一种离心力式3D打印装备制造技术

一种离心力式3D打印装备，至少包括：3D打印主体和重力补偿装置，其中，所述3D打印主体，用于实施3D打印；所述重力补偿装置，用于在实施所述3D打印的同时对离心力的大小进行实时控制，从而对打印材料进行重力补偿。本申请中的3D打印设备，打破了目前自上而下依靠重力堆叠的常规方式，采用了离心力力补偿装置，使其与重力共同配合从而达到打印材料堆叠力可调的目的，可以实现不同材料、不同密度的材料堆叠，扩展了3D打印的应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种离心力式3D打印装备
本技术属于3D打印装备领域，具体涉及一种离心力式3D打印装备。
技术介绍
随着国家战略《中国制造2025》的智能制造工程、工业4.0等概念的普及，3D打印技术正在变得越来越普及。3D打印技术最早出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物，这打印技术称为3D立体打印技术。具体来看，3D打印(英语：3DPrinting)，属于快速成形技术的一种，它是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术(即“积层造形法”)。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，特别是一些高价值应用(比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件)已经有使用这种技术打印而成的零部件，意味着“3D打印”这项技术的普及。2010年3月，一位名为恩里科·迪尼(EnricoDini)的技术家设计出了一种神奇的3D打印机，这种打印机比常规方法要快四倍，而且所使用的原料也只有原来的三分之一到二分之一，更重要的是几乎不会产生任何废弃物。这也是3D打印技术的优势之一，能够做到几乎将原料全部利用，不产生废料。与此同时，我们也发现目前传统的3D打印技术中还存在着一些缺陷：1、在现有技术中，3D打印采用“分层制造，层层叠加”的增材制造工艺，层与层之间可能存在压实不够，材料无法完全贴合的情况，很难打印出高强度的模型。2、在现有技术中，由于3D打印模型是从下往上打印，由于重力作用，下方材料受到的压力要大于上方材料受到的压力，可能会导致打印出的模型上下密度不一样。3、在现有技术中，某些3D打印材料因冷却而收缩，自身重力不能克服收缩力，导致材料变形，脱离打印平台，模型边缘卷起。4、在现有技术中，在打印模型较高层时，因为来自打印平台的热量不能达到相应的高度，材料冷却得更快，因此打印层的粘附性较低，可能会形成裂缝。5、在现有技术中，3D打印都是从下往上打印，对于有些特定模型，从上端往下端的打印或者从左/右侧向右/左侧的打印更加适合。以上问题中，国内外同行针对其中的某些个问题进行了研究，如针对问题3，国内外同行通过使用可加热的打印平台、打印平台上添加胶水、使用粘性印刷床、校准印刷床等方式进行改进，针对问题4，国内外同行有采用梯度升温、梯度降温、加装冷却风扇等方式，可以解决或部分解决问题。但以上技术手段均存在一定的局限性，适用范围窄。因此，鉴于目前在3D打印领域中还存在的一些问题，本技术对3D打印设备进行了进一步的设计和研究。
技术实现思路
针对以上现有技术中的不足，本技术提供了一种离心力式3D打印装备，通过力补偿装置很好的解决了目前3D打印领域中的一些问题，同时也拓宽了3D打印的应用领域。本技术通过下述技术方案得以解决。一种离心力式3D打印装备，至少包括：3D打印主体和重力补偿装置，其中，所述3D打印主体，用于实施3D打印；所述重力补偿装置，用于在实施所述3D打印的同时对离心力的大小进行实时控制，从而对打印材料进行重力补偿。现有技术中的3D打印设备，出料嘴都朝下，熔融的打印料依靠挤出力和重力堆叠实现3D打印，这使得打印料的堆叠力难以调整，不能根据需要通过控制堆叠力大小实现堆叠密实度的变化，使得3D打印技术在实际应用中还有些缺憾。此外，在一些高密度材料及高堆叠物件的大于过程中，也会因为大于物件堆叠质量大发生自坍塌现象，这使得3D的应用受到局限。本申请中的3D打印设备，打破了目前自上而下依靠重力堆叠的常规方式，采用了离心力力补偿装置，使其与重力共同配合从而达到打印材料堆叠力可调的目的，可以实现不同材料、不同密度的材料堆叠，扩展了3D打印的应用领域。作为优选，所述重力补偿装置为：旋转离心式重力补偿装置，所述旋转离心式重力补偿装置，用于通过旋转装置产生离心力，从而实施重力补偿，可以实现侧向打印，通过离心力补偿装置可以获得不同大小的离心力，使3D打印堆叠过程可变且可控，可以实现不同密度的堆叠。作为优选，所述旋转离心式重力补偿装置包括：旋转机构和连接杆；所述连接杆，用于连接所述3D打印主体和所述旋转机构；所述旋转机构，用于对所述3D打印主体实施旋转。该方案适用于侧边出料打印，在旋转过程中，3D打印主体获得离心力，使打印材料堆叠在外侧的打印板上。作为优选，所述旋转机构包括中心轴柱和中心轴柱旋转控制电机，所述中心轴柱旋转控制电机，用于对中心轴柱的轴旋转速度进行控制。作为优选，所述中心轴柱的轴旋转速度可调。通过调整转速，可以获得不同的离心力，使材料堆叠时受到的力不同，可以根据需要打印出不同的材料密度。作为优选，所述中心轴旋转控制电机直接设置于所述中心轴的轴向固定端，或者，所述中心轴旋转控制电机通过皮带或者齿轮带动所述中心轴，传动方便且稳定。作为优选，所述连接杆为固定式连接杆、伸缩式连接杆、折叠式连接杆、摆动式连接杆或者叉形臂式连接杆。这些连接杆的结构使其长度可调，因此可以使3D打印主体在离心旋转时具有不同的转动半径，也即可以获得不同的离心力。作为优选，所述3D打印主体包括：箱盖式密封打印腔室、抽屉式密封打印腔室，以及，胶囊组合连接式密封打印腔室中任一所述密封打印腔室。这些结构型材密闭的打印空腔，同时也方便打开进行打印物件的取拿和进行维修。作为优选，所述3D打印主体还包括角度枢纽器，所述角度枢纽器位于所述密封打印腔室的顶部，用于将垂直的所述密封打印腔室横置，因此可以改变离心力作用在打印物件上的方向，能够适应更多的3D打印情况。作为优选，所述密封打印腔室至少为2个；所述2个所述密封打印腔室对称设置于所述连接杆2端，所述连接杆的中心设置在所述中心轴柱；或者，所述2个所述密封打印腔室分别设置于长短不一的2根所述连接杆的一端，长短不一的2根所述连接杆的另一端分别高、低固连在所述中心轴柱。该结构保证旋转时的稳定性，同时可以同时进行多个3D打印，提高打印效率。作为优选，还包括：打印控制计算机，所述打印控制计算机，用于控制所述离心力式3D打印装备的打印顺序、所述离心力大小、连接杆的长度、中心轴柱的旋转速度、打印进度、打印精度、打印间隔、打印密度、打印形状和/或所述密封打印腔室的横置角度。作为优选，所述打印控制计算机进一步包括：CPU、GPU、MEM、HDD、I/O设备和通讯芯片以上的本技术中的3D打印设备，通过向侧部的力补偿装置，改变了目前依靠重力自上而下的3D打印方式，实现了侧向3D打印，拓宽了3D打印技术的应用领域，同时通过对补偿力大小的控制和调整，实现了不同堆叠密度的打印，可以打印具有不同密度层级分布的物件；同时技术中的3D打印设备也避免了打印物件自坍塌、裂纹等现象的发生。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离心力式3D打印装备，其特征在于，至少包括：3D打印主体和重力补偿装置，其中，所述3D打印主体，用于实施3D打印；所述重力补偿装置，用于在实施所述3D打印的同时对离心力的大小进行实时控制，从而对打印材料进行重力补偿；/n所述3D打印主体包括：箱盖式密封打印腔室、抽屉式密封打印腔室，以及，胶囊组合连接式密封打印腔室中任一所述密封打印腔室；所述3D打印主体还包括角度枢纽器，所述角度枢纽器位于所述密封打印腔室的顶部，用于将垂直的所述密封打印腔室横置。/n

【技术特征摘要】
1.一种离心力式3D打印装备，其特征在于，至少包括：3D打印主体和重力补偿装置，其中，所述3D打印主体，用于实施3D打印；所述重力补偿装置，用于在实施所述3D打印的同时对离心力的大小进行实时控制，从而对打印材料进行重力补偿；
所述3D打印主体包括：箱盖式密封打印腔室、抽屉式密封打印腔室，以及，胶囊组合连接式密封打印腔室中任一所述密封打印腔室；所述3D打印主体还包括角度枢纽器，所述角度枢纽器位于所述密封打印腔室的顶部，用于将垂直的所述密封打印腔室横置。


2.如权利要求1所述的一种离心力式3D打印装备，其特征在于，所述重力补偿装置为：旋转离心式重力补偿装置，所述旋转离心式重力补偿装置，用于通过旋转装置产生离心力，从而实施重力补偿。


3.如权利要求2所述的一种离心力式3D打印装备，其特征在于，所述旋转离心式重力补偿装置包括：旋转机构和连接杆；所述连接杆，用于连接所述3D打印主体和所述旋转机构；所述旋转机构，用于对所述3D打印主体实施旋转。


4.如权利要求3所述的一种离心力式3D打印装备，其特征在于，所述旋转机构包括中心轴柱和中心轴柱旋转控制电机，...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：上海萃钛智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31