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专利号: 2018111746061
申请人: 昆明学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 塑料的加工;一般处于塑性状态物质的加工
更新日期:2025-12-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.无需支撑的3D打印装置,其特征在于,该装置底部为矩形结构,矩形结构的四个角通过L形连接件(13),各固定有一个立柱,立柱上端装有立柱保护套(7),立柱a(1)与立柱d(4)中间连接有滑动丝杠b(24),立柱d(4)外侧固定连接材料丝轮(19),立柱b(2)与立柱c(3)中间设置有滑动丝杠a(9),立柱b(2)上与滑动丝杠a(9)相对的一侧设置有伺服电机a(10),滑动丝杠a(9)和滑动丝杠b(24)平行,且平行于矩形结构;滑动丝杠a(9)上移动连接有移动滑块c(29),滑动丝杠b(24)上移动连接有移动滑块b(21),移动滑块c(29)和移动滑块b(21)间通过滑动丝杠c(25)连接,还设置有传送带(17),移动滑块b(21)外侧还设有传送带带轮柱(171),移动滑块c(29)外侧装有伺服电机支撑架(16)和伺服电机b(30),其中滑动丝杠c(25)与传送带(17)平行,且平行于矩形结构;

所述滑动丝杠c(25)和传送带(17)上套有滑块,滑块一侧带有热源端部件(20),热源端部件(20)与材料丝(23)的一端连接,材料丝(23)的另一端缠绕在材料丝轮(19)上,热源端部件(20)熔化材料丝(23)后,利用3D打印喷头(18)喷涂于第二工作台(15)上,3D打印喷头(18)连接在热源端部件(20)的下方;滑块的另一侧依次装有电机箱(27)和表面加热装置(22),电机箱(27)为表面加热装置(22)提供热源;表面加热装置(22)的加热线圈(223),通过连接在电源端口(222)上的电源线(221),连接电机箱(27)进行加热;

所述立柱a(1)与立柱b(2)中间设置有滑块导轨a(5),滑块导轨a(5)顶端设有支柱盖帽(8),立柱c(3)与立柱d(4)中间设置有滑块导轨b(6),滑块导轨a(5)与滑块导轨b(6)平行于立柱方向,滑块导轨a(5)与滑块导轨b(6)内各设置有一个移动滑块a(11),两个移动滑块a(11)中间连接有工作台导杆(12),工作台导杆(12)平行于矩形结构,第一工作台(14)转动连接在工作台导杆(12)上,第二工作台(15)转动连接在第一工作台(14)上,第一工作台(14)与第二工作台(15)的连接处一侧用端帽(28)固定,另一侧设置有伺服电机d(32);滑块导轨b(6)顶端固定有支撑架(26),支撑架(26)上装有伺服电机c(31),工作台导杆(12)、第一工作台(14)连接处与第一工作台(14)、第二工作台(15)连接处垂直相交。

2.根据权利要求1所述的无需支撑的3D打印装置,其特征在于,所述3D打印喷头(18)可以在二维平面内移动,以立柱d(4)与矩形结构交点为原点,立柱d(4)为Z轴,立柱d(4)→立柱c(3)方向为Y轴,立柱d(4)→立柱a(1)方向为X轴,滑块带动热源端部件(20)和3D打印喷头(18)在滑动丝杠c(25)上沿Y轴方向移动,移动滑块b(21)间接带动热源端部件(20)和3D打印喷头(18)在滑动丝杠a(9)和滑动丝杠b(24)上沿X轴移动,与滑动丝杠a(9)相对的立柱b(2)一侧连接有伺服电机a(10)。

3.根据权利要求1所述的无需支撑的3D打印装置,其特征在于,所述伺服电机a(10)、伺服电机b(30)、伺服电机c(31)和伺服电机d(32)由电路控制,其中主控制器(36)选用的是型号为AT89C51的微处理器,主控制器(36)与上拉电阻(34)、LCD显示器(33)相连,主控制器(36)的P2口与多个按键(37)一一连接,按键(37)用于控制伺服电机a(10)、伺服电机b(30)、伺服电机c(31)和伺服电机d(32)的开启与关闭,主控制器(36)、锁存器(35)和集成电路芯片(38)形成闭路,集成电路芯片(38)选用的型号为8255A,8255A芯片的PA口、PB0~PB3口与译码器(40)的A、B、C口连接,译码器(40)的输出与驱动器(41)的输入连接,驱动器(41)控制伺服电机a(10)、伺服电机b(30)、伺服电机c(31)和伺服电机d(32),调整第二工作台(15)、

3D打印喷头(18)和表面加热装置(22)的位置与角度,数字温度传感器(39)用于控制表面加热装置(22)的温度。

4.根据权利要求3所述的无需支撑的3D打印装置,其特征在于,所述LCD显示器(33)的型号为LM016L,上拉电阻(34)的型号为RESPACK-8,锁存器(35)的型号为74LS373,数字温度传感器(39)的型号为DS18B20,驱动器(41)的型号为ULN2003A,译码器(40)的型号为

74LS138。

5.如权利要求1~4任一项所述的无需支撑的3D打印装置的打印方法,其特征在于,具体按照以下步骤进行:

步骤1:3D打印软件读取需要打印零件的STL模型,遍历组成零件的所有三角形面片;

步骤2:以水平方向为初始分层方向,通过水平平面与零件STL数据模型求交的方法,求取零件的各层打印轮廓,通过前后两层轮廓的对比判断零件是否有悬臂结构;

步骤3:开启伺服电机a(10)、伺服电机b(30)、伺服电机c(31)、伺服电机d(32)及热源端部件(20),控制第二工作台(15)和3D打印喷头(18)的相对位置与移动,热源端部件(20)加热熔化材料丝(23),将悬臂结构暂时搁置,先将能以水平分层形式直接堆叠成型的部分打印出来;

步骤4:旋转第一工作台(14)和第二工作台(15),调整第二工作台(15)到垂直于悬臂结构的位置,用水平平面将悬臂结构分层并求取轮廓线,再逐层打印,自下而上堆积形成悬臂结构,重复步骤4至零件打印完成。

6.根据权利要求5所述的无需支撑的3D打印装置,其特征在于,所述步骤3中材料丝(23)是塑料丝或是尼龙丝。

7.根据权利要求5所述的无需支撑的3D打印装置,其特征在于,所述步骤3中热源端部件(20)的加热温度低于300℃。