[實用新型]一種金屬3D打印機的多維度打印平臺

有效

• 申請號: 201820102913.8
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN208853709U
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 王迪;肖世雄;周權;楊永強;林康杰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡克永

本實用新型公開了一種金屬3D打印機的多維度打印平臺；打印平臺系統包括一打印平臺、支撐在打印平臺底面的結構相同的三組并聯的絲桿；三組并聯的絲桿的端部分別與打印平臺的底面通過萬向關節機構連接；該三組并聯的絲桿分別以打印平臺的中心為中心點，呈等邊三角形分布，構成ABC三個支點支撐一個平面；該三組并聯的絲桿在Z軸方向的運動行程，由各自獨立的步進電機根據脈沖信號控制，以改變各并聯的絲桿在Z軸方向的行程長度，完成打印平臺相對于水平面高度及角度的多維調節，從而實現對多維度旋轉平臺的精確控制。當各電機的脈沖信號同步時，平臺實現垂直升降運動；當各電機的脈沖信號不同步時，平臺便可實現多維度旋轉。

技術領域

本實用新型涉及3D打印機打印平臺，尤其涉及一種金屬3D打印機的多維度打印平臺。

背景技術

3D打印技術，屬于快速成形技術的一種，它是一種數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層堆疊累積的方式來構造物體的技術。3D打印技術已被廣泛地應用于模具制造、工業設計等領域，而且正逐漸向航空航天，牙科和醫療等高尖端鄰域發展，發展速度十分迅猛。

3D打印技術最突出的優點是無需機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產品的研制周期，提高生產率和降低生產成本。但是傳統的3D打印機結構(由水平運動的X、Y 軸和垂直升降的Z軸組成)并不靈活，無法支持各種復雜的模型的打印；并且在打印某些懸空或者懸角較大的模型時，會大大降低打印成功率；大量的打印支撐也在一定程度上限制了打印模型的精度和美觀。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種金屬 3D打印機的多維度打印平臺。采用三根并聯絲桿控制打印平臺的升降，旋轉和傾斜的多維調節，實現五軸金屬3D打印，避免復雜金屬3D打印零件添加大量支撐結構，以此來提高金屬3D打印機的打印能力、打印質量和打印成功率。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種金屬3D打印機的多維度打印平臺，包括密封打印倉及其內的激光打印系統、打印平臺系統；所述打印平臺系統包括一打印平臺1、支撐在打印平臺1底面的結構相同的三組并聯的絲桿2；

三組并聯的絲桿2的端部分別與打印平臺1的底面通過萬向關節機構3 連接；

該三組并聯的絲桿2分別以打印平臺1的中心為中心點，呈等邊三角形分布，構成A、B、C三個支點支撐一個平面；

該三組并聯的絲桿2在Z軸方向的運動行程，由各自獨立的步進電機5 根據脈沖信號控制，以改變各并聯的絲桿2在Z軸方向的行程長度，進而實現打印平臺1相對于水平面高度及角度的多維調節。

所述密封打印倉內有一隔板7，該三組并聯的絲桿2的絲桿螺母4固定在隔板7上，步進電機5的轉軸連接在隔板7下方絲桿2的末端，步進電機5 本體固定在密封打印倉底部；通過改變各絲桿2的萬向關節機構3在隔板7 上方的高度差，使打印平臺1作出相應的升降，旋轉和傾斜等多維度運動。

當打印平臺1中心點的高度不變，相應地上升或降低三個萬向關節機構3 的高度位置，實現以打印平臺1所在平面上任一穿過中心點的直線為旋轉軸的旋轉運動；

旋轉角度θ，指旋轉后打印平臺1所在平面與水平面的夾角；

旋轉角度θ與三個萬向關節機構3的高度變化關系為：

△A＝√3a/3cos(60°-α)tanθ

△B＝-√3a/3cos(90°-α)tanθ

△C＝-√3a/3cos(120°-α)tanθ。

一種金屬3D打印機的多維度打印平臺調平方法，包括激光打印頭歸位步驟，所述調平方法通過下述步驟實現：