CN104015356A - 一种集成有后续加工功能的3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成有后续加工功能的3D打印设备，包括3D打印机本体和后处理设备，所述3D打印机本体用来完成工件的打印成型制作，所述后处理设备包括加工中心及用来将工件从3D打印机本体内转移至加工中心的工件转移组件，所述加工中心内包括移动平台和加工刀具总成。本发明具有自动化程度高、可降低人工劳动强度、提高生产效率等优点。

Description

一种集成有后续加工功能的3D打印设备

技术领域

本发明主要涉及到3D打印技术领域，特指一种集成有后续加工功能的3D打印设备。

背景技术

3D打印技术是一种新兴的快速成型技术，其核心是将所需要成型工件的复杂3D形体通过数字化切片处理转为简单的2D截面的组合，因此不必要采用传统的加工机床和工模具，只需依据工件的三维计算机辅助设计模型，在计算机控制的快速成型机上，沿着高度方向逐层沉积材料，通过激光烧结、黏结、光刻等成型方法使金属、陶瓷粉末、塑料粉末、感光树脂或者细胞组织等特殊材料成型工件的一系列2D截面薄片层，最终堆积成三维工件。

由于3D打印设备能快速、直接、精确地能将计算机中的三维设计图纸转化成实物，大大缩短产品的设计和研发周期，提高了效率，降低了生产成本，因此近年来得到了快速发展，现在已经在模具制造、工业设计、机械制造、航空航天、雕塑、珠宝首饰、医疗、建筑等领域得到了很大应用。

但是由于打印材料和原理的限制，真正打印出一个工件，特别是一个复杂的工件，需要大量的工程、结构方面的知识，需要精细的设计技巧，并根据具体情况进行调整和结构支撑。用塑料熔融打印来举例，如果在一个复杂部件内部没有设计合理的支撑，打印的结果很可能是会变形的。后期的工序也通常避免不了，所以工件成型后往往还需要进行后处理工艺，如：吹粉、打磨、切割、抛光等等，这些过程通常需要大量的手工工作，进而造成了人工成本和时间的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种自动化程度高、可降低人工劳动强度、提高生产效率的集成有后续加工功能的3D打印设备。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种集成有后续加工功能的3D打印设备，包括3D打印机本体和后处理设备，所述3D打印机本体用来完成工件的打印成型制作，所述后处理设备包括加工中心及用来将工件从3D打印机本体内转移至加工中心的工件转移组件，所述加工中心内包括移动平台和加工刀具总成。

作为本发明的进一步改进：所述工件转移组件采用机械手臂机构，通过机械手臂机构中的移动部件驱动机械手往返运动于3D打印机本体与加工中心之间。

作为本发明的进一步改进：所述加工中心内的移动平台为能使工件沿三个方向运动的三向移动平台。

作为本发明的进一步改进：所述加工中心内设置多组扫描设备，用于将成型后的工件快速扫描成为三维数字文件。

作为本发明的进一步改进：所述3D打印机本体和后处理设备分处于各自独立的腔体内，在两个腔体之间设置一可控的开合门。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的集成有后续加工功能的3D打印设备，自动化程度高，3D打印机完成工件的成型打印后，通过机械手臂机构抓取成型工件放入后处理腔体内，关闭腔体开合门，而后通过扫描仪扫描成型工件把得到的数据文件和原文件比对，把需要精简后处理的位置和图样输入小型加工中心进行精细化加工。最后得到高精度的3D打印文件。通过上述结构，不仅节约了工作时间，提高了工作效率，而且使最后得到的成型工件精度更高。

附图说明

图1是本发明的组成框架原理示意图。

图2是本发明在具体应用实例中的组成框架原理示意图。

图3是本发明在具体应用实例中的结构原理示意图。

图例说明：

101、3D打印机本体；102、后处理设备；103、打印机械组件；104、打印控制组件；105、控制电路；106、打印头；107、机械手臂机构；108、加工中心；109、移动平台；110、加工刀具总成；111、扫描设备；113、开合门。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1、图2和图3所示，本发明的一种集成有后续加工功能的3D打印设备，包括3D打印机本体101和后处理设备102，3D打印机本体101用来完成工件的打印成型制作，后处理设备102包括加工中心108及用来将工件从3D打印机本体101内转移至加工中心108的工件转移组件，加工中心108内包括移动平台109和加工刀具总成110，工件转移组件将工件从3D打印机本体101内移出后放置于移动平台109上，通过加工刀具总成110来直接完成后续的加工处理工艺，加工刀具总成110配置有各种刀锯，可以根据需加工的位置和精细程度更换不同的刀锯，以达到最佳的处理效果。采用本发明的上述结构，实现了打印成型和后处理的一条龙服务，节约了人工和时间成本，提高了工作效率，提高了成型工件的精度。。

本实施例中，工件转移组件采用机械手臂机构107，利用机械手臂机构107中的移动部件驱动机械手运动，令机械手可以往返运动于3D打印机本体101与加工中心108之间，并实现对工件的抓取和松放。机械手臂机构107可以根据实际需要采用自动或人工的方式来操作，例如可以通过操作杆由外部人员控制，灵活的操作拿取各种形状的工件，并且在后续加工过程中可以抓取各种工具配合加工中心108完成相应的动作。

本实施例中，加工中心108内的移动平台109采用可实现工件沿三个方向运动的三向移动平台，即令工件可沿X\Y\Z轴移动，大大提高了工件加工的能力。进一步，在加工中心108内设置多组扫描设备111，实时监控工件的位置、加工状态等，进而保证最佳的加工效果。扫描设备111可以采用结构光式扫描，把成型后的工件快速扫描成为三维数字文件。

根据实际需要，加工中心108可以小型的加工中心，具有数字控制系统，输入数字信息通过机械手臂抓取刀锯及后处理工具，配合移动平台可以完成铣、镗、钻、打磨等功能动作。

本发明中，3D打印机本体101为常规的3D打印设备，即一般包括了打印机械组件103、打印控制组件104、控制电路105和打印头106等等，其结构组成及工作原理均为已知，在此就不再赘述。

本实施例中，3D打印机本体101和后处理设备102分处于各自独立的腔体内，在两个腔体之间设置一可控的开合门113，在进行3D打印成型作业时，开合门113起到隔离、封闭的效果，以保证打印的质量，也能保证腔内温度不流失，以至于不降低工作效率。只有在工件完成打印作业后需要移至后处理设备102时，才将开合门113打开。

工作时，通过自动的开合门113的隔断使3D打印机本体101和后处理设备102互不干涉。3D打印机本体101先把打印工件成型后，自动开合门113打开，通过外部操作杆控制机械手臂迅速抓取成型物品，而后放入后处理设备102当中。合上开合门113，先进行简单的预处理如吹粉等，而后通过扫描设备111进行工件的扫描，把扫描完成的文件和原打印文件进行比对，找出需要后处理的地方及形态，而后把信息传输给加工中心108，加工中心108通过需要处理的位置和形态选置相应的刀锯进行精细的后处理工艺，处理完成后即得到最终的成品。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种集成有后续加工功能的3D打印设备，其特征在于，包括3D打印机本体（101）和后处理设备（102），所述3D打印机本体（101）用来完成工件的打印成型制作，所述后处理设备（102）包括加工中心（108）及用来将工件从3D打印机本体（101）内转移至加工中心（108）的工件转移组件，所述加工中心（108）内包括移动平台（109）和加工刀具总成（110）。

2.根据权利要求1所述的集成有后续加工功能的3D打印设备，其特征在于，所述工件转移组件采用机械手臂机构（107），通过机械手臂机构（107）中的移动部件驱动机械手往返运动于3D打印机本体（101）与加工中心（108）之间。

3.根据权利要求1所述的集成有后续加工功能的3D打印设备，其特征在于，所述加工中心（108）内的移动平台（109）为能使工件沿三个方向运动的三向移动平台。

4.根据权利要求1所述的集成有后续加工功能的3D打印设备，其特征在于，所述加工中心（108）内设置多组扫描设备（111），用于将成型后的工件快速扫描成为三维数字文件。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的集成有后续加工功能的3D打印设备，其特征在于，所述3D打印机本体（101）和后处理设备（102）分处于各自独立的腔体内，在两个腔体之间设置一可控的开合门（113）。