一种3D打印装置的制作方法

一种3d打印装置
技术领域
1.本发明涉及3d打印技术领域，尤其涉及一种小型3d打印装置。


背景技术：

2.3d打印机，英文“3dprinters”,3d打印这个名称是近年来该产品针对民用市场而出现的一个新词，是通俗叫法，其实在专业领域它有其它学术名称“快速成形技术”(及“快速原型制造技术”、“增量制造技术”、“增材制造技术”)。但是，现有的3d打印设备一般用于高精度、工业级打印，而对于普通家用及简单商用具有成本高的弊端。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种3d打印装置，用于解决现有3d打印设备民用时成本高的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.本发明的实施例提供了一种3d打印装置，其包括：壳体，连接于所述壳体外的放料组件，设置于所述壳体内的打印头支撑组件，连接于所述打印头支撑组件上的打印头以及连接于所述放料组件的耗材用尽预警组件；其中，所述放料组件用于负载耗材并按需放料，所述打印头支撑组件用于支撑和简易更换所述打印头，所述耗材用尽预警组件用于监测所述放料组件上的耗材余量情况。
6.其中，所述壳体包括：上壳体和底座，所述底座连接于所述上壳体的底部，所述上壳体上还设有开合门，所述底座内还设有一电动门锁，所述电动门锁用于控制所述开合门的开合。
7.其中，所述电动门锁包括：驱动装置、门栓以及位置检测装置，其中，所述驱动装置用于驱动所述门栓伸缩动作，所述位置检测装置用于检测所述门栓移动位置，所述驱动装置根据所述位置检测装置检测信号控制所述门栓伸缩动作。
8.其中，所述驱动装置包括驱动电机以及受控于所述驱动电机转动的螺杆，所述门栓包括一螺纹孔，所述螺杆螺接于所述螺纹孔内。
9.其中，所述打印头支撑组件包括：连接件、夹紧件和固定块，所述连接件上设有插装打印头的插孔，所述夹紧件上设有夹口，所述固定块连接于所述连接件上，所述夹紧件可拆式连接于所述连接件，且所述夹口和所述固定块紧靠于打印头的侧壁以致将打印头支撑固定。
10.其中，所述连接件上还设有电路板，所述电路板电连接于打印头，所述电路板上设有电连接触片，所述连接件上还设有一支撑组件，所述支撑组件包括控制电路板，所述控制电路板上设有电连接弹片，所述电连接弹片弹性抵接于所述电连接触片。
11.其中，还包括送风扇，所述送风扇连接于所述就夹紧件上，所述送风扇出风口朝向打印头的发热部位，所述送风扇与竖直方向呈一夹角设置，以致送风扇的风向向打印头的出料口偏移。
12.其中，所述耗材用尽预警组件包括：升降板、弹性伸缩组件以及位置检测机构；所述弹性伸缩组件连接于所述升降板，所述位置检测机构用于检测所述升降板的位置信息，用于3d打印的来料负载于所述升降板，当来料耗尽或即将耗尽时，所述升降板上升以致所述位置检测机构检测到预警信号停机或报警。
13.其中，所述打印头包括：喷头、发热丝以及隔热导管，所述隔热导管连接于所述喷头后端，所述发热丝环绕于所述喷头侧壁外部。
14.其中，所述发热丝包括：柱状发热丝网以及连接于所述柱状发热丝网上的导线抽头，所述柱状发热丝网环绕于所述喷头侧壁外部。
15.本发明的3d打印装置，其通过简化设计，降低了设备成本，并通过可简易拆装的打印头支撑组件实现了打印头的便捷更换，其通过耗材用尽预警组件实现了简单可靠的耗材使用监测，其整体结构简单，简单易用，适合普通家用或简单商用。
16.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。
附图说明
17.图1为本发明实施例的3d打印装置的整体结构示意图。
18.图2为本发明实施例的3d打印装置的另一角度整体结构示意图。
19.图3为本发明实施例的3d打印装置的去掉上壳体部分的结构是示意图。
20.图4为本发明实施例的3d打印装置的去掉上壳体和底座底盖部分结构示意图。
21.图5为本发明实施例的3d打印装置的耗材用尽预警组件与上壳体连接状态示意图。
22.图6为本发明实施例的3d打印装置的放料组件与耗材用尽预警组件连接状态示意图。
23.图7为本发明实施例的3d打印装置的放料组件部分结构示意图。
24.图8为本发明实施例的3d打印装置的耗材用尽预警组件部分结构示意图。
25.图9为本发明实施例的3d打印装置的升降组件部分结构示意图。
26.图10为本发明实施例的3d打印装置的支撑机构的整体结构示意图。
27.图11为本发明实施例的3d打印装置的支撑机构的去掉外壳部分结构示意图。
28.图12为本发明实施例的3d打印装置的支撑机构的分解示意图。
29.图13为本发明实施例的3d打印装置的支撑机构的爆炸图。
30.图14为本发明实施例的3d打印装置的打印头的整体结构示意图。
31.图15为本发明实施例的3d打印装置的打印头的另一角度整体结构示意图。
32.图16为本发明实施例的3d打印装置的打印头的爆炸图。
33.图17为本发明实施例的3d打印装置的打印头的去掉隔热胶布部分结构示意图。
34.图18为本发明实施例的3d打印装置的打印头的喷头部分结构示意图。
35.图19为本发明实施例的3d打印装置的电动门锁的整体结构示意图。
36.图20为本发明实施例的3d打印装置的电动门锁的另一角度整体结构示意图。
37.图21为本发明实施例的3d打印装置的电动门锁的爆炸图。
38.图22为本发明实施例的3d打印装置的电动门锁的驱动装置部分结构示意图。
39.图23为本发明实施例的3d打印装置的电动门锁的门栓部分结构示意图。
40.图24为本发明实施例的3d打印装置的电动门锁的固定座部分结构示意图。
具体实施方式
41.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
45.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
47.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。
48.请参阅图1至图24，在该实施例中，提供了一种3d打印装置，其包括壳体100，连接于壳体100外部的放料组件200，设置于所述壳,100内的打印头支撑组件300，连接于所述打
印头支撑组件300上的打印头400 以及连接于所述放料组件200的耗材用尽预警组件600；其中，所述放料组件用于负载耗材并按需放料，所述打印头支撑组件用于支撑和简易更换所述打印头，所述耗材用尽预警组件用于监测所述放料组件上的耗材余量情况。
49.所述壳体100包括：上壳体11和底座13，所述底座13连接于所述上壳体11的底部，所述上壳体11上还设有开合门12，所述底座13内还设有一电动门锁500，所述电动门锁500用于控制所述开合门12的开合。
50.请再次参阅图7，所述放料组件200包括：转轴23，连接于所述转轴 23端部的卡扣22，以及套装于所述转轴23外的卷料辊21，耗材以丝状卷绕于卷料辊21上，所述卡扣22将卷料辊21固定于转轴23上，同时可快速更换耗材。其中，所述卡扣22包括一轴接部221，轴轴接部221插装于所述转轴23，所述轴接部221的外壁还设有凸起的卡凸222，对应的转轴 23的轴孔内壁设有卡槽(图中未示出)，所述卡凸222卡接于所述卡槽，以致实现卡扣22与转轴23的快速拆装，以便快捷更换耗材。
51.请参阅图10至图13，所述打印头支撑组件300通过一对竖直支撑杆 14连接固定于设备底座13上，其主要包括：支撑组件31，连接于所述支撑组件31上的夹持组件32，用于对固定于夹持组件32上的打印头进行送风散热的送风组件33，以及罩设于所述送风组件33外部的外壳34，其中外壳34通过螺栓35连接固定于夹持组件32上。
52.其中，所述夹持组件32包括：连接件321、夹紧件332和固定块322，所述连接件321上设有插装打印头的插孔3211，所述夹紧件332上设有夹口3321，所述固定块322连接于所述连接件321上，所述夹紧件332可拆式连接于所述连接件321，且所述夹口3321和所述固定块322紧靠于打印头400的侧壁以致将打印头400支撑固定。在本实施例中，所述连接件321 与夹紧件332之间通过螺钉或螺栓连接固定。
53.进一步的，所述连接件321上还设有电路板323，所述电路板323电连接于打印头400，所述电路板323上设有电连接触片，所述电连接触片设有多个，包括电源以及控制接口。
54.所述连接件321上还设有一支撑组件31，所述支撑组件31包括：支撑机构311，连接于所述支撑机构311上的控制电路板312，支撑机构311 连接于所述支撑杆200，所述控制电路板312上设有电连接弹片，所述电连接弹片弹性抵接于所述电连接触片，组装时，只需要将连接件321按照连接孔位连接于支撑组件31上，即可快速实现电路板323与控制电路板 312的电连接，无需进行导线连接或焊接，且弹片接触良好可靠。
55.具体的，如图13所示，所述连接件321上还设有两个凸耳3212，凸耳3212分别设置于连接件321前后两侧，所述凸耳3212上设有连接孔，所述连接件321通过螺栓35穿设所述连接孔连接于所述支撑组件31上。
56.所述送风组件33为送风扇331，所述送风扇331连接于所述就夹紧件 332上，所述送风扇331出风口朝向打印头400的发热部位。
57.具体的，所述送风扇331与竖直方向呈一夹角设置，以致送风扇331 的风向向打印头400的出料口偏移。
58.其中，所述固定块322上还设有一夹紧口3221，所述夹紧口3221夹持于打印头400的侧壁。该固定块322还具有隔热的作用，用于将打印头 400与夹紧件332隔开。
59.在本实施例中，所述送风扇331与所述夹紧件332之间通过螺钉连接。
60.其中，所述夹紧件332上还设有一凹槽3322，所述凹槽3322用于容纳所述固定块322。
61.该打印头支撑组件300通过连接件和夹紧件的可拆式组合设计，快速实现对3d打印头的维修和更换，此外，连接件与支撑组件之间通过电连接触片和电连接弹片电连接，能够快速实现3d打印头与外部控制机构的电连接。
62.请再次参阅图14至图18，所述打印头400包括：喷头41、发热丝44 以及隔热导管42，所述隔热导管42连接于所述喷头41后端，所述发热丝 44环绕于所述喷头41侧壁外部。相较于现有的线性发热丝或片状发热丝，环绕发热丝网加热时间更短，受热更均匀，效果更好。
63.其中，所述发热丝44包括：柱状发热丝网441以及连接于所述柱状发热丝网441上的导线抽头442，所述柱状发热丝网441环绕于所述喷头41 侧壁外部。导线抽头442从柱状发热丝网441的端部沿轴向方向延伸设置。
64.在本实施例中，所述柱状发热丝网441为螺旋状柱型网。于其他实施例中，柱状发热丝网441也可以采用其他结构或形状，其核心要求是均匀分布于喷头41的侧壁外部，以提高加热效率，增加受热均匀性。
65.进一步的，该3d打印的发热丝喷头还包括隔热胶布43，所述隔热胶布43贴覆于所述发热丝44外部，具体的，隔热胶布43贴覆于柱状发热丝网441的外部。
66.其中，该3d打印的发热丝喷头还包括温度传感器45，所述温度传感器45设置于所述喷头41侧壁外部。
67.具体的，所述喷头41包括喷头本体411，设置于所述喷头本体411内的容腔以及设置于喷头本体411的端部喷嘴口412，喷嘴口412前端设有出料口4121，其中，所述喷头本体411外壁还设有一安装槽4111，所述温度传感器45设置于所述安装槽4111内。所述温度传感器45包括热敏电阻 451以及连接于热敏电阻的引线452，其中，安装槽4111的端部还凹设有一沉槽4112，所述热敏电阻452设置于沉槽4112内，柱状发热丝网441 环绕于热敏电阻451外部。
68.在本实施例中，所述喷嘴口412为凸伸于所述喷头本体411端部的锥形部，出料口4121开设于柱型部的锥顶。
69.其中，所述喷头本体411远离所述喷嘴口412一端的侧壁还设有环形台4114，所述环形台4114用于连接所述隔热导管42时进行定位。隔热管 42内设有通腔421，喷头41的端部插装于所述通腔421。
70.如图18所示，所述喷头本体411近喷嘴口412一端外壁还凸伸有一限位环4113，该限位环4113用于对发热丝44以及隔热胶布43进行限定。
71.优选的，所述隔热胶布43为铁氟龙胶布。
72.该打印头400通过将发热丝设置成柱状网，环绕于喷头侧壁外部，其加热效率高，加热速度快且喷头受热均匀，用于3d打印时，等待时间短，用户体验更好。
73.请再次参阅图19至图24，所述电动门锁包括：驱动装置510、门栓 53以及位置检测装置，其中，所述驱动装置510用于驱动所述门栓53伸缩动作，所述位置检测装置用于检测所述门栓53移动位置，所述驱动装置 510根据所述位置检测装置检测信号控制所述门栓53伸缩动作。
74.具体的，所述驱动装置510包括驱动电机51以及受控于所述驱动电机 51转动的螺杆52。于其他实施例中，所述驱动装置510还可以采用小型气缸替代，小型气缸驱动门栓53伸缩动作以实现上锁和开锁。
75.其中，所述门栓53包括一螺纹孔5311，所述螺杆52螺接于所述螺纹孔5311内。本实施例中，采用螺杆52与螺纹孔5311配装联动方式，联动结构更稳固，精度高，动作快速。
76.进一步的，如图23所示，所述门栓53还包括：锁杆532，连接于所述锁杆532一端的连接管531以及连接于所述连接管531的管壁的限位部 533，所述螺纹孔5311设置于所述连接管531的内管壁。螺纹孔5311的顶部设有开口，该开口便于观察内部故障。
77.如图24所示，该电动门锁还包括固定座54，该固定座54主体540为柱形件，所述固定座54内设有一安装腔544，所述门栓53穿设于所述安装腔544内。通过该固定座54可将电动门锁固定连接于底座13上。
78.其中，所述固定座54上还设有一限位槽5431，所述限位部533插装于所述限位槽5431内，以致所述所述门栓53仅能沿着限位槽5431的走向伸缩动作，也即该限位槽5431既有限位作用，也有导向作用。具体的，所述固定座54的底部还设有支撑部543，所述限位槽5431由安装腔544延伸凹设于支撑部543。
79.其中，所述固定座54上还设有连接孔541，所述驱动电机51的外壳上设有电机连接耳511，所述电机连接耳511通过连接件连接于所述连接孔541，以致将电机51与固定座54固定连接。所述电机连接耳511设有一对，对称分布于主体540外壁。
80.更具体的，所述固定座54上还设有连接耳542，所述连接耳542用于将电动门锁连接于载体上。所述连接耳542至少设有两个，且对称分布于主体540外壁。
81.在本实施例中，所述位置检测装置包括一对位置检测传感器56和57，所述位置检测传感器56和57相对设置，所述固定座54上还设有一凸出的挡板5432，所述挡板5432位于所述位置检测传感器56与57之间。所述挡板5432由所述支撑部543底部凸伸而出。
82.进一步的，还包括：电路板55，所述位置检测传感器56和57连接于所述电路板55，所述电路板55上还设有插线座58，所述插线座58电连接于所述位置检测传感器56和57，用于外接排线，读取位置检测传感器56 和57的检测信号，反馈给驱动电机51。于其他实施例中，所述位置检测传感器还可以是位置检测开关等。当驱动电机51启动，带动螺杆52转动，螺杆52驱动门栓前进或后退动作，与此同时，固定座54上的挡板5432在位置检测传感器56和57之间移动，当挡板5432触碰位置检测传感器56 或57时，则会触发最大行程信号，此时驱动电机51立刻停止或反向动作，避免损坏电动门锁。
83.本实施例的电动门锁，其通过驱动电机、螺杆以及门栓联动实现了自动门锁对门体上锁，同时通过位置检测传感器对门栓的最大移动行程进行检测，保证了门锁的安全，该电动门锁结构简单，联动可靠，可实现对3d 打印装置的门体可靠开关锁动作。
84.请再次参阅图5至图9，所述耗材用尽预警组件600包括：升降板61、弹性伸缩组件62以及位置检测机构63；所述弹性伸缩组件62连接于所述升降板61，所述位置检测机构63用于检测所述升降板61的位置信息，用于3d打印的来料负载于所述升降板61，当来料耗尽或即将耗尽时，所述升降板61上升以致所述位置检测机构63检测到预警信号停机或报警。来料负载于升降板361上，来料随着消耗重量会逐渐减小，降低对弹性伸缩组件62的压力，弹性伸缩组件62驱动升降板61上升，以致升降板61脱离位置检测机构63的检测区域，从而
触发预警信号。
85.其中，所述升降板61上还设有一转轴筒64，所述转轴筒64的端部设有卡扣65，所述转轴筒65用于放置卷料棍21，卷料辊21上卷绕有丝状 3d打印耗材，卷料辊21可绕着转轴23转动以放料。将卡扣22从转轴23 上取下，可对卷料辊21进行快速更换，更换后，再将卡扣22卡接于转轴 23，以将卷料辊21固定于转轴23上。
86.具体的，所述转轴23内壁近端部设有卡槽(图中未示出)，所述卡扣 22具有一轴接部221，所述轴接部221上设有卡凸222，所述卡凸222卡接于所述卡槽。所述卡槽为凹设于内壁的等高位置的条形槽，对应的，所述卡凸222为凸设于轴接部221外壁等高位置的条形凸块，二者连接时，先将卡凸222与卡槽位置错开，将卡扣22插入转轴23，然后旋转卡扣22，以致卡凸222卡入卡槽以致卡扣与转轴23卡接固定。
87.请再次参阅图8，所述弹性伸缩组件62包括：固定件621和弹性件623，所述固定件621上设有连接柱622，所述弹性件623连接于所述连接柱622 上，所述弹性件623的自由端抵顶于所述升降板61，新更换的耗材来料将该弹性件623向下挤压使其处于被压缩状态。
88.请再次参阅图7，所述升降板61包括：竖直板部611，由所述竖直板部611的底部横向弯折的支撑板部612以及连接于所述支撑板部612上的感应板部3613，所述弹性件623的自由端抵顶于所述支撑板部612的底部，弹性件623与支撑板部612面接触，以致升降结构更稳定。
89.其中，所述转轴23的轴线垂直于所述竖直板部611所在平面，所述转轴23与所述升降板61之间通过螺钉连接。也即，卷料辊21水平方向转动放料，而升降板61在竖直方向升降动作。
90.在本实施例中，所述位置检测机构63为光电传感器。于其他实施例中，所述位置检测机构63还可以为红外对射传感器等。
91.优选的，所述弹性件623为弹簧，所述弹簧套装于所述连接柱622。
92.具体的，升降板61上还设有上下分布的上滑动卡扣6111和下滑动卡扣6112，所述上滑动卡扣6111和下滑动卡扣6112结构相同，均包括两个反向等高设置的卡耳，对应的上壳体11上设有对应的卡孔101，所述卡孔 101为倒立l型孔。组装时，升降板61的卡耳先从l型孔的较宽部位插入，然后向下滑入l型孔的较窄部分，从而将升降板61连接至壳体11上。
93.其通过将升降板滑动连接于打印机壳体上，将弹性伸缩组件和位置检测机构连接于底座上，卷料辊连接于升降板，来料随着消耗重量减少，当到达预警位置时，升降板触发位置检测机构，从而预警来料耗尽，其结构简单，且较好的兼容了放料与预警的双重功能结构设计。
94.本实施例的3d打印装置，其通过简化设计，降低了设备成本，并通过可简易拆装的打印头支撑组件实现了打印头的便捷更换，其通过耗材用尽预警组件实现了简单可靠的耗材使用监测，其整体结构简单，简单易用，适合普通家用或简单商用。
95.上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。