度之間的正相關(guān)關(guān)系，即制造成本不會隨著零件的復(fù)雜程度變高而大幅攀升。因此，3D打印技術(shù)能夠降低企業(yè)的研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期，縮短產(chǎn)品更新周期。

此外，3D打印技術(shù)促進面向功能設(shè)計的新時代，并滿足日益增長的個性化需求。在未來，3D打印技術(shù)將成為第三次工業(yè)革命的重要工具，也將有助于企業(yè)提升產(chǎn)品競爭力。

目前，3D打印技術(shù)按照成型原理可以分為：熔融沉積、噴墨粘結(jié)、選區(qū)激光燒結(jié)、選區(qū)激光熔化等。噴墨粘結(jié)技術(shù)是通過噴射粘結(jié)劑將粉末顆粒粘結(jié)連接在一起；其優(yōu)點是成型速度較快，缺點是粘結(jié)作用力不大，制造零件的力學(xué)性能不高。選區(qū)激光燒結(jié)與選區(qū)激光熔化設(shè)備能夠成型塑料、覆膜砂、金屬等材料，力學(xué)性能較高，經(jīng)熱處理后金屬件的性能與鍛件相當(dāng)，但這兩種技術(shù)都需要配置價格昂貴的激光器，且粉末材料的價格也比傳統(tǒng)材料高出許多倍，因此該項技術(shù)應(yīng)用成本較高。

熔融沉積技術(shù)通過加熱將線材熔化，同時噴頭按照生成的代碼在打印平臺上運動，將熔化的材料按照預(yù)設(shè)方式涂覆在打印平臺上，冷卻后形成二維截面，之后打印平臺下降一定層厚，噴頭在第一層的基礎(chǔ)上成型第二層截面，如此反復(fù)，直至成型整個三維模型。熔融沉積技術(shù)適用于PLA、ABS、HIPS、PC等工程上常用的塑料，以及柔性、導(dǎo)電、碳纖維增強復(fù)合線材等。由于采用加熱熔化的方式，該設(shè)備的價格便宜，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于教學(xué)、玩具、家電、汽車以及軍工行業(yè)。

但目前熔融沉積3D打印機在成型大尺寸零件時存在著大尺寸打印平臺調(diào)平困難的問題，對于尺寸在500mm*500mm以上尺寸的打印平臺，都存在著整個平臺面難以保持在同一個水平面的問題?，F(xiàn)在行業(yè)內(nèi)仍然采用人工調(diào)平的方式，不僅費時麻煩而且調(diào)平精度有限，不能保證打印噴頭跟整個打印平臺之間的間距都保持較高一致性范圍內(nèi)。這樣就會導(dǎo)致打印噴頭在某些打印層之間或底層與打印平臺之間間距過大，打印后的粘合力度不夠。

眾所周知，材料在凝固的過程中產(chǎn)生應(yīng)力，特別是大尺寸的零件在成型過程中難免會存在較大的應(yīng)力，因此模型與打印平臺或打印層之間粘結(jié)不足的地方會脫離導(dǎo)致整個打印過程失敗，既浪費材料、能源也耗費大量的寶貴時間，帶來整個生產(chǎn)成本的上漲。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明針對以上問題提出了一種針對大尺寸打印平臺進行調(diào)平的裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，能夠保證整個打印平臺的平整度，保障打印過程順利完成。

本發(fā)明所述涉及大尺寸熔融沉積3D打印機調(diào)平裝置，該調(diào)平裝置包括底座、多個單元平臺、測距傳感器、處理器、升降調(diào)整機構(gòu)，在底座上設(shè)有多個單元平臺，每個單元平臺通過升降調(diào)整機構(gòu)安裝固定在底座上，在單元平臺的邊緣設(shè)有活動拼接結(jié)構(gòu)，相鄰的單元平臺通過活動拼接結(jié)構(gòu)扣合；而在單元平臺上方設(shè)有可移動的測距傳感器，該測距傳感器與處理器的信號輸入端信號連接，而該處理器的輸出端控制升降調(diào)整機構(gòu)；

在單元平臺下方設(shè)有至少三個升降調(diào)整機構(gòu)，該三個升降調(diào)整機構(gòu)不處于同一條直線上。

該三個升降調(diào)整機構(gòu)處于單元平面中任意一個等邊三角形的三個頂點的位置上。

該升降調(diào)整機構(gòu)為電機升降機構(gòu)，該電機升降機構(gòu)包括螺紋軸電機和彈簧，該螺紋軸電機受處理器驅(qū)動，螺紋軸電機的螺紋軸連接到單元平面之下，而彈簧套在螺紋軸上卡在單元平面和電機之間。

該升降調(diào)整機構(gòu)為液壓升降機構(gòu)，該液壓升降機構(gòu)的液壓桿連接到單元平面之下，液壓升降機構(gòu)受處理器驅(qū)動。

該活動拼接結(jié)構(gòu)為凹凸插槽拼接結(jié)構(gòu)，凹凸拼接頭為圓弧形、T字形或者梯形。

一種大尺寸熔融沉積3D打印機調(diào)平裝置的調(diào)平方法，其特征在于，該調(diào)平方法包括以下步驟：將多個單元平臺通過活動拼接結(jié)構(gòu)拼接為一個大的打印平臺，架設(shè)在底座上；在單元平臺上方的測距傳感器移動到升降調(diào)整機構(gòu)的正上方，測距并與處理器中預(yù)設(shè)間距進行對比，當(dāng)實際距離與預(yù)設(shè)間距不符時，驅(qū)動升降調(diào)整機構(gòu)調(diào)整，直到兩個數(shù)值相符；測距傳感器移動到下一個升降調(diào)整機構(gòu)進行上述測距和調(diào)節(jié)。

該大尺寸熔融沉積3D打印機調(diào)平裝置的調(diào)平方法，其特征在于，該升降調(diào)整機構(gòu)為三點定位，對單元平臺的測距和高度調(diào)整也是通過三個點依次進行。