[實用新型]一種三角洲式五自由度3D打印機

有效

• 申請號: 201821655704.2
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN208978273U
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 曲興田;王學旭;孫慧超;張昆;王宏一;閆龍威;郭思廷;李金來;王鑫;劉博文;田農
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B29C64/20
• 分類號: B29C64/20;B29C64/205;B29C64/245;B29C64/232;B29C64/236;B29C64/393;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 李泉宏

本實用新型提出了一種三角洲式五自由度3D打印機，屬于數字化加工技術領域。用于解決工件設計工程中懸臂以及空心結構造成的重力限制問題，并且可以直接打印自由曲面結構，提高打印件的質量以及3D打印的效率。本實用新型由噴頭運動機構采用三組并聯桿機構在步進電機和同步帶作用下形成XYZ三個方向的運動，同時打印平臺運動機構為打印平臺提供了繞X軸和/或Y軸翻轉的運動，形成具有五個自由度的，打印過程中可以通過控制平臺傾斜從而達到減少或消除某些設計工件內對于加工過程中不利于后期處理的支撐材料或者支撐結構，提高了打印精度和打印效率。

技術領域

本發明屬于數字化加工技術領域。

背景技術

3D打印是一種以數字化三維模型為基礎，通過對數字化三維模型進行切片處理，利用熔融沉積擠出技術、激光燒結技術或者光固化燒結技術逐層打印的方式來完成實物物體的制作。

當前現有的3D打印機，為了克服重力影響，在對有懸臂以及空腔的部件進行打印時都需要用光敏樹脂材料或特殊材質進行支撐處理。所以一些有懸臂以及中空的結構又不允許添加內部支撐結構的打印件用3D打印就無法制作。對于曲面結構試件進行3D打印制造，當前3D打印機打印曲面過程十分繁瑣，需要將打印模型擺放特殊位置、將已打印件傾斜或者增加支撐結構。

發明內容

本發明提出了一種三角洲式五自由度3D打印機，用于解決工件設計工程中懸臂以及空心結構造成的重力限制問題，并且可以直接打印自由曲面結構，提高打印件的質量以及3D打印的效率。

所述的三角洲式五自由度3D打印機，主要包括：機體框架、打印平臺運動機構、噴頭運動機構、噴頭6和打印平臺5；

所述機體框架結構由光杠14、鋁型材支架15、鋁型材18和基座19共同組成；所述基座19和鋁型材支架15組成三棱柱形機體框架，其中，基座19的數量為六個，分別位于機體框架上下底面兩個三角形的頂點，下底面三個基座19與鋁型材18連接構成三角形底座，上底面三個基座19與鋁型材18連接構成三角形頂部；三角形頂部和三角形底座的基座19相互對應，上下兩個基座19之間通過鋁型材支架15連接固定；所述光杠14的數量有六條，光杠14固定于上下兩個基座19之間，并平行于豎直的鋁型材支架15，每根鋁型材支架15兩側均固定有一條光杠14；

所述的打印平臺運動機構主要由工作平臺支撐桿20、電推桿、虎克鉸4和打印平臺底座17組成；打印平臺5通過虎克鉸4固定在工作平臺支撐桿20上，在打印平臺5的X軸和Y軸方向（打印平面的XY軸方向：打印機打印平臺5在初始位置為水平，與地面平行，Y軸為底座三角形的一條高的方向，取三角形的重心為坐標原點O，則過坐標原點O與Y軸垂直的方向為X軸方向）邊緣分別通過虎克鉸4連接了電推桿，兩組電推桿分別沿X軸和Y軸方向，并且與Z軸方向傾斜安裝在打印平臺底座17和打印平臺5之間，電推桿下部與打印平臺底座17之間通過球較21連接；

所述的電推桿由步進電機Ⅰ1、推桿筒2、推桿3組成，步進電機Ⅰ1為電推桿結構提供動力，使推桿3在推桿筒2中做直線運動，X軸方向電推桿的伸縮往復運動，在虎克鉸4和打印平臺5連接的虎克鉸的共同約束作用下，可以轉化成打印平臺5圍繞Y軸轉動；Y軸方向電推桿的伸縮往復運動，在虎克鉸4和打印平臺5連接的虎克鉸的共同約束作用下，可以轉化成打印平臺5圍繞X軸轉動。