三維打印輔助裝置及三維打印系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及三維打印輔助裝置和三維打印系統(tǒng)，特別涉及用于與三維打印筆配套使用的三維打印輔助裝置和包含有三維打印筆的三維打印系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]三維打印，是一種利用塑料或粉末狀金屬等材料，通過逐層打印的方式構造三維物體的技術。
[0003]三維打印通常是靠三維打印機進行打印來實現(xiàn)，隨著三維打印技術的發(fā)展，三維打印筆作為一種利用增材制造技術打印三維物體的手持設備，其能夠方便打印出三維物體而備受歡迎，與三維打印機相比，三維打印筆不僅可以供使用者涂鴉出具有個性的三維模型，而且具有結構簡單、體積小及攜帶方便等優(yōu)點。
[0004]公布號為CN103341975A的專利文獻中公布了一種三維打印筆，包括機殼及設于機殼內(nèi)的噴頭、加熱腔、電機裝置、送料管、控制板、按鍵板及散熱風扇。噴頭設于機殼的頂端；加熱腔設于噴頭的下方，包括中空鋁塊、加熱片、保溫隔熱層；電機裝置包括電機、主動輪及從動輪；送料管貫穿于機殼內(nèi)部；控制板上設有控制模塊、電源模塊、加熱模塊、按鍵板接口模塊及電機模塊，其中，電源模塊連接控制模塊；按鍵板上設有電機正反轉(zhuǎn)按鍵及按鍵接口。使用該三維打印筆打印三維物體的過程如下，絲料狀的成型材料從送料管的進料口進入送料管，在主動輪與從動輪的推動下，可在送料管內(nèi)來回移動，按下電機正轉(zhuǎn)鍵，成型材料向三維打印筆噴嘴處移動，成型材料經(jīng)過加熱腔后被融化為熔融狀，從噴嘴擠出并冷卻凝固，通過移動三維打印筆在空間的位置，就可以打印出各種形狀的三維物體；需要更換成型材料時，按下電機反轉(zhuǎn)按鍵，電機反轉(zhuǎn)，絲料狀成型材料向送料管的進料口處移動，從進料口中退出。
[0005]在公告號為CN203637175U的專利文獻中公告了一種三維打印筆，包括筆桿、筆嘴及設于筆桿與筆嘴之間的擠出筒，在擠出筒內(nèi)設有與筆嘴連通的擠出腔，在擠出腔內(nèi)設有用于熔融筆芯的加熱器及用于輸送熔融筆芯的螺旋輸送件，該螺旋輸送件包括轉(zhuǎn)軸及設于轉(zhuǎn)軸上的螺旋葉片，轉(zhuǎn)軸的一端伸入筆嘴內(nèi)，另一端通過連桿與固定于擠出腔外的電機連接。該三維打印筆的工作過程如下，將成型材料制成筆芯的形式，用加熱器將筆芯加熱至熔融狀態(tài)，通過螺旋輸送件，將熔融狀態(tài)的筆芯擠出筆嘴，可以利用該三維打印筆進行快速地打印出各種形狀的三維物體。
[0006]公布號為CN103817936A的專利文獻中公布了一種活塞式三維打印筆；公布號為CN103817937A的專利文獻中公布了一種蠕動式三維打印筆；公告號為CN203637195U的專利文獻中公告了一種可以使用不同直徑絲料狀成型材料的三維打印筆。
[0007]針對已有三維打印筆散熱效果不好的缺陷，公布號為CN103707511A的專利文獻中公布了一種外殼的表面不容易發(fā)熱的三維打印筆。
[0008]上述三維打印筆由于具有結構簡單及攜帶方便等優(yōu)點，備受使用者歡迎，既可以用其打印出形態(tài)各異的三維物體，也可以用其對破損的三維物體進行微小的修補；但是，由于驅(qū)動三維打印筆空間運動的動力來源于人手，對于沒有受過美術專業(yè)訓練的使用者，難以用其按照構思的模型打印出想要的三維物體，使三維打印筆技術難以得到推廣及運用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實用新型的主要目的是提供一種包含有三維打印筆的三維打印系統(tǒng)，旨在降低三維打印筆的使用對使用者的美術功底要求，便于非美術專業(yè)使用者用三維打印筆進行打印三維物體。
[0010]本實用新型的另一目的是提供一種用于與三維打印筆配套使用的三維打印輔助裝置，旨在降低三維打印筆的使用對使用者的美術功底要求，便于非美術專業(yè)使用者用三維打印筆進行打印三維物體。
[0011]為了實現(xiàn)上述主要目的，本實用新型提供的三維打印系統(tǒng)包括三維打印筆，還包括控制單元及與該控制單元通訊連接的切片投影單元和切片切換單元；其中，控制單元包括用于接收三維物體的數(shù)字模型的數(shù)據(jù)接口模塊；切片投影單元包括投影儀，投影儀用于向三維打印筆的打印面投射單層三維物體的數(shù)字模型的切片層的可見影像，即向?qū)⒁蛴〉那衅瑢拥幕鶞拭嫱渡鋵⒁蛴〉那衅瑢拥目梢娪跋?，用于指引使用者按可見影像在打印面上打印出該層切片層；切片切換單元用于控制投影儀對三維物體的數(shù)字模型的不同切片層的可見影像投射的切換。
[0012]由以上方案可見，由于該三維打印系統(tǒng)不僅包括三維打印筆，還包括控制單元、切片投影單元及切片切換單元，使其不僅具備三維打印筆體積小、結構簡單及攜帶方便的優(yōu)點，還可以通過切片投影單元在三維打印筆的打印面上投射將要打印的切片層的可見影像，使用者就可以按照該可見影像的指引在打印面上打印出這一層切片層，打印完該層切片層后，該切片層的上表面將成為后一層切片層的打印面，通過切片切換單元控制投影儀將后一層切片層的可見影像投射到剛打印完的切片層上表面上，就可以使用三維打印筆在投射可見影像的指引下打印出后一層切片層，按照上述方法逐層地打印出三維物體。相比于現(xiàn)有三維打印筆要求使用者不僅需要知道所打印三維物體的整體輪廓及尺寸，還要知道所打印三維物體的每一層切片層形狀，這需要極高的空間想象力，該三維打印系統(tǒng)降低了對使用者的美術功底要求，非美術專業(yè)的使用者也可以用其打印出三維物體。
[0013]具體的方案為該三維打印系統(tǒng)還包括冷卻單元，該冷卻單元用于向三維打印筆的打印面提供冷卻氣流。冷卻氣流對打印至打印面上的熔融狀態(tài)成型材料提供冷卻氣流，使其迅速冷卻凝固，為后一層切片層的打印提供良好的打印面。
[0014]更具體的方案上述三維打印系統(tǒng)還包括底座；其中，冷卻單元包括海綿塊、風機、引流管及冷氣噴嘴；底座上形成有用于容納海綿塊的冷源腔室及用于容納風機的抽氣腔室；冷源腔室的敞口朝向底座的底面或底座的側(cè)面，冷源腔室與敞口相對的一內(nèi)側(cè)壁上設有抽氣室的進風口 ；抽氣室的出風口與引流管的進口相連通，冷氣噴嘴與引流管的出口相連通。
[0015]由以上方案可見，在開始打印三維物體前，可將海綿塊浸泡于冰水或冷卻水中，在打印三維物體的過程中，可以為切片層的冷卻提供更低溫度的冷卻氣流。
[0016]一個再具體的方案為冷氣噴嘴相對底座空間位置可調(diào)地安裝于底座上，投影儀相對冷氣噴嘴空間位置可調(diào)地安裝于該冷氣噴嘴上。該三維打印系統(tǒng)可以便于使用者根據(jù)打印面，調(diào)整切片層的可見影像的投射位置及冷卻氣流的作用位置。
[0017]優(yōu)選的方案為底座的上表面上形成有一平面，該平面為三維物體的數(shù)字模型的首層切片層的打印面。
[0018]由以上方案可見，將三維打印筆的首層切片層的打印面設于底座的上表面上，便于海綿塊中的低溫傳導至首層打印面上，與冷卻氣流一起對三維物體進行冷卻。
[0019]另一個再具體的方案為底座的上表面上形成有一平面，該平面為三維物體的數(shù)字模型的首層切片層的打印面。
[0020]更優(yōu)選的方案為上述三維打印筆包括打印頭、送料機構及存料倉；送料機構包括送料倉及置于該送料倉內(nèi)的送料螺桿與用于驅(qū)動該送料螺桿的電機；送料倉的進料口與存料倉的出料口相連通，送料倉的出料口與打印頭的進料口相連通；控制單元包括一安裝于三維打印筆遠離打印頭一端上的控制電路板；切片切換單元包括一安裝于三維打印筆上的切換開關，該切換開關與控制電路板電連接。將控制單元、切片切換單元集成于三維打印筆上，使整體結構更加緊湊；并減少打印頭溫度對控制單元的影響。
[0021]再優(yōu)選的方案為，切換開關安裝于三維打印筆的手握處近旁，底座的上表面上設有用于夾持三維打印筆的夾持座。該三維打印系統(tǒng)便于使用者對切片層的可見影像投影的切換，在完成三維物體的打印后，可以將三維打印筆放置于夾持座上，便于攜帶。
[0022]為了實現(xiàn)上述另一目的，本實用新型提供的用于與三維打印筆配套使用的三維打印輔助裝置包括控制單元及與該控制單元通訊連接的切片投影單元和切片切換單元；控制單元包括用于接收三維物體的數(shù)字模型的數(shù)據(jù)接口