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CN105835365A - 除氧方法、系统以及3d打印方法和3d打印机 - Google Patents

除氧方法、系统以及3d打印方法和3d打印机 Download PDF

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CN105835365A CN201610270392.2A CN201610270392A CN105835365A CN 105835365 A CN105835365 A CN 105835365A CN 201610270392 A CN201610270392 A CN 201610270392A CN 105835365 A CN105835365 A CN 105835365A
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梁崇智
徐卡里
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Abstract

一种除氧方法、系统以及3D打印方法和3D打印机，其中，所述除氧方法应用于3D打印机中，包括以下步骤：向所述3D打印机的成型仓中充入保护气；检测所述成型仓内的氧气含量；如果所述成型仓内的氧气含量小于一预设标准，则继续充入保护气，否则，停止充入保护气。该除氧方法通过向成型仓充入保护气来降低成型仓内的氧气含量，可以控制成型仓内的氧气含量低于预设含量，避免氧气对产品、3D打印设备的损害。

Description

除氧方法、系统以及3D打印方法和3D打印机
技术领域
本发明属于生产制造设备领域，具体涉及一种应用于3D打印机中的除氧方法、除氧系统以及3D打印方法和3D打印机。
背景技术
3D打印机又称三维打印机，是一种利用快速成形技术，以数字模型文件为基础，采用金属或非金属材料(例如ABS、PC、PA、PLA等塑料、光敏树脂、橡胶、不锈钢、钛合金、陶瓷、混凝土等材料)制成的待成型粉末，将平铺好的待成型粉末逐层熔化/融化，然后固化堆积成型来构造三维的实体的打印设备。
目前3D打印一般是在空气中进行的，但是对于一些材料，如金属，在空气中容易氧化，影响了成型品的成分的纯度。另外，如果成型仓内的氧气含量过高，3D打印机的零件在高温作业下造成氧化严重，打印过程中出现球化、黑烟等现象，甚至会导致打印过程中出现爆炸，造成安全隐患。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种应用于3D打印机中的除氧方法、3D打印方法，以及一种应用于3D打印机中的除氧系统和3D打印机，以解决现有3D打印过程中氧气含量过高造成对3D打印产品、设备的损害和安全隐患。
为此，本发明实施例首先提供了一种应用于3D打印机中的除氧方法，包括以下步骤：
向所述3D打印机的成型仓中充入保护气；
检测所述成型仓内的氧气含量；
如果所述成型仓内的氧气含量大于或等于一预设标准，则继续充入保护气，否则，停止充入保护气。
其次，本发明实施例还提供了一种3D打印方法，包括：
使用如权利要求1或2所述的除氧方法；
启动所述3D打印机进行3D打印；
检测所述3D打印机的成型仓内的氧气含量，如果所述氧气含量大于或等于所述预设含量，则向所述3D打印机的成型仓中充入保护气。
再次，本发明实施例还提供了一种应用于3D打印机中的除氧系统，包括气源、测氧机构和三通阀，
所述气源与所述三通阀的第一接口连接，所述三通阀的第二接口与所述3D打印机的成型仓连接，所述三通阀的第三接口与一排气管连接；以及
所述测氧机构包括依次与所述成型仓连接的测氧仪和抽气泵，所述抽气泵的出气口与所述成型仓连接。
最后，本发明实施例又提供了一种3D打印机，具有成型仓，还包括上述的除氧系统。
相较于现有技术，本发明实施例提供的一种应用于3D打印机中的除氧方法、3D打印方法，以及一种应用于3D打印机中的除氧系统和3D打印机通过向成型仓中充入保护气来降低成型仓中的氧气含量。而且，在3D打印过程中能实时检测成型仓内的氧气含量，防止打印过程中出现氧气含量回升，从而可以控制成型仓内的氧气含量低于预设含量，避免氧气对产品、3D打印设备的损害。
附图说明
图1是本发明所述一种应用于3D打印机中的除氧系统一实施方式的结构示意图；
图2是本发明所述一种应用于3D打印机中的除氧系统一实施方式中除氧机构的结构示意图；
图3是本发明所述一种应用于3D打印机中的除氧方法一实施方式的流程图；
图4是本发明所述一种3D打印方法一实施方式的流程图。
主要元件符号说明
10 成型仓
20 阀开关
30 三通阀
31 第一接口
32 第二接口
33 第三接口
40 气源
50 净化器
60 测氧机构
61 过滤器
62 抽气泵
63 测氧仪
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
本发明实施方式涉及的一种应用于3D打印机中的除氧方法、3D打印方法、除氧系统和3D打印机通过向3D打印机的成型仓10中充入保护气来降低成型仓10中的氧气含量，实现保护3D打印产品和设备的目的。
请参阅图1，图1是本发明所述一种应用于3D打印机中的除氧系统一实施方式的结构示意图。在图1示出的实施方式中，该结构的除氧系统包括气源40、测氧机构60和三通阀30。气源40可以是循环风机或者空气泵，用于驱动保护气进入成型仓10内。保护气可以是氮气，优选采用惰性气体，例如氩气、氦气等。三通阀30可以是电磁或者气动驱动式，具有三个相互连通的接口，即第一接口31、第二接口32和第三接口33。三通阀30的每个接口都能够打开或者关闭，因此可以打开或者关闭与第一接口31、第二接口32和第三接口33连接的通道。
具体而言，气源40的出气口通过一管道与三通阀30的第一接口31连接，气源40驱动的保护气从第一接口31进入三通阀30。三通阀30的第二接口32和第三接口33作为出气口，三通阀30的第二接口32与3D打印机的成型仓10连接，第三接口33与一排气管连接。此外，在三通阀30与成型仓10之间还可以设置一个阀开关20。在该阀开关20打开状态下，保护气从三通阀30流出后，经阀开关20进入成型仓10内。根据该阀开关20打开或关闭的状态，可以控制三通阀30与成型仓10之间的管道的连通或关闭。
在一些实施方式中，该除氧系统还可包括净化器50。成型仓10的排气口与所述净化器50连接，以对成型仓10中的气体进行净化，吸收其中的灰尘、水分、有毒或有害气体。另外，在成型仓10与净化器50之间还可以设置一阀开关20，在该阀开关20打开状态下，保护气从成型仓10内流出后，经该阀开关20进入净化器50内。根据该阀开关20打开或关闭的状态，可以控制三通阀30与成型仓10之间的管道的连通或关闭。
参见图2，图2是本发明所述一种应用于3D打印机中的除氧系统一实施方式中除氧机构的结构示意图。在图2示出的实施方式中，测氧机构60用于检测成型仓10中的氧气含量，其包括依次与成型仓10连接的测氧仪63和抽气泵62，即成型仓10与测氧仪63连接，抽气泵62的进气口与测氧仪63连接，抽气泵62的出气口再与成型仓10连接，形成一测氧环路。其中，抽气泵62用于从成型仓10中抽取其中的气体供测氧仪63分析气体中的氧气含量。抽气泵62的结构可以是本领域技术人员熟知的，例如可以是通过电机的圆周运动，驱动机械装置使泵内部的隔膜做往复式运动，从而对固定容积的泵腔内的空气进行压缩、拉伸形成真空(负压)，在进气口处与外界大气压产生压力差，在压力差的作用下，将气体压(吸)入泵腔，再从出气口排出。在图2示出的实施方式中，测氧机构60还包括一过滤器61，抽气泵62通过该过滤器61与成型仓10连接。因此，在抽气泵62的作用下，保护气从成型仓10内流出后，经该过滤器61进入抽气泵62内。另外，过滤器61与成型仓10之间还可以设置一阀开关20，在该阀开关20打开状态下，保护气从成型仓10内流出后，经阀开关20进入抽气泵62。根据该阀开关20打开或关闭的状态，可以控制成型仓10与抽气泵62之间的管道的连通或关闭。而且，在成型仓10与测氧仪63之间也可以设置一阀开关20，在该阀开关20打开状态下，保护气从成型仓10内流出后，经阀开关20进入测氧仪63。根据该阀开关20打开或关闭的状态，可以控制成型仓10与测氧仪63之间的管道的连通或关闭。
其中，上述的“阀开关”是指具有截止作用的开关，具体结构可以是本领域技术人员熟知的各种阀开关，包括但不限于气动阀开关、电动阀开关和液压阀开关。
此外，本发明实施例还提供了一种3D打印机，具有上述实施方式涉及的除氧系统，用于控制成型仓10内的氧气含量，从而可以防止打印过程中出现氧气含量回升，从而可以控制成型仓10内的氧气含量低于预设含量，避免氧气对产品、3D打印设备的损害。
参见图3，图3是本发明所述一种应用于3D打印机中的除氧方法一实施方式的流程图。图3示出的除氧方法可以应用在图1和图2涉及的除氧系统上，但不限于上述结构的除氧系统。该应用于3D打印机中的除氧方法包括步骤S301-S303。
具体而言，在步骤S301中，向所述3D打印机的成型仓10中充入保护气。保护气可以是氮气、惰性气体(例如氩气)等。在充入保护气的同时，还可以检测成型仓10内的气体压力，控制气体压强处于一个预设的范围内。如果成型仓10内的气压大于预设的范围，例如超过预设值5K帕斯卡(Pa)，则打开排气管道释放压力，而当成型仓10内的气体压力小于预设值0.2KPa，则关闭排气管道，充入保护气，直至成型仓10内的气体压强位于预设的范围之内。
在步骤S302中，检测所述成型仓10内的氧气含量。此处使用的“氧气含量”可以是指成型仓10内的氧气体积占成型仓10内所有气体的体积比例。检测氧气含量的仪器可以是前述实施方式中涉及的测氧机构60，利用抽气泵62将成型仓10内的气体抽出给测氧仪63检测气体的氧气含量。其中，检测氧气含量的频率可以是实时检测，也可以是每隔预设时间检测一次，例如每隔5分钟启动检测机构检测一次氧气含量。在步骤S301启动后，第一次检测成型仓10内的氧气含量的时间可以间隔较长时间，例如充入保护气20分钟后才开始第一次检测氧气含量。
在步骤S303中，如果所述成型仓10内的氧气含量大于或等于一预设标准，则继续充入保护气，如果所述成型仓10内的氧气含量小于一预设标准，则停止充入保护气，从而可以控制成型仓10内的氧气含量处于预设标准的范围内。其中，所述的预设标准是指成型仓10内的氧气含量低于一预设含量，本领域技术人员可以根据3D打印产品和设备等因素进行设定或修改。
从上述的实施方式可以看出，该除氧方法通过向成型仓10充入保护气来降低成型仓10内的氧气含量，可以控制成型仓10内的氧气含量低于预设含量，避免氧气对产品、3D打印设备的损害。
参见图4，图4是本发明所述一种3D打印方法一实施方式的流程图。图4示出的3D打印方法包括步骤S401-S403。
在步骤S401中，使用上述实施方式中披露的除氧方法降低成型仓10内的氧气含量。除非与本实施方式描述的3D打印方法相反或冲突的启示或论述，上述的除氧方法涉及的所有技术内容均使用于本实施方式之中，此处不再对上述实施方式涉及的除氧方法的原理和过程进行赘述。
在步骤S402中，启动所述3D打印机进行3D打印。
在步骤S403中，检测所述3D打印机的成型仓10内的氧气含量，如果所述氧气含量大于或等于所述预设含量，则向所述3D打印机的成型仓10中充入保护气。此处使用的“氧气含量”可以是指成型仓10内的氧气体积占成型仓10内所有气体的体积比例。检测氧气含量的仪器可以是前述实施方式中涉及的测氧机构60，利用抽气泵62将成型仓10内的气体抽出给测氧仪63检测气体的氧气含量。其中，检测氧气含量的频率可以是实时检测，也可以是每隔预设时间检测一次，例如每隔5分钟启动检测机构检测一次氧气含量。其中，第一次检测成型仓10内的氧气含量的时间可以间隔较长时间，例如充入保护气20分钟后才开始第一次检测氧气含量。此外，所述的预设标准是指成型仓10内的氧气含量低于一预设含量，本领域技术人员可以根据3D打印产品和设备等因素进行设定或修改。
因此，该3D打印方法通过在3D打印机启动前向成型仓10内充入保护气降低成型仓10内的氧气含量，在3D打印机工作的过程中检测成型仓10内的氧气含量，并且在氧气含量较低时继续向成型仓10充入保护气来降低成型仓10内的氧气含量，从而可以控制成型仓10内的氧气含量低于预设含量，避免氧气对产品、3D打印设备的损害。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种应用于3D打印机中的除氧方法，其特征在于，包括以下步骤：
向所述3D打印机的成型仓中充入保护气；
检测所述成型仓内的氧气含量；
如果所述成型仓内的氧气含量大于或等于一预设标准，则继续充入保护气，否则，停止充入保护气。
2.如权利要求1所述的应用于3D打印机中的除氧方法，其特征在于，所述检测所述成型仓内的氧气含量的步骤包括：
等待一预设时间后，检测所述成型仓内的氧气含量。
3.一种3D打印方法，其特征在于，包括：
使用如权利要求1或2所述的除氧方法进行除氧；
启动所述3D打印机进行3D打印；
检测所述3D打印机的成型仓内的氧气含量，如果所述氧气含量大于或等于所述预设含量，则向所述3D打印机的成型仓中充入保护气。
4.一种应用于3D打印机中的除氧系统，其特征在于，包括气源、测氧机构和三通阀，
所述气源与所述三通阀的第一接口连接，所述三通阀的第二接口与所述3D打印机的成型仓连接，所述三通阀的第三接口与一排气管连接；以及
所述测氧机构包括依次与所述成型仓连接的测氧仪和抽气泵，所述抽气泵的出气口与所述成型仓连接。
5.如权利要求4所述的应用于3D打印机中的除氧系统，其特征在于，还包括净化器，所述成型仓的排气口与所述净化器连接。
6.如权利要求4或5所述的应用于3D打印机中的除氧系统，其特征在于，所述三通阀与所述成型仓之间还通过阀开关连接和/或所述成型仓与所述净化器之间还通过阀开关连接。
7.如权利要求4所述的应用于3D打印机中的除氧系统，其特征在于，所述气源包括循环风机或空气泵。
8.如权利要求4所述的应用于3D打印机中的除氧系统，其特征在于，所述测氧机构还包括过滤器，所述抽气泵通过所述过滤器与所述成型仓连接。
9.如权利要求8所述的应用于3D打印机中的除氧系统，其特征在于，所述过滤器通过一阀开关与所述成型仓连接和/或所述成型仓通过一阀开关与所述测氧仪连接。
10.一种3D打印机，具有成型仓，其特征在于，还包括如权利要求4-9任一项的除氧系统。
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