[發明專利]一種三維打印裝置及其打印平臺系統

有效

• 申請號: 201710897528.7
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107901413B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 徐敬華;陳前勇;張樹有;譚建榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B29C64/245
• 分類號: B29C64/245;B29C64/227;B29C64/393;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 何彬

本發明涉及一種三維打印裝置及其打印平臺系統，屬于快速成型技術領域。三維打印裝置包括控制單元、機架及安裝在機架上且受控制單元控制的打印頭及打印平臺系統，打印平臺系統包括安裝座、驅動系統及打印平臺，打印頭相對安裝座可做三維空間移動；驅動系統包括通過轉軸安裝在安裝座上的轉臺，驅動轉臺繞轉軸轉動的旋轉驅動器，可沿橫向滑動地安裝在轉臺上的滑臺，及驅動滑臺在橫向上做二維平面移動的橫向驅動器；打印平臺通過用于調整打印平臺姿態的調姿機構安裝在滑臺上。通過在三維打印裝置中設置上述打印平臺系統，可有效地提高三曲形件的打印質量，其可廣泛地應用于快速成形制造領域。

技術領域

本發明涉及快速成型技術領域，具體地說，涉及一種能有效地提高曲形件打印質量的三維打印裝置及用于構建該三維打印裝置的打印平臺系統。

背景技術

三維打印技術以產品的數字模型為基礎，通過對數字模型進行切片分層，及依據切片分層結果逐層疊加材料的方法來成形出三維物體，即目標產品。相比于傳統制造模式，三維打印可以成形出復雜度更高的產品。

現有三維打印裝置以相互正交的X-Y-Z三軸驅動為主，對于數字模型每層切片層根據該切片層求取近似輪廓，利用打印頭在X-Y方向上的平動實現輪廓以及內部支撐的打印。對于內外表面具有曲面或曲線外形特征的曲形件，在打印其曲形結構邊界時，由于打印控制方法本身采用直線逼近方法，盡管打印步長可以設置得很小，但與原設計模型間仍存有一定誤差。

此外，由于設置了初始位置之后不能更改，在高度方向上會出現一定厚度的“階梯效應”，導致曲形件的三維打印精度難以顯著提升。

發明內容

本發明的目的是提供一種三維打印裝置，以提高曲形件的打印質量；

本發明的另一目的是提供一種用于構建上述三維打印裝置的打印平臺系統。

為了實現上述目的，本發明提供的三維打印裝置包括控制單元、機架及安裝在機架上且受控制單元控制的打印頭及打印平臺系統，打印平臺系統包括安裝座、驅動系統及打印平臺，打印頭相對安裝座可做三維空間移動；驅動系統包括通過轉軸安裝在安裝座上的轉臺，驅動轉臺繞轉軸轉動的旋轉驅動器，可沿橫向滑動地安裝在轉臺上的滑臺，及驅動滑臺在橫向上做二維平面移動的橫向驅動器；打印平臺通過調姿機構安裝在滑臺上，調姿機構用于調整打印平臺的姿態。

在打印過程中，通過結合打印平臺轉動運動與橫向上的二維平面移動及打印頭相對安裝座在橫向上的移動，以使從打印頭擠出的成型材料在打印平臺上成型各種曲形結構，以可更好地打印出質量更高的曲形件。此外，通過調姿機構調整打印平臺的姿態以匹配三維模型的切片層高度方向，有效地減少打印出的三維物體上出現“階梯效應”，進一步提高曲形件的打印質量；且可調整打印平臺的支撐方向，以改變三維物體上的打印方向，有效地減少部分結構由于在固定方向上打印而需打印支撐結構的問題，以減少成型材料的消耗量及提高三維物體表面的平整度。

一個具體的方案為旋轉驅動器包括固設在安裝座上的伺服電機，與伺服電機的轉子軸傳動連接的主動錐齒輪，及套裝在轉軸上且與主動錐齒輪配合傳動的從動錐齒輪；從動錐齒輪與安裝座間安裝有推力球軸承，轉臺固設在從動錐齒輪上，主動錐齒輪與從動錐齒輪的傳動比大于1。采用該結構的旋轉驅動器，可有效地提高旋轉驅動的平穩性。

另一個具體的方案為橫向驅動器包括輸出第一橫向位移的第一直線位移輸出裝置及輸出第二橫向位移的第二直線位移輸出裝置，第一橫向位移與第二橫向位移相正交，第一直線位移輸出裝置的定子安裝在轉臺上，第二直線位移輸出裝置的定子安裝在第一直線位移輸出裝置的動子上，第二直線位移輸出裝置的動子構成滑臺。