一种打印工作箱及3D打印设备的制作方法

一种打印工作箱及3d打印设备
技术领域
1.本发明涉及3d打印设备技术领域，特别是涉及一种打印工作箱及3d打印设备。


背景技术：

2.随着工业的不断发展，3d打印砂型技术逐渐成型，3d打印是一种通过逐层添加材料获得三维制件的增材制造技术。通常情况下，3d打印的材料有粉末状的砂子、陶瓷、金属、塑料、复合材料等等，在3d打印的诸多粉末状材料中，金属粉末、砂子、陶瓷粉末材料应用最为广泛。
3.目前微滴喷射3d打印用粘结有呋喃树脂、热硬酚醛、冷硬酚醛、无机粘结剂、水性有机粘结剂，微喷射粘结这种方法的成本较低，工艺较简单，具有良好的应用前景。目前应用最广泛的是呋喃树脂喷墨打印体系，这种方式简单，过程不需要辅热，但其产品发气量高、无高温强度、对环境不友好，因此涉及应用领域较窄，而目前随着市场环境的变化，酚醛树脂、无机粘结剂、水性有机粘结剂等材料因具有比呋喃树脂更多的优点，倍受关注。
4.但是，由于酚醛树脂需要高温才具有强度、无机粘结剂、水性有机粘结剂在水分失去的情况下才会发挥作用，需要在打印过程中增加辅热使产品实现初步的定型，而打印过程中由于粘结剂体系、粉末材料、过程工艺以及打印头耐受温度的限制，出现丢帧现象较严重，过程质量无法保证。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对目前的3d打印设备在打印过程中容易产生丢帧、打印过程渗漏、粉尘污染爆炸、溶剂挥发排放污染环境以及产品精度差等问题，提供一种打印工作箱及3d打印设备。
6.为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
7.第一方面，本发明实施例公开一种打印工作箱，包括工作箱本体、打印底板、收集机构和抽气机构，所述打印底板可移动地设置于所述工作箱本体中，所述收集机构设置于所述工作箱本体的外侧壁，且所述收集机构具有容纳腔，所述容纳腔的顶部开设有与其连通的开口，所述抽气机构与所述容纳腔相连通，所述抽气机构用于提供气压，以使所述工作箱本体上的粉尘通过所述开口吸附至所述容纳腔中。
8.在其中一种实施例中，所述收集机构为环形结构件，所述收集机构环绕设置于所述工作箱本体的外侧壁上。
9.在其中一种实施例中，所述收集机构还包括隔板，所述隔板将所述容纳腔分隔为第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和所述第二腔体在远离所述打印底板的方向依次分布。
10.在其中一种实施例中，所述第二腔体的顶部设置有引流罩，所述引流罩与所述隔板之间具有进尘间隙。
11.在其中一种实施例中，所述第二腔体的顶部设置有引流罩，所述引流罩上开设有
多个进尘口，多个所述进尘口在所述收集机构的周向间隔分布。
12.在其中一种实施例中，还包括加热装置，所述加热装置设置于所述打印底板。
13.在其中一种实施例中，所述加热装置为红外灯管加热装置。
14.在其中一种实施例中，所述抽气机构为定向负压抽气设备。
15.在其中一种实施例中，还包括控制器，所述控制器与所述定向负压抽气设备控制相连，所述控制器用于控制所述定向负压抽气设备的速率大小。
16.第二方面，本发明实施例还公开一种3d打印设备，包括上文所述的打印工作箱。
17.本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
18.本发明实施例公开的打印工作箱中，通过在工作箱本体的外侧壁设置收集机构，以及设置与收集机构连通的抽气机构，从而能够将打印过程中产生的粉尘、挥发物以及冷凝气抽送至收集机构中，从而能够防止打印过程中产生的杂质影响打印质量，以及防止打印过程中产生的粉尘爆炸。与此同时，收集机构还可以改变粉尘、挥发物以及冷凝气的流动方向，以防止飘起的杂质堵塞打印喷头，进而防止产生打印头丢帧问题，以保证打印效果。
附图说明
19.图1为本发明实施例公开的打印工作箱的结构示意图；
20.图2为本发明实施例公开的打印工作箱的局部剖视图；
21.图3为本发明实施例公开的打印工作箱在另一视角下的结构示意图。
22.附图标记说明：
23.100-工作箱本体、200-打印底板、300-收集机构、310-隔板、320-第一腔体、330-第二腔体、331-引流罩、331a-进尘口、332-进尘间隙、400-抽气机构。
具体实施方式
24.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
25.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
26.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
27.如图1-图3所示，本发明实施例公开一种打印工作箱，所公开的打印工作箱包括工作箱本体100、打印底板200、收集机构300和抽气机构400。
28.工作箱本体100为打印工作箱的主体部件，工作箱本体100能够为打印工作箱的其
他部件提供安装位置，同时，打印工作也在打印工作箱中进行，最终打印成型相应的产品。打印底板200可移动地设置于工作箱本体100中，具体地，打印工作箱还包括驱动机构，驱动机构设置于所述工作箱本体100中，且驱动机构可以设置于所述打印底板200底部，也可以设置于工作箱本体100的侧壁上，驱动机构与打印底板200驱动相连，从而用于驱动打印底板200在工作箱本体100中移动，进而实现相应的打印工作。当然，驱动机构可以为齿轮齿条驱动机构、丝杠机构以及皮带传动机构等，本发明实施例对此不做限制。
29.进一步地，收集机构300设置于工作箱本体100的外侧壁，收集机构300可以为设置在工作箱本体100的外侧壁的单独结构件，或者，收集机构300可以为集成于工作箱本体100的外侧壁的结构件，即收集机构300与工作箱本体100可以为一体成型件，且收集机构300具有容纳腔，容纳腔的顶部开设有与其连通的开口，抽气机构400与容纳腔相连通，可选地，容纳腔的底部可以开设有进气口，抽气机构400可以通过进气口与容纳腔相连通，与此同时，抽气机构400也可以通过管道与进气口相连，以保证安装效果。
30.在具体的工作过程中，抽气机构400用于向容纳腔中提供气压，即通过抽气机构400抽取容纳腔中的空气，以使工作箱本体100上的粉尘通过开口吸附至容纳腔中。如图2所示，在打印过程中，可以始终开启抽气机构400，从而使得打印底板200上的粉尘、挥发物以及冷凝气等朝收集机构300的方向流动，以实现粉尘、挥发物以及冷凝气的收集。
31.由上述内容可知，本发明实施例公开的打印工作箱中，通过在工作箱本体100的外侧壁设置收集机构300，以及设置与收集机构300连通的抽气机构400，从而能够将打印过程中产生的粉尘、挥发物以及冷凝气抽送至收集机构300中，从而能够防止打印过程中产生的杂质影响打印质量，以及防止打印过程中产生的粉尘爆炸。与此同时，收集机构300还可以改变粉尘、挥发物以及冷凝气的流动方向，以防止飘起的杂质堵塞打印喷头，进而防止产生打印头丢帧问题，以保证打印效果。
32.本发明公开的实施例中，收集机构300可以为环形结构件，收集机构300可以环绕设置于工作箱本体100的外侧壁上。此种情况下，收集机构300可以步骤于工作箱本体100的四周，从而在打印过程中，飘起的粉尘、挥发物以及冷凝气等可以朝向工作箱本体100的四周流动，进而能够更好地防止粉尘、挥发物以及冷凝气等向上飘，以更好地防止飘起的杂质堵塞打印喷头，以及防止产生粉尘爆炸现象，能够更好地保证打印效果。
33.进一步地，收集机构300还可以包括隔板310，隔板310可以将容纳腔分隔为第一腔体320和第二腔体330，第一腔体320和第二腔体330可以在远离打印底板200的方向依次分布，如图2所示。此种情况下，在抽气机构400抽气的情况下，飘起的较大颗粒杂质可以掉落至第一腔体320中，较小颗粒的杂质、溶剂挥发物以及气体等可以流动至第二腔体330中，从而便于各类杂质的收集。
34.相应地，为了更好地便于各类杂质的收集，第一腔体320和第二腔体330中可以设置有不同的溶液，从而在收集过程中，通过溶液实现粉尘的聚沉以及溶解，实现打印过程中的除尘，降低排放，实现打印过程的绿色化、安全化。当然，为了便于杂质处理，收集机构300可以设置为可拆卸结构件，或者其他能够清理杂质的结构件，以便于杂质回收处理。
35.本发明公开的实施例中，在一种可选的实施例中，第二腔体330的顶部可以设置有引流罩331，引流罩331可以与隔板310之间具有进尘间隙332。此时，通过引流罩331不仅能够便于第二腔体330中的杂质收集，也可以保证第二腔体330的密封效果，从而通过开口较
小的进尘间隙332使得气体实现更好的回流效果，进而使得第二腔体330中的杂质收集效果更好。
36.在另一种可选的实施例中，第二腔体330的顶部可以设置有引流罩331，引流罩331上可以开设有多个进尘口331a，多个进尘口331a可以在收集机构300的周向间隔分布，如图3所示。此种情况下，通过多个进尘口331a实现杂质的收集，以使得气体实现更好的回流效果，进而使得第二腔体330中的杂质收集效果更好。而且此种方式还能够使得打印工作箱的紧凑性更好，使得打印工作箱具有更好的强度。
37.本发明实施例公开的打印工作箱还可以包括加热装置，加热装置可以设置于打印底板200，即加热装置可以设置于打印底板200的底部或侧壁，从而实现对打印底板200的加热，从而使得酚醛粘结剂、无机粘结剂、水性有机粘结剂等能够实现更好的粘结作用，进而保证打印质量，而且通过本发明实施例公开的打印工作箱，有效解决了目前酚醛粘结剂、无机粘结剂、水性有机粘结剂打印过程渗漏现象，以及出现大量表面层难以清理等难题。
38.进一步地，加热装置可以为红外灯管加热装置。红外灯管加热装置可以是不同波长的红外灯管，相比于普通加热方式，红外光具有一定的波长，从而能穿过较大厚度的产品，能够对打印产品的各个位置实现加热，可长时间保证产品温度的稳定，最终保证打印产品质量。
39.本发明公开的实施例中，抽气机构400可以为定向负压抽气设备，从而实现更好的抽气效果，以实现对杂质的更好收集。
40.本发明实施例公开的打印工作箱还可以包括控制器，控制器可以与定向负压抽气设备控制相连，控制器用于控制定向负压抽气设备的速率大小，从而能够针对于不同材质的打印，以使得打印工作箱的实用性更好。
41.基于本发明实施例公开的打印工作箱，本发明实施例还公开一种3d打印设备，包括上文任意实施例所述的打印工作箱。
42.本发明实施例还可以涉及一种打印方法，此打印方式可以基于上述任意实施例所述的打印工作箱。
43.以下为具体的实施例，打印方法包括以下几个部分：
44.打印过程中加热工艺；
45.铺粉器将打印材料均匀的铺设在打印底板200上；
46.打印头按照规定路径喷射相应的溶剂；
47.加热装置在粉床上烘烤10s，红外灯管的功率可自动调节保证粉末床温度为50℃；
48.工作箱下降0.28mm，然后重复上述动作直至打印结束。
49.定向负压抽气引流工艺
50.打印过程中由于陶粒砂粉末较轻，溶剂挥发较多，选用合适的抽气速率，使粉末中飘起的粉尘以及烘烤过程中挥发的溶剂通过抽气设备按照规定的路径抽入水溶液中使粉末聚沉、溶剂溶解，有效解决粉末爆炸，打印头丢帧、溶剂污染环境等诸多问题。
51.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。