一种易拆装的微型3d打印仓结构的使用方法及其结构
阅读说明：本技术 一种易拆装的微型3d打印仓结构的使用方法及其结构 (Use method and structure of easy-to-assemble and disassemble miniature 3D printing bin structure ) 是由 陈维平 樊浩仑 林海涛 付志强 朱德智 于 2021-08-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种易拆装的微型3D打印仓结构的使用方法及结构,3D打印仓结构包括微型供粉仓和微型成形仓。所述微型打印仓外部与打印机升降机构连接,所述打印机升降机构包括升降导杆,升降丝杠和电机,所述打印机升降机构与打印机控制电路连接并由其控制驱动。当打印较大尺寸零件时,使用原有打印机的打印仓进行打印。当打印较小尺寸零件时,可在原有打印机的打印仓内安装该微型打印仓进行打印。本发明公开的易拆装微型3D打印仓,解决了打印小尺寸零件时,必须使用原有全尺寸打印空间而造成的粉末浪费问题,具有结构简单、使用维护成本低、拆装便捷等优点。能显著提高粉末利用率、提高整体打印效率、降低打印成本,满足多场景下用户的需求。(The invention discloses a use method and a structure of a miniature 3D printing bin structure easy to assemble and disassemble, wherein the 3D printing bin structure comprises a miniature powder supply bin and a miniature forming bin. The miniature printing bin is externally connected with a printer lifting mechanism, the printer lifting mechanism comprises a lifting guide rod, a lifting lead screw and a motor, and the printer lifting mechanism is connected with a printer control circuit and is controlled and driven by the printer lifting mechanism. When printing the bigger size part, use the print cartridge of original printer to print. When printing the part of smaller size, can install this miniature printing storehouse and print in the printing storehouse of original printer. The easily-disassembled and assembled miniature 3D printing bin disclosed by the invention solves the problem of powder waste caused by the fact that the original full-size printing space is required to be used when small-size parts are printed, and has the advantages of simple structure, low use and maintenance cost, convenience in disassembly and assembly and the like. The powder utilization rate can be obviously improved, the overall printing efficiency is improved, the printing cost is reduced, and the requirements of users under multiple scenes are met.)
技术领域
本发明属于3D打印成形设备领域，具体涉及一种易拆装的微型3D打印仓结构的使用方法及其结构。
背景技术
起源于上世纪80年代，3D打印作为一种快速成形材料的增材制造技术发展迅速。由于不受复杂模具的束缚，使得3D打印理论上能够制造出任何具有复杂结构的零件。目前主流的3D打印技术包括粘结剂喷射成形技术(BJ3DP)、选择性激光烧结(SLS)、电子束选区融化(EMB)、熔融沉积成形(FDM)、光固化成形(SLA)等。这些技术的实现一般需要铺粉辊把粉缸的原料粉层层刮到工作缸中去。下面以BJ3DP技术为例，介绍这种粉床铺粉打印方式。
BJ3DP技术是通过对粉末逐层扫描喷射粘结实现三维堆积成型的3D打印技术，具有打印成形速度快、打印过程无需支撑材料、打印零件尺寸范围大、成本相对低廉，并且能够输出全彩色打印等优势，在金属加工、医疗、建筑、艺术等领域应用广泛。该技术一直是增材制造技术的研究热点。BJ3DP技术铺粉方式主要有粉床式和上落粉式两种，其中，粉床式铺粉方式应用较为普遍。
粉床式BJ3DP工作原理是：首先由铺粉辊将粉缸的粉末均匀平铺到工作缸中，多余的粉末被推入集料装置中收集起来。接着打印喷头按照设定好的程序选择性地将粘结剂喷射到粉床表面的设定区域。在该区域中，金属粉末被粘结成二维截面的轮廓。当上一层粉末粘结完成，粉缸上升一定距离，工作缸则下降一定高度，铺粉辊推出下一层粉末。如此反复，二维截面不断堆积最终完成零件的三维成形。
BJ3DP技术打印金属粉末时，要求金属粉末近似球形，粒度在15-100μm之间，大多采用气雾化、水雾化、旋转电极、电解法等工艺制得，生产成本高，导致金属粉末价格昂贵。为了降低生产成本，需要将工作缸中的剩余金属粉末收集和重复利用。但是，重复利用的金属粉末相较于原始粉在纯度、氧含量、表面活性等性能指标略有下降，导致成形零件性能下降。因此，必须提高金属粉末的成形利用效率，减少粉末浪费，降低成本。由于3D打印机配置的打印仓尺寸为零件极限打印尺寸(大尺寸)，当打印较小尺寸零件时会造成大量金属粉末浪费。因此，在现有打印仓的基础上设计一种易于拆装的微型打印仓，可以根据大、小尺寸零件打印的需要适配相应的打印仓，对于提高整体打印效率、减少粉末浪费、降低打印成本方面具有实用价值。
中国专利申请《一种应用于3D打印机成形缸的面积可调成形平台与方法》(公开号：CN108188394A)中公布的一种3D打印仓结构，包括面积可调的成形平台、成形室、置于成形室下方的成形缸以及搭载成形平台上下运动的丝杆机构。成形平台包括：高度相等、直径不等的第一平台、第二平台和第三平台；第二平台和第三平台为空心结构；这三个平台以第一平台为中心，并按照直径大小依次套设并间隙配合，它们被放置在与丝杆机构连接的转接板上。根据SLM成形零件的尺寸、加工数目不同情况，通过切换到不同平台组合下的工作模式，实现了成形缸容积可变以及打印平台面积可调性，从而提高了粉末的有效利用率，提高了成形速度。但是，此设备的多级成形缸结构复杂，占地较大，加工、操作、维护成本较高。此外，供粉缸与成形缸之间距离较大，不利于铺粉。
中国专利申请《一种3DP打印设备》(公开号：CN111515339A)公布的打印设备包括支撑框架、打印组件和工作箱机构。其中，打印组件和工作箱机构集成于支撑框架，打印组件包括铺料导轨、打印导轨、铺料机构和打印机构，工作箱机构包括工作箱和顶升机构。打印机工作时，铺料机构首先在加料装置下方加料，然后沿着导轨进行铺料，铺料完成后打印头沿着固定方向打印，直至打印完一层。循环一次后顶升机构带动工作箱的活动地板下降一个高度，继续重复铺料、打印的工作循环，直至打印结束。该设备占地面积小、结构紧凑、成本较低，但是，打印仓空间无法根据需求进行尺寸调节，打印较小尺寸零件时造成粉末浪费。
发明内容
为了克服目前技术存在的不足，本发明的目的是提供一种便于拆装的微型3D打印仓结构。
本发明提供了一种易拆装的微型3D打印仓结构，该打印仓结构简单，拆装方便。打印小尺寸零件时，能够装配该微型3D打印仓，减小打印仓空间尺寸，进而达到节省粉末、提高打印效率的目的。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
一种微型3D打印仓结构的使用方法，包括以下步骤：
当需要打印小尺寸物件时，调节打印机供粉仓底板和打印机成形仓底板的高度；
将微型供粉仓底板和微型供粉仓底板连接杆进行连接，将微型成形仓底板与微型成形仓底板连接杆进行连接；
将微型供粉仓底板连接杆和打印机供粉仓底板进行连接，将微型成形仓底板连接杆和打印机成形仓底板进行连接；
将微型供粉仓设置在打印机供粉仓内，将微型成形仓设置在打印机成形仓内，完成微型3D打印仓的安装，即可进行小尺寸物件的打印；
当需要打印大尺寸物件时，将微型供粉仓从打印机供粉仓中拆卸出来，将微型成形仓从打印机成形仓内拆卸出来；
将打印机供粉仓底板和微型供粉仓底板连接杆之间的连接分开，将微型成形仓底板连接杆和打印机成形仓底板之间的连接分开；
将微型供粉仓底板连接杆和微型供粉仓底板之间的连接分开，将微型成形仓底板连接杆和微型成形仓底板之间的连接分开，完成微型3D打印仓的拆卸，即可进行大尺寸物件的打印。
本发明还提供前述微型3D打印仓结构的具体结构。
一种易拆装的微型3D打印仓结构，所述易拆装的微型3D打印仓安装在原有3D打印机打印仓内使用，包括可拆装的微型供粉仓和可拆装微型成形仓；
所述3D打印机打印仓结构包括打印机供粉仓、打印机成形仓和打印机升降机构。
所述易拆装微型供粉仓位于打印机供粉仓内，且所述微型供粉仓包括微型供粉仓底板，所述微型供粉仓底板与所述打印机升降机构连接以进行上下运动；
所述易拆装微型成形仓位于打印机成形仓内，且所述微型成形仓包括微型成形仓底板，所述微型成形仓底板与所述打印机升降机构连接以进行上下运动。
进一步地，所述3D打印机打印仓结构包括打印仓分隔板、四块打印机侧板、打印机供粉仓底板和打印机成形仓底板。
四块打印机侧板依次围拢形成打印空腔，所述打印仓分隔板位于所述打印空腔内，将打印空腔分割成两个空腔，打印机供粉仓底板和打印机成形仓底板分别位于两个空腔内以形成所述打印机供粉仓和所述打印机成形仓。
进一步地，所所述微型供粉仓侧板有两个，两个所述微型供粉仓侧板相对设置，所述微型供粉仓底板在所述打印机升降机构的带动下在两微型供粉仓侧板之间做升降活动；
所述微型成形仓侧板有两个，两个所述微型成形仓侧板相对设置，所述微型成形仓底板在所述打印机升降机构的带动下在两微型成形仓侧板之间做升降活动。
进一步地，在微型供粉仓侧板端部设置有两块加强板，以便于微型供粉仓安装固定于打印机供粉仓内；在微型成形仓侧板端部设置有两块加强板，以便于微型成形仓安装固定于打印机成形仓内；
微型供粉仓打印仓分隔板位于两微型供粉仓侧板之间并与之垂直，微型供粉仓底板、两微型供粉仓侧板、微型供粉仓加强板、微型供粉仓打印仓分隔板围拢形成所述微型供粉仓。
微型成形仓打印仓分隔板位于两微型成形仓侧板之间并与之垂直，微型成形仓底板、两微型成形仓侧板、微型成形仓加强板、微型成形仓打印仓分隔板围拢形成所述微型成形仓。
进一步地，所述打印机升降机构包括两个升降单元，每个升降单元均包括电机和由电机驱动以上下运动的升降丝杆，其中一个升降单元的升降丝杆与打印机供粉仓底板连接，打印机供粉仓底板与微型供粉仓底板之间通过微型供粉仓底板连接杆连接，另一升降单元的升降丝杆与打印机成形仓底板连接，打印机成形仓底板通过微型成形仓底板连接杆与微型成形仓底板连接。
进一步地，微型供粉仓底板和微型成形仓底板上均开设有定位凹槽，微型供粉仓底板连接杆和微型成形仓底板连接杆上均相应设置有与定位凹槽相配合的定位凸台。定位凹槽和定位凸台配合以实现定位。
进一步地，在微型供粉仓底板连接杆与微型供粉仓底板之间、微型成形仓底板连接杆与微型成形仓底板之间可以设置万向节。通过设置万向节来进一步保障微型供粉仓底板和微型成形仓底板在竖直方向的顺畅运动。
进一步地，为了减小摩擦，在微型供粉仓底板和微型成形仓底板的侧面可以开设凹槽。通过在侧面开设凹槽，在保证微型供粉仓底板和微型成形仓底板稳定性的前提下能减少其与侧板的摩擦，进一步保障其竖直方向的顺畅运动。
进一步地，还可以设置限位开关。所述限位开关用于限制微型供粉仓底板和微型成形仓底板的行程。通过设置限位开关可以约束打印机底板在合适的范围内运动，进而约束微型供粉仓底板和微型成形仓底板的行程。
进一步地，微型供粉仓底板在微型供粉仓内壁中上下滑动，微型成形仓底板在微型成形仓内壁中上下滑动。
进一步地，打印仓侧板钻有定位孔和螺钉孔，螺栓连接微型供粉仓加强板和微型成形仓加强板，安装固定微型供粉仓和微型成形仓。
进一步地，电机的输出轴上设置有第一带轮，升降丝杠上套设有第二带轮，第二带轮与升降丝杠接触的内壁上开设有螺纹，第一带轮和第二带轮之间设置有传动带。电机启动，带动第一带轮转动，从而通过传动带带动第二带轮转动，进而带动升降丝杆做升降运动。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的一种易拆装微型3D打印仓结构，具有结构简单紧凑、拆装便捷、使用维护成本低等优点。
(2)本发明通过在现有的3D打印仓中安装易拆装的微型打印仓，可以实现在微型打印仓中打印小尺寸零件，有效节省粉末、降低打印成本、提高整体打印效率。
(3)本发明提供的一种易拆装微型3D打印仓结构依托于BJ3DP技术展开，对其他采用粉床铺粉的3D打印方法也同样适用。
附图说明
图1为实施例提供的微型3D打印仓结构的正等轴测图；
图2为实施例提供的微型3D打印仓结构的俯视图；
图3为实施例提供的微型3D打印仓结构A-A方向剖视图；
图4为实施例提供的微型3D打印仓结构B-B方向剖视图；
图5为实施例提供的微型3D打印仓底板横截面C-C方向剖视图；
图6为实施例提供的贯穿式微型3D打印仓俯视图。
其中，微型供粉仓定位销钉1；微型供粉仓固定螺钉2；打印机侧板3；微型供粉仓侧板4；打印仓分隔板5；微型成形仓侧板6；微型成形仓固定螺钉7；微型成形仓定位销钉8；微型成形仓打印仓分隔板9；微型成形仓加强板10；微型供粉仓加强板11；微型供粉仓打印仓分隔板12；微型成形仓底板13；微型成形仓连接杆万向节14；微型成形仓底板连接杆15；打印机成形仓底板16；升降丝杆17；升降底板18；电机19；打印机供粉仓底板20；微型供粉仓底板连接杆21；微型供粉仓连接杆万向节22；微型供粉仓底板23；升降导杆24；打印机底板25。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用产品、零件或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。
本发明是在现有的粉床式3D打印机上增设的一种易拆装的微型3D打印仓结构，包括微型供粉仓和微型成形仓。
其中，请参阅图1，3D打印机打印仓包括供粉仓、成形仓和打印仓升降机构，具体的，3D打印机打印仓中包括有打印仓分隔板5、打印仓侧板3、打印仓底板25、供粉仓底板20和成形仓底板16，四块打印仓侧板3依次围拢形成打印仓空腔，打印仓分隔板5位于打印空腔内以将其分割为两个空腔，以形成打印供粉仓和打印成形仓。打印机升降机构包括两升降底板18以及分别设置在两升降底板18上的两个升降单元，每个升降单元均包括电机19和由电机19驱动以上下运动的升降丝杆17，其中一个升降单元的升降丝杆17穿过打印机底板25与打印机供粉仓底板20连接以驱动打印机供粉仓底板20上下移动，另外一个升降单元的升降丝杆17穿过打印机底板25与打印机成形仓底板16连接以驱动打印机成形仓底板16上下移动。打印机升降机构为打印机供粉仓底板20和成形仓底板16的升降提供驱动，进一步为微型供粉仓底板23和微型成形仓底板16的升降提供驱动。打印机供粉仓底板20、打印机成形仓底板16为打印机自身结构，与打印机侧板、打印机的打印仓分隔板5一同组成打印机供粉仓和打印机成形仓。
在本发明其中一个实施例中，请参阅图3，打印机升降机构还包括两升降导杆24，两升降导杆24的底部固定在升降底板18上，顶部穿过打印机底板25后分别与打印机供粉仓底板20和打印机成形仓底板16连接，两升降导杆20对打印机供粉仓底板20和打印机成形仓底板16的上下运动的进程起到导向作用。
在本发明其中一个实施例中，电机19为步进电机。
请参阅图1和图4，易拆装的微型供粉仓位于打印机供粉仓内，且所述微型供粉仓包括微型供粉仓底板23，所述微型供粉仓底板23通过微型供粉仓底板连接杆21与打印机供粉仓底板20连接以进行上下运动；所述可拆卸的微型成形仓位于打印机成形仓内，且所述微型成形仓包括微型成形仓底板13，所述微型成形仓底板13通过微型成形仓底板连接杆15与打印机成形仓底板16连接以进行上下运动。微型供粉仓、微型成形仓均为可拆卸设置，使得可以根据需要便捷灵活地在打印机供粉仓、打印机成形仓中设置或拆卸微型供粉仓、微型成形仓。微型供粉仓底板连接杆21和微型成形仓底板连接杆15作为连接构件，把打印机升降机构的运动和位移传递给微型供粉仓底板23、微型成形仓底板13，使微型仓供粉与成形所需的底板垂直运动和位移得以实现。
本发明中，在所述打印机供粉仓内设置有微型供粉仓侧板4，具体地，在本发明其中一个实施例中，请参阅图1，微型供粉仓侧板4有两个，两个所述微型供粉仓侧板4相对平行设置，在两微型供粉仓侧板4之间设置有微型供粉仓打印仓分隔板12，微型供粉仓侧板4与打印仓分隔板5垂直，微型供粉仓打印仓分隔板12位于两微型供粉仓侧板4之间并与之垂直，微型供粉仓底板23、两微型供粉仓侧板4和微型供粉仓打印仓分隔板12、打印仓分隔板5围拢形成所述微型供粉仓，且所述微型供粉仓底板23在所述打印机升降机构的带动下可上下运动。更具体地，请参阅图2，在本发明其中一个实施例中，微型供粉仓侧板4与打印仓分隔板5之间、微型供粉仓侧板4与打印机侧板3之间均设置有微型粉仓加强板11，微型粉仓加强板11通过微型供粉仓定位销钉1定位以保证其相对位置的准确，通过微型供粉仓固定螺钉2紧固。
在所述打印机成形仓内设置有微型成形仓侧板6，具体地，在本发明其中一个实施例中，所述微型成形仓侧板6有两个，两个所述微型成形仓侧板6相对平行设置，在微型成形仓侧板6之间设置有微型成形仓打印仓分隔板9，微型成形仓打印仓分隔板9与微型成形仓侧板6相垂直，微型成形仓底板13、两微型成形仓侧板6、微型成形仓打印仓分隔板9、打印仓分隔板5围拢形成所述微型成形仓，且所述微型成形仓底板13在所述打印机升降机构的驱动下可上下运动。更具体地，在本发明其中一个实施例中，请参阅图2，微型成形仓侧板6和打印机侧板3之间、微型成形仓侧板6和打印仓分隔板5之间均设置有微型成形仓加强板10，微型成形仓加强板10通过微型成形仓定位销钉8定位，保证其相对位置的准确，通过微型成形仓固定螺钉7进行固定以保证其结构的紧固性，微型成形仓侧板6和打印仓分隔板5之间也是通过螺钉或螺栓紧固，以实现可拆卸连接。
在本发明其中一个实施例中，请参阅图4和图5，微型供粉仓底板23和微型成形仓底板13的侧壁上均匀开设有竖直的槽，能在保证微型仓底板正常垂直运动的前提下减小其与微型仓内壁之间的摩擦，使其相对运动更顺畅。
在本发明其中一个实施例中，如图4所示，在微型供粉仓底板连接杆21和微型打印仓底板连接杆15端头分别设置有微型供粉仓连接杆万向节22和微型成形仓连接杆万向节14，能进一步提高微型供粉仓底板23和微型成形仓底板13分别在微型供粉仓和微型成形仓内壁间相对垂直运动的顺畅性。
在本发明另一实施例中，前述微型供粉仓和微型成形仓还可以设计成贯穿式结构。其俯视图如图6所示：铺粉方向的尺寸与原有打印机供粉仓和成形仓尺寸相同，喷头运动方向的尺寸相较原有打印机供粉仓和成形仓尺寸缩小。微型供粉仓结构为：铺粉方向内壁利用原有打印机侧板6-1和打印仓分隔板6-2，喷头运动方向内壁由加装的两块工字形板6-4、6-5构成，工字形板由螺钉固定在原打印仓内壁，形成微型供粉仓。微型成形仓结构为：铺粉方向内壁利用原有打印机侧板6-1和打印仓分隔板6-2，喷头运动方向内壁由加装的两块工字形板6-6、6-7构成，工字形板由螺钉固定在原打印仓内壁，构成了微型成形仓空间。这种贯穿式打印仓结构简单、运动受力更均匀，与前面的实施例相比，增大了微型打印仓即微型供粉仓和微型成形仓的面积，相比前述微型打印仓需要更多的粉末。
前述的一种易拆装的微型3D打印仓结构在应用时，包括如下过程：
当需打印小尺寸零件时，需要安装微型打印仓即微型供粉仓和微型成形仓，具体方法为：
1、把打印机供粉仓底板20与打印机成形仓底板16降到合适高度，具体距离以打印机供粉仓和打印机成形仓中能放入微型供粉仓和微型成形仓为宜。
2、将微型供粉仓底板23和微型供粉仓底板连接杆21进行连接，两者通过凸台定位，通过螺钉固定；把微型成形仓底板13和微型成形仓底板连接杆15进行连接，两者通过凸台定位，通过螺钉固定。
3、把微型供粉仓连接杆21与打印机供粉仓底板20进行连接，两者通过凸台定位，通过螺钉固定；把微型成形仓连接杆15与打印机成形仓底板16进行连接，两者通过凸台定位，通过螺钉固定。
4、微型供粉仓底板23与微型供粉仓嵌套配合；通过微型供粉仓定位销钉1、微型供粉仓固定螺钉2将微型供粉仓与打印机侧板3连接，微型供粉仓安装在打印机供粉仓内。
5、微型成形仓底板13与微型成形仓嵌套配合；通过微型成形仓定位销钉8、微型成形仓固定螺钉7将微型成形仓与打印机侧板3连接，微型成形仓安装在打印机成形仓内。
当需打印大尺寸零件时，需要拆除微型供粉仓和微型成形仓，具体方法为：
1、拆卸微型供粉仓定位销钉1、微型供粉仓固定螺钉2、微型成形仓定位销钉8、微型成形仓固定螺钉7，分别取出微型供粉仓和微型成形仓；
2、拆卸打印机供粉仓底板20与微型供粉仓底板连接杆21之间的固定螺钉，取出微型供粉仓底板连接杆21；拆卸打印机成形仓底板16与微型成形仓底板连接杆15之间的固定螺钉，取出微型成形仓底板连接杆15；
3、拆卸微型供粉仓底板23与微型供粉仓底板连接杆21的螺钉，将微型供粉仓底板23与微型供粉仓底板连接杆21分离；拆卸微型成形仓底板13与微型成形仓底板连接杆15的螺钉，将微型成形仓底板13与微型成形仓底板连接杆15分离。
以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所做的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。