[發明專利]橫向3D打印機

在審

• 申請號: 201810241780.7
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108381906A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 王罡;蔡樹濤;呂昊屹;陳俊廷;鄭天棋
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B29C64/112
• 分類號: B29C64/112;B29C64/118;B29C64/20;B29C64/227;B33Y30/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本發明公開一種橫向3D打印機，所述橫向3D打印機包括打印頭、引子及驅動系統，所述引子用于承接所述打印頭打印的片層；驅動系統，所述驅動系統分別與所述打印頭、所述引子相連，所述驅動系統可驅動所述打印頭沿Y軸和Z軸方向分別運動，所述驅動系統可驅動所述引子沿X軸方向運動，所述X軸、所述Y軸、所述Z軸構成笛卡爾坐標系，其中，所述引子以設定長度為單位移動，所述設定長度等于所述打印頭單次打印的片層厚度。根據本發明實施例的橫向3D打印機能夠打印的工件的長、寬、高尺寸中的一個不受打印框架的影響，打印的工件更加多樣化。

技術領域

本發明涉及先進增材制造領域，尤其涉及一種橫向3D打印機。

背景技術

現有3D打印機通常采用豎直打印機構來進行工件的打印。加熱噴頭根據工件的水平截面輪廓信息，作X-Y平面上的運動，熱塑性絲狀材料由擠絲機構傳送至熱熔噴頭，并在熱熔噴頭中加熱至融化，隨著后面的絲擠入，融化的耗材涂覆在打印機底板平臺上，冷卻后形成一層薄片。一層截面完成后，底板平臺下降一個薄片的高度，再進行下一層的融化和覆蓋，如此循環往復，最終打印出完整工件。

傳統豎直式打印的3D打印機打印出的工件尺寸會受到打印機本身框架尺寸的約束。豎直式打印機在打印時，打印底板的大小決定了工件最大的截面大小，從而限制了工件的長、寬尺寸。豎直打印的打印噴頭需要在一個平行于X-Y平面的平臺上運動，這就需要一組豎直的支撐框架來支撐打印噴頭在打印平面運動，因此工件的高度受限于支撐打印噴頭的豎直框架。綜上所述，打印出的工件尺寸無法超過3D打印機框架的尺寸。在長度和高度的限制下，豎直式打印機適合于打印尺寸較為規整(長、寬、高較為接近的工件)，而在打印桁架等細長型的工件時，就需要延長豎直支撐框架的高度，當框架延長至一定高度后，會使得3D打印機的重心位置提升，降低打印時的穩定性，皮帶帶動打印頭高速運動時產生的震動對工件的影響會放大，從而降低打印精度和工件直線度。因此豎直打印機由于底板和框架的約束，難以實現一臺打印機完成不同形狀、高寬比不同的工件的多樣化打印任務。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種橫向3D打印機，所述橫向3D打印機能夠打印的工件的長、寬、高尺寸中的一個不受打印框架的影響。

根據本發明實施例的橫向3D打印機，包括：打印頭；引子，所述引子用于承接所述打印頭打印的片層；驅動系統，所述驅動系統分別與所述打印頭、所述引子相連，所述驅動系統可驅動所述打印頭沿Y軸和Z軸方向分別運動，所述驅動系統可驅動所述引子沿X軸方向運動，所述X軸、所述Y軸、所述Z軸構成笛卡爾坐標系，其中，所述引子以設定長度為單位移動，所述設定長度等于所述打印頭單次打印的片層厚度。

根據本發明實施例的橫向3D打印機，由于打印頭可沿Y軸和Z軸分別運動，而承接打印頭打印片層的引子可以沿X軸方向運動，因此橫向3D打印機能夠打印的工件的長、寬、高尺寸中的一個不受打印框架的影響，打印的工件更加多樣化。

在一些實施例中，所述驅動系統包括：Z軸支撐梁；Z軸滑塊，所述Z軸滑塊可相對所述Z軸支撐梁滑動，所述Z軸滑塊上安裝有所述打印頭。

具體地，所述驅動系統還包括：Z軸絲杠，所述Z軸絲杠設在所述Z軸支撐梁上，所述Z軸絲杠與所述Z軸滑塊相連；Z軸驅動電機，所述Z軸驅動電機驅動所述Z軸絲杠旋轉以使所述Z軸滑塊相對所述Z軸支撐梁滑動。

在一些實施例中，所述驅動系統包括：Y軸支撐梁；Y軸滑塊，所述Y軸滑塊可相對所述Y軸支撐梁滑動，所述Y軸滑塊的平臺上安裝有所述Z軸支撐梁。

具體地，所述驅動系統還包括：Y軸絲杠，所述Y軸絲杠連接在所述Y軸支撐梁上，所述Y軸絲杠與所述Y軸滑塊相連；Y軸驅動電機，所述Y軸驅動電機驅動所述Y軸絲杠旋轉以使所述Y軸滑塊相對所述Y軸支撐梁滑動。