[实用新型]一种3D打印机自动调平装置和3D打印机

说明书

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印机自动调平装置和3D打印机。

背景技术

3D打印又称为增材制造，是一系列工艺的统称。其原理简要概述即是通过层层叠加，逐层将数字化的三维模型文件转变为三维实物。目前主要的增材制造工艺包括：3DP技术、选择性激光烧结（SLS）、立体光刻（SLA）、熔融沉积成型（FDM）等。FDM熔融沉积成型技术的原理是将热敏材料熔融成液态，通过由计算机控制的挤出喷头将其沉积在设计好的一层截面路径上，经快速冷却迅速成型。当一层截面成型完成后，喷头沿Z轴移动事先设置好的相应层厚到下一层截面位置再打印下一截面，经层层沉积直至整个3D实体成型。

保持打印平台的水平对3D打印至关重要，特别对于以层层累积为特征的FDM熔融沉积成型技术的3D打印工艺来讲，打印平台的平整度直接决定第一层的成败，也就决定了整个打印的成败。目前市场上主流的打印平台调平是通过肉眼观察、手动调整旋钮来实现。图1为现有技术一的3D打印机调平装置的结构示意图，如图1所示，现有技术一的具体做法是将3D打印机喷头1移动到打印平台2的四角，通过逐一调整四角到一个固定不动的限位开关6（或称行程开关）的距离，使其保持一致，来实现打印平台2的水平。通过调整旋钮7来调节打印平台2到限位开关6的距离相等来保持打印平台2的水平，限位开关6的结构如图3所示。限位开关6和打印平台间通过探针61接触。在实际操作中，由于等距需要靠“主观+手动”来实现，无法量化，失误率极高、可重复性极低。而且由于调平点之间不可避免的相互影响，这种逐一调节的方法很难实现平台的真正水平。直接结果就是打印喷头和打印平台之间的距离非常容易不合适：或者过远，使材料不能理想的粘附在打印平台上；或者过近，使得打印喷头堵塞，造成出料困难，严重的甚至使打印喷头和打印平台产生剧烈摩擦，造成毁坏性后果。

图2为现有技术二的3D打印机调平装置的结构示意图，如图2所示，针对现有技术一的这种情况，在欧美发达国家的一些先进厂家开发了Z轴自动补偿调平的技术，现有技术二的具体做法是在喷头1的热端11旁增加一个自动摆臂8，并将原来固定的限位开关6安装在自动摆臂8上。调平时，通过电机控制自动摆臂8运动，将限位开关6移至与打印平台2垂直的位置（如图2实线所示）；随后喷头1和限位开关6被移动至边缘角落，逐渐升高打印平台2直至触发限位开关6，这时打印平台2的上升被自动终止，喷头1的位置信息（x,y,z）被软件记录，记录结束后，电机再将自动摆臂8收回到与打印平台2平行的位置（如图2虚线所示），使其不影响接下来的打印。通过这种方式记录打印平台2边缘三点的坐标，进而能得到打印平台2所在平面的方程（ax+bx+cx+E=0），因此可以计算出打印平台2上任意一点相对于喷头1的位置，这样在程序输出Z轴位置时，可以直接包含上述位置信息，实现Z轴自动补偿。这种方式实现了自动调平，量化了喷头和平台间的距离；但是从另外一方面看，其缺点也很明显，缺点包括：

一、增加了一个电机，增加了成本，同时也增加了产品的复杂程度，可靠性随之降低；

二、喷头体积变大，牺牲了本来就很宝贵的打印空间；

三、喷头重量增加，使得机器的打印速度变慢。

综上所述，目前3D打印的打印平台面临手动难以调平，自动调平又有成本高、降低机器性能，增加制造成本的难题。

实用新型内容

本实用新型提供一种3D打印机自动调平装置和3D打印机，用于在不增加成本和牺牲打印机性能的前提下，解决3D打印平台自动调平的问题。

本实用新型提供一种3D打印机自动调平装置，包括：喷头、打印平台、主控电路板；

喷头通过第一导线电连接主控电路板的第一端口，打印平台通过第二导线电连接主控电路板的第二端口；当喷头与打印平台接触时，喷头和打印平台通过第一导线和第二导线导通至主控电路板。

进一步，喷头的热端的材料包括：铜和/或铝；

喷头的热端通过第二导线电连接主控电路板的第二端口。

进一步，打印平台为导电材料或者打印平台的上表面设有导电层。

进一步，导电层包括导电胶带。优选地，导电胶带为环形且布置于打印平台的边缘位置。

进一步，打印平台的导电材料为金属。

进一步，当喷头和打印平台通过第一导线和第二导线导通至主控电路板时，主控电路板发送信号至微处理器，微处理器控制喷头停止运动并且记录喷头的坐标位置。

进一步，喷头的坐标位置至少为三个且位于打印平台的不同位置。