一种太阳能3D打印系统.pdf

本发明提供了一种太阳能3D打印系统，包括用于提供打印材料的供料装置、机械运动支架，该机械运动支架上设有可升降打印平台、用于促使打印材料成型的能量源机构，还包括用于根据3D打印模型使可升降打印平台沿垂直于台面的轴线移动、使能量源机构的成型点保持在可升降打印平台的台面上的控制模块，所述能量源机构包括聚光透镜，所述可升降打印平台上设有光传感器，所述机械运动支架设置在带有太阳能跟踪控制模块的双轴太阳能支架上，且该太阳能跟踪控制模块用于根据所述光传感器反馈的太阳光强弱，调整所述双轴太阳能支架的角度，使所述聚光透镜实时跟踪太阳。本发明可采集太阳光照作为打印材料成型的能量源，从而大大节约3D打印中所消耗的能量。

1.  一种太阳能3D打印系统，包括用于提供打印材料的供料装置、机械运动支架，该机械运动支架上设有可升降打印平台、用于促使打印材料成型的能量源机构，还包括用于根据3D打印模型使可升降打印平台沿垂直于台面的轴线移动、使能量源机构的成型点保持在可升降打印平台的台面上的控制模块，其特征在于：所述能量源机构包括聚光透镜，所述可升降打印平台上设有光传感器，所述机械运动支架设置在带有太阳能跟踪控制模块的双轴太阳能支架上，且该太阳能跟踪控制模块用于根据所述光传感器反馈的太阳光强弱，调整所述双轴太阳能支架的角度，使所述聚光透镜实时跟踪太阳。

2.  根据权利要求1所述的太阳能3D打印系统，其特征在于：还包括作为补充光源照射到所述聚光透镜上的互补光源模块，该互补光源模块由光源发生器及光源控制器组成。

3.  根据权利要求1或2所述的太阳能3D打印系统，其特征在于：所述打印材料为熔融沉积快速成型材料，所述能量源机构还包括从供料装置中引出、位于聚光透镜的焦点处的打印头。

4.  根据权利要求3所述的太阳能3D打印系统，其特征在于：所述机械运动支架上设有阵列式排布的m行n列聚光透镜，相应地在所述聚光透镜的焦点处设置有m*n个打印头，其中m和n均为大于1的自然数。

5.  根据权利要求1或2所述的太阳能3D打印系统，其特征在于：所述打印材料为光固化成型材料，所述供料装置为槽状盒体，所述可升降打印平台置于该槽状盒体内，且所述聚光透镜的焦点落在可升降打印平台的当前打印层上。

一种太阳能3D打印系统
技术领域
本发明涉及3D打印设备领域，特别是涉及一种太阳能3D打印系统。
背景技术
3D打印，又称增材制造，其基本原理和过程是：把一个通过设计或扫描等方式做好的3D打印模型，按照某一坐标轴切成无限多个刨面，然后一层一层打印出来并按照原来的位置堆积到一起，形成一个实体的立体模型；具体使用的成型方式有很多种，例如选择性激光烧结、熔融沉积、光固化成型、分层实体制造等。
然而，在3D打印耗材的成型过程中，一般是依靠传统的电力作为能量的来源，需要消耗大量的能源，导致3D打印技术目前属于高能耗、低产出的行业。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种太阳能3D打印系统，以利用太阳能驱动3D打印系统，减少常规能源消耗。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种太阳能3D打印系统，包括用于提供打印材料的供料装置、机械运动支架，该机械运动支架上设有可升降打印平台、用于促使打印材料成型的能量源机构，还包括用于根据3D打印模型使可升降打印平台沿垂直于台面的轴线移动、使能量源机构的成型点保持在可升降打印平台的台面上的控制模块，所述能量源机构包括聚光透镜，所述可升降打印平台上设有光传感器，所述机械运动支架设置在带有太阳能跟踪控制模块的双轴太阳能支架上，且该太阳能跟踪控制模块用于根据所述光传感器反馈的太阳光强弱，调整所述双轴太阳能支架的角度，使所述聚光透镜实时跟踪太阳。
本发明将3D打印系统设置在太阳能捕捉装置上，并采集太阳光照作为打印材料成型的能量源，从而大大节约3D打印中所消耗的能量，为3D打印技术提 供了一种新的可再生能源，缓解了目前3D打印技术存在高能耗的问题。
所述的太阳能3D打印系统还包括作为补充光源照射到所述聚光透镜上的互补光源模块，该互补光源模块由光源发生器及光源控制器组成。能在光线不足时提供光照补充，解决了太阳光能量的动态变化的问题，减少了系统对天气的依赖，使打印系统工作更稳定可靠。
所述打印材料为熔融沉积快速成型材料，所述能量源机构还包括从供料装置中引出、位于聚光透镜的焦点处的打印头。
所述机械运动支架上设有阵列式排布的m行n列聚光透镜，相应地在所述聚光透镜的焦点处设置有m*n个打印头，其中m和n均为大于1的自然数。阵列式的聚光透镜，可共用一套太阳能捕捉装置、可升降打印平台、机械运动支架和控制模块，使3D打印得以规模化生产，提高了打印效率、资源配置和利用的程度。
所述打印材料为光固化成型材料，所述供料装置为槽状盒体，所述可升降打印平台置于该槽状盒体内，且所述聚光透镜的焦点落在可升降打印平台的当前打印层上。
本发明的优点是：
1、将太阳能与3D打印技术相结合，在一定程度上缓解了3D打印系统的能源供应问题，减少了传统电力能源的消耗，节约了3D打印的能源使用成本；
2、增加了互补光源模块，解决了太阳光能量的动态变化的问题，减少了系统对天气的依赖，使打印系统工作更稳定可靠；
3、可实现阵列式打印，使得规模化生产成为了可能，提高了打印效率、资源配置和利用的程度；
4、可用于熔融沉积快速成型方式、光固化成型方式的3D打印，适用设备范围广。
附图说明
图1是本发明的太阳能3D打印系统的整体结构示意图；
图2是本发明实施例1太阳能熔融沉积快速成型3D打印系统的结构示意图；
图3是本发明实施例1太阳能阵列式3D打印系统的结构示意图；
图4是本发明实施例2太阳能光固化沉积型3D打印系统的结构示意图；
附图标记说明：1、3D打印部分；2、双轴太阳能支架；3、光传感器；4、太阳能跟踪控制模块；5、聚光透镜阵列；6、聚光透镜；7、打印头；8、可升降打印平台；9、机械运动支架；10、控制模块；11、互补光源模块；12、供料装置；13、槽状盒体。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1至图3所示，一种太阳能3D打印系统，包括用于提供打印材料的供料装置12、机械运动支架9，该机械运动支架9上设有可升降打印平台8、用于促使打印材料成型的能量源机构，还包括用于根据3D打印模型使可升降打印平台8沿垂直于台面的轴线移动、使能量源机构的成型点保持在可升降打印平台8的台面上的控制模块10，所述能量源机构包括聚光透镜6，所述可升降打印平台8上设有光传感器3，所述机械运动支架9设置在带有太阳能跟踪控制模块4的双轴太阳能支架2上，且该太阳能跟踪控制模块4用于根据所述光传感器3反馈的太阳光强弱，调整所述双轴太阳能支架2的角度，使所述聚光透镜6实时跟踪太阳。
本发明的太阳能3D打印系统可以分为太阳能捕捉装置和3D打印部分1，其中太阳能捕捉装置包括双轴太阳能支架2、光传感器3、太阳能跟踪控制模块4等，3D打印部分1包括供料装置12、机械运动支架9、可升降打印平台8、能量源机构、控制模块10等，并将3D打印系统设置在太阳能捕捉装置上，采集太阳光照作为打印材料成型的能量源，从而大大节约3D打印中所消耗的能量，为3D打印技术提供了一种新的可再生能源，缓解了目前3D打印技术存在高能耗的问题。
进一步地，所述的太阳能3D打印系统还包括作为补充光源照射到所述聚光透镜6上的互补光源模块11，该互补光源模块11由光源发生器及光源控制器组 成。
设置了互补光源模块11，能在光线不足时提供光照补充，解决了太阳光能量的动态变化的问题，减少了系统对天气的依赖，使打印系统工作更稳定可靠。
本实施例中，该3D打印系统以熔融沉积方式成型，所述打印材料为熔融沉积快速成型材料，所述能量源机构还包括从供料装置12中引出、位于聚光透镜6的焦点处的打印头7。
本实施例中的供料装置12为打印头7提供打印材料，打印头7始终放置在聚光透镜6的焦点上，聚光透镜6和打印头7可以由控制模块10控制机械运动支架9，在XY平面上自由的移动；可升降打印平台8为打印材料的成型平台，可以在Z轴方向上上下移动；控制模块10可以根据3D打印模型，基于笛卡尔坐标系或极坐标系，使能量源机构和可升降打印平台8随机械运动支架9一起移动，同时聚光透镜6和打印头7有自己的打印移动轨迹。该熔融沉积方式成型的太阳能熔融沉积快速成型3D打印系统的工作过程为：当太阳光较强时，3D打印系统通过双轴太阳能支架2跟踪太阳，太阳光通过聚光透镜6聚焦到打印头7上，从而将打印头7内的打印材料融化，再由控制模块10控制机械运动支架9和可升降打印平台8，在可升降打印平台8上实现层层打印；当太阳光较弱或无太阳光时，则互补光源模块11启动，用于补充熔融材料所需要的能量。
优选地，所述机械运动支架9上设有阵列式排布的m行n列聚光透镜6，相应地在所述聚光透镜6的焦点处设置有m*n个打印头7，其中m和n均为大于1的自然数。
此种太阳能3D打印系统可以为阵列型3D打印系统，由m×n阵列的聚光透镜6、互补光源模块11、供料模块装置组成，而可升降打印平台8、机械运动支架9、控制模块10仅需一套，可以实现m×n阵列之间的联动，从而实现m×n个物品的同时打印。阵列型3D打印系统在一定程度上解决了现有3D打印系统存在的不能够规模化生产的问题，使得规模化生产成为了可能。
实施例2
如图4，与实施例1不同的是，本实施例中的3D打印系统以光固化方式成型，所述打印材料为光固化成型材料，所述供料装置12为槽状盒体13，所述可 升降打印平台8置于该槽状盒体13内，且所述聚光透镜6的焦点落在可升降打印平台8的当前打印层上。
对于本实施例的光固化成型方式的太阳能光固化沉积型3D打印系统，槽状盒体13内装有液态树脂，当太阳光较强时，3D打印系统通过双轴太阳能支架2跟踪太阳，太阳光通过聚光透镜6聚焦到可升降打印平台8的当前打印层上，此时的聚光透镜6的焦点即为3D打印系统的光源，从而将液态树脂的打印材料固化，再由控制模块10控制机械运动支架9和可升降打印平台8，在可升降打印平台8上实现层层打印；当太阳光较弱或无太阳光时，则需要由光源控制模块10启动光源模块。
同理，采用光固化成型时，该太阳能光固化沉积型3D打印系统也可以按阵列排布，多个聚光透镜6、可升降打印平台8、供料装置12一一对应，按阵列式排布，实现规模化生产。
其它技术特征与实施例1相同，此处不再赘述。
本发明的优点是：
1、将太阳能与3D打印技术相结合，在一定程度上缓解了3D打印系统的能源供应问题，减少了传统电力能源的消耗，节约了3D打印的能源使用成本；
2、增加了互补光源模块，解决了太阳光能量的动态变化的问题，减少了系统对天气的依赖，使打印系统工作更稳定可靠；
3、可实现阵列式打印，使得规模化生产成为了可能，提高了打印效率、资源配置和利用的程度；
4、可用于熔融沉积快速成型方式、光固化成型方式的3D打印，适用设备范围广。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。