[发明专利]并联式3D打印机

说明书

技术领域

本发明属于熔融堆积快速成型设备技术领域，具体涉及一种并联式3D打印机。

背景技术

由于3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸方面的前沿技术知识，使大规格的个性化生产成为可能并且引领着全球制造业经济的重大变革，因而广泛受到人们的关注。3D打印机是3D打印的核心设备，其是以数字模型文件为基础运用耗材（耗材如：粉末状金属材料、塑料、陶瓷、砂之类的可粘合材料）通过逐层打印的方式构建物体，即在计算机的控制下根据工件的三维模型直接成形三维实体，无需传统的加工机床之类的装备及其工装模具。

打印喷头是3D打印机中用于输出耗材的部件，其与打印平台之间的关系需满足X、Y、Z三个方向的自由度的运动要求。公知的3D打印机大都使用旋转步进电机加上同步带使打印喷头实现X、Y、Z三个方向的运动，这种结构形式的3D打印机存在以下欠缺：其一，控制精度相对较低并且打印速度慢而影响构建物体的效率；其二，为了使熔融的打印材料得以在打印平台上快速固化，需使用风扇加速冷却，然而由于目前普遍使用由轴承支承的叶片式风扇，因而不仅噪声大，而且在体积一定的情况下，风量有限，难以满足使打印材料快速固化的要求；其三，由于打印工作台（业界习惯称载物台）的材质普遍为金属或有机材料，因而在使用时依需在打印工作台上放置一张便于取出成型物体（打印形成的工件）的纸片，于是熔融的材料被打印至工作台上或者在打印材料层层堆积时，熔融材料与已固化的材料之间因温差大，导致结合不可靠。

在公开的中国专利文献中可见诸关于3D打印机的技术信息，如发明专利申请公布号CN103317726A推荐有“3D打印机的喷头传动机构及具有该机构的3D打印机”，该专利申请方案的喷头传动机构由电机、传动轮和传动带（同步带）构成，具体可参见该专利申请的说明书第0025至0029段。又如授权公告号CN203485190U提供有“一种基于并联机构的3D打印机”，该专利方案由于采用了伺服电机（说明书第0016段），因而不仅体积大，而且对打印喷头的空间位置控制的可靠性低。进而如发明专利申请公布号CN103862679A介绍有“3D打印机”，该专利申请在其说明书第0004段中对前述CN103317726A作了评价，并且其提供的技术方案（说明书第0006至0012段）克服了CN103317726A的弊端，但是由于该专利申请方案使用了步进电机驱使打印喷头动作，因而对打印喷头的控制精度以及驱使打印喷头运动的速度均难以达到业界期望的效果。

鉴于上述已有技术存在的不足，本申请人作了有益的设计，并且形成了下面将要介绍的技术方案。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于改善对打印头的控制精度和运动速度而藉以提高打印质量和打印效率、有利于摒弃传统的XYZ运动平台模式而藉以显著提高系统的刚性及快速响应能力以适应大规模的工业化应用要求、有益于降低风扇噪声并且增大风量而藉以改善打印场所的环境并且提高对熔融的打印材料在打印平台上的固化速度的并联式3D打印机。

本发明的任务是这样来完成的，一种并联式3D打印机，包括一底座，在该底座上并且位于底座朝向上的一侧设置有一用于承载打印物的载物台；一构成有机架腔的机架，该机架在对应于所述载物台的四周的位置以垂直于底座的状态与底座固定；打印头平台驱动机构，该打印头平台驱动机构的数量有三个，以等距离间隔状态设置在所述机架朝向所述机架腔的一侧；一打印头平台，该打印头平台在对应于所述载物台的上方的位置与所述打印头平台驱动机构连接；一打印头，该打印头在对应于所述打印头平台的居中的位置与打印头平台朝向所述载物台的一侧固定，其中：在所述打印头平台朝向所述载物台的一侧并且在对应于所述打印头的位置设置有一风扇，特征在于：所述打印头平台驱动机构包括一直线电机和一连杆，直线电机设置在所述机架朝向所述机架腔的一侧，连杆朝向直线电机的一端与直线电机连接，而连杆朝向所述打印头平台的一端与打印头平台连接；所述的风扇为压电喷射风扇。

在本发明的一个具体的实施例中，在所述机架的机架腔的腔壁上并且在对应于所述打印头平台驱动机构的位置设置有与打印头平台驱动机构的数量相等的直线电机配合座，该直线电机配合座构成有一直线电机配合座腔，所述的直线电机设置在该直线电机配合座腔内，在所述打印头平台上并且在对应于所述连杆的位置设置有打印头平台球头铰链，所述连杆朝向打印头平台的一端通过下球头与打印头平台球头铰链连接。