一種具有空氣凈化能力的智能3D打印設備的制作方法

本發明涉及3d打印設備領域，特別涉及一種具有空氣凈化能力的智能3d打印設備。

背景技術：

3d打印機(3dprinters)簡稱(3dp)是一位名為恩里科·迪尼(enricodini)的發明家設計的一種神奇的打印機，它不僅可以“打印”一幢完整的建筑，甚至可以在航天飛船中給宇航員打印任何所需的物品的形狀。

2016年2月3日訊，中國科學院福建物質結構研究所3d打印工程技術研發中心林文雄課題組在國內首次突破了可連續打印的三維物體快速成型關鍵技術，并開發出了一款超級快速的連續打印的數字投影(dlp)3d打印機。該3d打印機的速度達到了創記錄的600mm/s，可以在短短6分鐘內，從樹脂槽中“拉”出一個高度為60mm的三維物體，而同樣物體采用傳統的立體光固化成型工藝(sla)來打印則需要約10個小時，速度提高了足足有100倍！3d打印實現太空工業化。

在現有的3d打印設備中，設備在運行的過程中，內部的料絲加熱以后、產品在打印的過程中，都會產生大量的有害氣體，但是由于缺少適當的空氣凈化機構，往往都是直接排放到空氣中，這樣就會污染到周圍的空氣，給周圍的工作人員帶來的危害；不僅如此，在設備運行的時候，內部的工作電源電路都是采用了常規的穩壓三極管，比如7805等，這些都是僅僅只能輸出單一的工作電源，在需要輸出多路或者正負極性的電壓的時候，無法實現，從而降低了設備的實用性。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：為了克服現有技術的不足，提供一種具有空氣凈化能力的智能3d打印設備。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種具有空氣凈化能力的智能3d打印設備，包括橫梁、立柱、底座、打印機構、進料機構、凈化機構和中控機構，所述橫梁通過立柱設置在底座的上方，所述立柱、底座和橫梁之間形成了密閉空間，所述打印機構設置在橫梁的下方且位于底座的上方，所述進料機構設置在橫梁的上方且與打印機構連通，所述凈化機構設置在橫梁的上方且與密閉空間的內部連通，所述中控機構設置在立柱的一側，所述打印機構、進料機構和凈化機構均與中控機構電連接；

所述凈化機構包括殼體、凈化組件和氣泵，所述氣泵和凈化組件均設置在殼體的內部，所述氣泵與密閉空間的內部連通，所述氣泵通過凈化組件與殼體的外部連通，所述凈化組件包括依次設置的預過濾網層、甲醛過濾網層、過敏原過濾網層、活性炭過濾網層和hepa過濾網層；

其中，氣泵對密閉空間內部的有害氣體進行抽取，隨后經過凈化組件進行空氣凈化，再從殼體排出，從而防止了對于空氣的污染，提高了3d打印設備的可靠性。

其中，預過濾網層，內部設有預過濾網，可以有效清除掉大顆的灰塵和霉菌毛發，并起到保護其它過濾網的作用；

甲醛過濾網層，內部設有甲醛過濾網，起到過濾、吸附空氣中甲醛的作用；

過敏原過濾網層，內部設有過敏原過濾網，過濾掉空氣中的灰塵等過敏源；

活性炭過濾網層，內部設有活性炭過濾網，用于除掉空氣中的異味；

hepa過濾網層，內部設有hepa過濾網，hepa由非常細小的有機纖維交織而成，對微粒的捕捉能力較強，孔徑微小，吸附容量大，凈化效率高，并具備吸水性，針對0.3微米的粒子凈化率為99.97％。

所述中控機構包括面板和設置在面板內部的中控組件，所述中控組件包括中央控制模塊、與中央控制模塊連接的加熱控制模塊、電機控制模塊、無線通訊模塊、氣泵控制模塊、顯示控制模塊、按鍵控制模塊、狀態指示模塊和工作電源模塊，所述中央控制模塊為plc，所述氣泵與氣泵控制模塊電連接；

所述工作電源模塊包括工作電源電路，所述工作電源電路包括集成電路、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第一電感、第二電感、第一二極管和第二二極管，所述集成電路的型號為lt1074，所述集成電路的第五端通過第一電容接地且外接9v直流電壓電源，所述集成電路的第三端接地，所述集成電路的第二端通過第一電阻和第二電容組成的串聯電路接地，所述集成電路的第一端分別與第四電阻和第五電阻連接，所述集成電路的第四端通過第一電感接地，所述集成電路的第四端通過第三電容與第一二極管的陰極連接，所述集成電路的第四端與第二二極管的陰極連接，所述第一二極管的陽極接地，所述第二二極管的陽極通過第七電容接地，所述第一二極管的陰極通過第四電容、第二電阻和第三電阻組成的串聯電路分別與第四電阻和第五電阻連接，所述第一二極管的陰極通過第四電容、第二電阻和第五電容組成的串聯電路接地，所述第一二極管的陰極通過第二電容、第四電阻和第五電阻組成的串聯電路接地，所述第一二極管的陰極通過第二電感和第六電容組成的串聯電路接地。

其中，中央控制模塊，用來對3d打印設備進行智能化控制的模塊，在這里，中央控制模塊是plc，也能夠是單片機，實現了對3d打印設備中的各個模塊進行智能化控制，提高了3d打印設備的智能化；加熱控制模塊，用來進行加熱控制的模塊，在這里，通過對加熱絲進行控制，從而實現能夠進入的原料進行加熱，輸送到打印噴頭中進行打印；電機控制模塊，用來進行電機控制的模塊，在這里，控制第一電機和第二電機，實現了對打印噴頭進行位置的調節，從而能夠進行可靠打印；無線通訊模塊，用來實現無線通訊的模塊，在這里，通過與外部通訊終端進行遠程無線數據傳輸，實現了對3d打印設備的信息進行遠程監控，實現了3d打印設備的智能化；氣泵控制模塊，用來進行氣泵控制的模塊，在這里，對氣泵進行智能化控制，從而實現對密閉空間內部的有害氣體進行抽取；顯示控制模塊，用來實現顯示控制的模塊，在這里，通過對顯示界面進行控制，能夠對3d打印設備的工作信息進行實時顯示，提高了3d打印設備的實用性；按鍵控制模塊，用來進行按鍵控制的模塊，在這里，通過對控制按鍵的操控信息進行采集，從而能夠對3d打印設備進行實施現場操控，提高了3d打印設備的可操作性；狀態指示模塊，用來實現狀態指示的模塊，在這里，通過對狀態指示燈的亮暗控制，能夠對3d打印設備的工作狀態進行實時顯示，提高了其實用性；工作電源模塊，用來提供穩定電源電壓的模塊，在這里，用來給3d打印設備內部的各個模塊提供穩定的工作電壓，提高了3d打印設備的可靠性。

其中，在工作電源電路中，集成電路的型號為lt1074，外圍加入了兩個電感(第一電感和第二電感)、第三電容，組成了一個單輸入寬范圍變化的電壓變為±15v雙輸出電源。同時經過第四電阻和第五電阻對輸出電壓進行取樣，再經過集成電路的第一端對取樣電壓進行采集，從而實現了對輸出電壓的實時監控，進一步實現了電源的穩定性，提高了3d打印設備工作的可靠性。

具體的，所述面板上還設有顯示界面、控制按鍵和若干狀態指示燈，所述顯示界面與顯示控制模塊電連接，所述控制按鍵與按鍵控制模塊電連接，所述狀態指示燈與狀態指示模塊電連接。

其中，顯示界面，用來對設備的工作信息進行實時顯示；控制按鍵，便于工作人員或者用戶對設備進行實施操控；狀態指示燈，能夠對設備的工作狀態進行實時顯示。

具體的，所述面板的內部還設有蓄電池，所述蓄電池與工作電源模塊電連接。

具體的，所述打印機構包括縱向移動組件、橫向移動組件和打印組件，所述縱向移動組件設置在橫梁的下端面且通過橫向移動組件與打印組件傳動連接。

具體的，所述縱向移動組件包括兩個縱向移動單元，所述縱向移動單元包括第一電機、第一驅動軸和升降桿，所述第一電機通過第一驅動軸與水平設置的升降桿傳動連接，所述橫向移動組件包括第二電機和第二驅動軸，所述第二電機固定在升降桿的下方，所述第二電機與第二驅動軸傳動連接，所述打印組件設置在第二驅動軸的下方，所述打印組件包括打印噴頭，所述打印噴頭包括外框和若干依次連接的打印噴孔，所述打印噴孔設置在外框的內部，各打印噴孔的圓心所在的連接線與第二驅動軸的伸縮方向垂直，所述第一電機和第二電機均與電機控制模塊電連接。

具體的，所述第二驅動軸與升降桿之間設有限位桿，所述限位桿套設在第二驅動軸的外周，所述限位桿的一端固定在升降桿的下端面。

其中，第一電機通過第一驅動軸來控制升降桿的升降，隨后升降桿就實現了打印噴頭的升降控制，接著第二電機通過第二驅動軸來控制打印噴頭的移動，在打印噴頭移動的時候，由于各打印噴孔的圓心所在的連接線與第二驅動軸的伸縮方向垂直，則就能夠實現平面打印，配合升降桿的升降，就實現了3d打印。

具體的，所述底座的上方設有工作臺。

具體的，所述進料機構的內部還設有加熱絲，所述加熱絲與加熱控制模塊電連接，所述進料機構和打印噴頭之間設有導管。

具體的，所述面板的阻燃等級為v-0。

具體的，所述無線通訊模塊包括藍牙，所述藍牙通過藍牙4.0通信協議與外部通信終端無線連接。

本發明的有益效果是，該具有空氣凈化能力的智能3d打印設備中，通過凈化組件中的各過濾層對密閉空間內部的有害氣體進行可靠過濾，從而提高了3d打印設備的可靠性；不僅如此，在工作電源電路中，能夠實現兩路正負極性的電源輸出，同時還具有反饋檢測的功能，進一步提高了電源電路輸出的穩定，提高了3d打印設備工作的可靠性。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的具有空氣凈化能力的智能3d打印設備的結構示意圖；

圖2是本發明的具有空氣凈化能力的智能3d打印設備的凈化組件的結構示意圖；

圖3是本發明的具有空氣凈化能力的智能3d打印設備的中控機構的結構示意圖；

圖4是本發明的具有空氣凈化能力的智能3d打印設備的打印噴頭的結構示意圖；

圖5是本發明的具有空氣凈化能力的智能3d打印設備的系統原理圖；

圖6是本發明的具有空氣凈化能力的智能3d打印設備的工作電源電路的電路原理圖；

圖中：1.橫梁，2.立柱，3.底座，4.工作臺，5.中控機構，6.進料機構，7.凈化機構，8.導管，9.第一電機，10.第一驅動軸，11.升降桿，12.第二電機，13.第二驅動軸，14.限位桿，15.打印噴頭，16.預過濾網層，17.甲醛過濾網層，18.過敏原過濾網層，19.活性炭過濾網層，20.hepa過濾網層，21.面板，22.顯示界面，23.控制按鍵，24.狀態指示燈，25.外框，26.打印噴頭，27.中央控制模塊，28.加熱控制模塊，29.電機控制模塊，30.無線通訊模塊，31.氣泵控制模塊，32.顯示控制模塊，33.按鍵控制模塊，34.狀態指示模塊，35.工作電源模塊，36.加熱絲，37.氣泵，38.蓄電池，u1.集成電路，c1.第一電容，c2.第二電容，c3.第三電容，c4.第四電容，c5.第五電容，c6.第六電容，c7.第七電容，r1.第一電阻，r2.第二電阻，r3.第三電阻，r4.第四電阻，r5.第五電阻，l1.第一電感，l2.第二電感，vd1.第一二極管，vd2.第二二極管。

具體實施方式

現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。

如圖1-圖6所示，一種具有空氣凈化能力的智能3d打印設備，包括橫梁1、立柱2、底座3、打印機構、進料機構6、凈化機構7和中控機構5，所述橫梁1通過立柱2設置在底座3的上方，所述立柱2、底座3和橫梁1之間形成了密閉空間，所述打印機構設置在橫梁1的下方且位于底座3的上方，所述進料機構6設置在橫梁1的上方且與打印機構連通，所述凈化機構7設置在橫梁1的上方且與密閉空間的內部連通，所述中控機構5設置在立柱2的一側，所述打印機構、進料機構6和凈化機構7均與中控機構5電連接；

所述凈化機構7包括殼體、凈化組件和氣泵37，所述氣泵37和凈化組件均設置在殼體的內部，所述氣泵37與密閉空間的內部連通，所述氣泵37通過凈化組件與殼體的外部連通，所述凈化組件包括依次設置的預過濾網層16、甲醛過濾網層17、過敏原過濾網層18、活性炭過濾網層19和hepa過濾網層20；

其中，氣泵37對密閉空間內部的有害氣體進行抽取，隨后經過凈化組件進行空氣凈化，再從殼體排出，從而防止了對于空氣的污染，提高了3d打印設備的可靠性。

其中，預過濾網層16，內部設有預過濾網，可以有效清除掉大顆的灰塵和霉菌毛發，并起到保護其它過濾網的作用；

甲醛過濾網層17，內部設有甲醛過濾網，起到過濾、吸附空氣中甲醛的作用；

過敏原過濾網層18，內部設有過敏原過濾網，過濾掉空氣中的灰塵等過敏源；

活性炭過濾網層19，內部設有活性炭過濾網，用于除掉空氣中的異味；

hepa過濾網層20，內部設有hepa過濾網，hepa由非常細小的有機纖維交織而成，對微粒的捕捉能力較強，孔徑微小，吸附容量大，凈化效率高，并具備吸水性，針對0.3微米的粒子凈化率為99.97％。

所述中控機構5包括面板21和設置在面板21內部的中控組件，所述中控組件包括中央控制模塊27、與中央控制模塊27連接的加熱控制模塊28、電機控制模塊29、無線通訊模塊30、氣泵控制模塊31、顯示控制模塊32、按鍵控制模塊33、狀態指示模塊34和工作電源模塊35，所述中央控制模塊27為plc，所述氣泵37與氣泵控制模塊31電連接；

所述工作電源模塊35包括工作電源電路，所述工作電源電路包括集成電路u1、第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3、第四電容c4、第五電容c5、第六電容c6、第七電容c7、第一電阻r1、第二電阻r2、第三電阻r3、第四電阻r4、第五電阻r5、第一電感l1、第二電感l2、第一二極管vd1和第二二極管vd2，所述集成電路u1的型號為lt1074，所述集成電路u1的第五端通過第一電容c1接地且外接9v直流電壓電源，所述集成電路u1的第三端接地，所述集成電路u1的第二端通過第一電阻r1和第二電容c2組成的串聯電路接地，所述集成電路u1的第一端分別與第四電阻r4和第五電阻r5連接，所述集成電路u1的第四端通過第一電感l1接地，所述集成電路u1的第四端通過第三電容c3與第一二極管vd1的陰極連接，所述集成電路u1的第四端與第二二極管vd2的陰極連接，所述第一二極管vd1的陽極接地，所述第二二極管vd2的陽極通過第七電容c7接地，所述第一二極管vd1的陰極通過第四電容c4、第二電阻r2和第三電阻r3組成的串聯電路分別與第四電阻r4和第五電阻r5連接，所述第一二極管vd1的陰極通過第四電容c4、第二電阻r2和第五電容c5組成的串聯電路接地，所述第一二極管vd1的陰極通過第二電容c2、第四電阻r4和第五電阻r5組成的串聯電路接地，所述第一二極管vd1的陰極通過第二電感l2和第六電容c6組成的串聯電路接地。

其中，中央控制模塊27，用來對3d打印設備進行智能化控制的模塊，在這里，中央控制模塊27是plc，也能夠是單片機，實現了對3d打印設備中的各個模塊進行智能化控制，提高了3d打印設備的智能化；加熱控制模塊28，用來進行加熱控制的模塊，在這里，通過對加熱絲36進行控制，從而實現能夠進入的原料進行加熱，輸送到打印噴頭15中進行打印；電機控制模塊29，用來進行電機控制的模塊，在這里，控制第一電機9和第二電機12，實現了對打印噴頭15進行位置的調節，從而能夠進行可靠打印；無線通訊模塊30，用來實現無線通訊的模塊，在這里，通過與外部通訊終端進行遠程無線數據傳輸，實現了對3d打印設備的信息進行遠程監控，實現了3d打印設備的智能化；氣泵控制模塊31，用來進行氣泵37控制的模塊，在這里，對氣泵37進行智能化控制，從而實現對密閉空間內部的有害氣體進行抽取；顯示控制模塊32，用來實現顯示控制的模塊，在這里，通過對顯示界面22進行控制，能夠對3d打印設備的工作信息進行實時顯示，提高了3d打印設備的實用性；按鍵控制模塊33，用來進行按鍵控制的模塊，在這里，通過對控制按鍵23的操控信息進行采集，從而能夠對3d打印設備進行實施現場操控，提高了3d打印設備的可操作性；狀態指示模塊34，用來實現狀態指示的模塊，在這里，通過對狀態指示燈24的亮暗控制，能夠對3d打印設備的工作狀態進行實時顯示，提高了其實用性；工作電源模塊35，用來提供穩定電源電壓的模塊，在這里，用來給3d打印設備內部的各個模塊提供穩定的工作電壓，提高了3d打印設備的可靠性。

其中，在工作電源電路中，集成電路u1的型號為lt1074，外圍加入了兩個電感(第一電感l1和第二電感l2)、第三電容c3，組成了一個單輸入寬范圍變化的電壓變為±15v雙輸出電源。同時經過第四電阻r4和第五電阻r5對輸出電壓進行取樣，再經過集成電路u1的第一端對取樣電壓進行采集，從而實現了對輸出電壓的實時監控，進一步實現了電源的穩定性，提高了3d打印設備工作的可靠性。

具體的，所述面板21上還設有顯示界面22、控制按鍵23和若干狀態指示燈24，所述顯示界面22與顯示控制模塊32電連接，所述控制按鍵23與按鍵控制模塊33電連接，所述狀態指示燈24與狀態指示模塊34電連接。

其中，顯示界面22，用來對設備的工作信息進行實時顯示；控制按鍵23，便于工作人員或者用戶對設備進行實施操控；狀態指示燈24，能夠對設備的工作狀態進行實時顯示。

具體的，所述面板21的內部還設有蓄電池38，所述蓄電池38與工作電源模塊35電連接。

具體的，所述打印機構包括縱向移動組件、橫向移動組件和打印組件，所述縱向移動組件設置在橫梁1的下端面且通過橫向移動組件與打印組件傳動連接。

具體的，所述縱向移動組件包括兩個縱向移動單元，所述縱向移動單元包括第一電機9、第一驅動軸10和升降桿11，所述第一電機9通過第一驅動軸10與水平設置的升降桿11傳動連接，所述橫向移動組件包括第二電機12和第二驅動軸13，所述第二電機12固定在升降桿11的下方，所述第二電機12與第二驅動軸13傳動連接，所述打印組件設置在第二驅動軸13的下方，所述打印組件包括打印噴頭15，所述打印噴頭15包括外框25和若干依次連接的打印噴孔26，所述打印噴孔26設置在外框25的內部，各打印噴孔26的圓心所在的連接線與第二驅動軸13的伸縮方向垂直，所述第一電機9和第二電機12均與電機控制模塊29電連接。

具體的，所述第二驅動軸13與升降桿11之間設有限位桿14，所述限位桿14套設在第二驅動軸13的外周，所述限位桿14的一端固定在升降桿11的下端面。

其中，第一電機9通過第一驅動軸10來控制升降桿11的升降，隨后升降桿11就實現了打印噴頭15的升降控制，接著第二電機12通過第二驅動軸13來控制打印噴頭15的移動，在打印噴頭15移動的時候，由于各打印噴孔26的圓心所在的連接線與第二驅動軸13的伸縮方向垂直，則就能夠實現平面打印，配合升降桿11的升降，就實現了3d打印。

具體的，所述底座3的上方設有工作臺4。

具體的，所述進料機構6的內部還設有加熱絲36，所述加熱絲36與加熱控制模塊28電連接，所述進料機構6和打印噴頭15之間設有導管8。

具體的，所述面板21的阻燃等級為v-0。

具體的，所述無線通訊模塊30包括藍牙，所述藍牙通過藍牙4.0通信協議與外部通信終端無線連接。

與現有技術相比，該具有空氣凈化能力的智能3d打印設備中，通過凈化組件中的各過濾層對密閉空間內部的有害氣體進行可靠過濾，從而提高了3d打印設備的可靠性；不僅如此，在工作電源電路中，能夠實現兩路正負極性的電源輸出，同時還具有反饋檢測的功能，進一步提高了電源電路輸出的穩定，提高了3d打印設備工作的可靠性。

以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。