[发明专利]单喷头熔融挤压式三维打印机

说明书

技术领域

本发明是涉及一种三维打印机，具体地说是涉及一种单喷头熔融挤压式三维打印机。

背景技术

熔融挤压式三维打印机又称为熔融挤压式快速成形机，这种打印机的喷头将塑料丝材加热为熔融态，然后根据计算机发出的工件图形控制指令，通过喷头中的小喷嘴将熔融料挤出并选择性地沉积在下方的工作台基板上，构成工件的第一层二维图形截面。此层成形完成后，喷头上升一小层高度，按照第一层的类似过程进行第二层二维图形截面的成形，此层叠加在上一层上，且彼此粘接为一体。如此一层层重复二维成形，直到整个三维工件成形完成。

上述成形工艺属于加成制造法，无需传统的切削加工机床和工模具，在计算机的控制下，根据工件的三维CAD 模型可直接成形三维实体，因而称为自由成形，非常适合新产品的研制，能大大节省工时与成本。

目前传统的熔融挤压式三维打印机有以下两个特点：(1) 采用滚轮副通过摩擦力将塑料丝材送进喷头加热熔融并使其从喷嘴挤出；(2) 采用两个喷头，其中一个喷头熔融挤压沉积工件的成形材料，构成工件；另一个喷头挤压沉积支撑材料并构成支撑结构，以免工件在成形过程中发生坍塌和翘曲变形。由此导致的缺点是：(1) 滚轮与丝材之间的摩擦力有限，因此挤出力和挤出流量有限，难于实现高密度工件的高效成形；(2) 在每一成形层，两个喷头必须轮流工作和频繁定位，成形工艺复杂，显著降低成形效率；(3) 每台成形机必须有两个喷头、两个料盘和两套丝材送进机构，使机械结构和控制系统更复杂。

发明内容

本发明的目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种单喷头熔融挤压式三维打印机。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：

本发明有以下部分组成：单喷头管1、多级加热单元2、送料机构3、传输材料机构4、三维打印平台5、X向行走单元7、Y向行走单元8、Z向行走单元9、打印原料10、计算机控制和驱动系统。

本发明的工作原理：三维打印工作台5是一种可以实现上下、左右、前后等空间立体的行走路线、主要由X向行走单元6、Y向行走单元7、Z向行走单元8通过计算机控制来完成驱动平台的运动。打印原料10安放在滚筒上，通过滚筒转动为传输材料机构4提供传输用料送料机构3，送料机构3为一种加持原料，元件控制加紧装置通过电机、弹簧、滚筒、壁面实现了材料的加固和传送。所述材料为ABS、PLA等条状材料，在原料进入多级加热单元2后，原料会被加热，呈现熔融状，通过单喷头管1打印到三维打印平台上的具体的地点，材料会迅速的成型，加紧装置可以通过弹簧调节加持的力度，单管喷头1实现了打印速度的可调性。打印机打印物件的形状，由给定的图形三维建模来完成，通常情况下有CAD三维建模就可完成，建模的过程需要用到电脑，通过三维图像生成的信息，打入到驱动数据库中即可实现在三维打印机内打印出需要的到的三维实物。对于三维实物而言，不同的位置要求的功能也不一样，多级加热单元实现了温度的控制，实现了工艺的不同，需求的温度可以在建模时的数据来实现温度的变化。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明实现了是采用滚轮副和壁面实现送进和挤出丝材，通过挤出丝材的精密控制和工艺优化，只需单个喷头就能分别成形工件和支撑结构。对于加热单元采用多级加热单元实现不同温度下的快速加热。相对于传统的三维打印机，具有挤料力大、出料稳定、只需单个喷头就能分别成形工件和支撑结构、成形效率高、工件密实、成形机的结构更紧凑等优点。

附图说明

图1是单喷头熔融挤压式三维打印机结构图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明有以下部分组成：单喷头管1、多级加热单元2、送料机构3、传输材料机构4、三维打印平台5、X向行走单元7、Y向行走单元8、Z向行走单元9、打印原料10、计算机控制和驱动系统。