[发明专利]一种自适应送丝3D打印机及其打印方法

权利要求书

1.一种自适应送丝的3D打印机，包括二维运动平台(2)，3D打印头(1)安装在二维运动平台(2)上，3D打印头(1)的下方设有工作平台(3)，工作平台(3)和升降装置(4)连接，料盘(7)固定在工作平台(3)后部的打印机外壳(5)上，塑料丝(6)缠绕在料盘(7)上，塑料丝(6)经过张紧装置(8)并经由导向管(9)送入3D打印头(1)中，其特征在于：

所述的3D打印头(1)包括动态扭矩传感器(12)，动态扭矩传感器(12)的内部安装有传动轴(23)，传动轴(23)的一端通过第二联轴器(14)与打印头步进电机(15)同轴连接，传动轴(23)的另一端通过第一联轴器(13)与导轮轴(10)同轴连接，送丝导轮(20)连接在导轮轴(10)上，在导轮轴(10)的中间连接有导轮轴固定装置(22)，送丝导轮(20)的下方为打印头外壳(11)，打印头外壳(11)内部是打印头空腔(21)，打印头空腔(21)的端头连接有喷嘴(19)，塑料丝(6)经过导向管(9)穿过打印头空腔(21)到达喷嘴(19)，打印头外壳(11)靠近喷嘴(19)处连接有加热装置(16)和温控器(17)，喷嘴(19)外设有剪切装置(18)，打印头外壳(11)、动态扭矩传感器(12)和打印头步进电机(15)固定在保护壳24上。

2.根据权利要求1所述的自适应送丝的3D打印机的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)塑料丝(6)从料盘(7)中出发，经过张紧装置(8)，由导向管(9)供给3D打印头(1)，并由喷嘴(19)挤出并铺在工作平台(3)上，所述的塑料丝(6)是PLA或ABS塑料；

2)当进行零件的3D打印工作时，计算机程序控制二维运动平台(2)与升降装置(4)，带动3D打印头(1)在工作平台(3)上按照当前层模型的截面数据运动；同时，打印头步进电机(15)带动依靠第二联轴器(4)同轴连接动态扭矩传感器(12)的传动轴(23)转动，传动轴(23)带动依靠第一联轴器(13)同轴连接的导轮轴(10)与送丝导轮(20)转动，塑料丝(6)在送丝导轮(20)的带动下进入打印头空腔(22)并运动到喷嘴(19)处挤出，喷嘴(19)附近处的加热装置(16)和温控器(17)保证塑料丝(6)始终处于熔融状态；

3)塑料丝(6)从喷嘴(19)处被挤出之后在工作平台(3)上冷却沉积，同时塑料丝(6)被粘附在了工作平台(3)上，因此能够随着二维运动平台(2)的运动而不断从料盘(7)中被拉扯出；喷嘴(19)将塑料丝(6)挤出并铺在工作平台(3)的过程中，打印头步进电机(15)的输出扭矩值被动态扭矩传感器(12)所测得，同时，工作平台(3)的平面度变化与打印工件的尺寸变化会引起打印头步进电机(15)的输出扭矩发生变化，动态扭矩传感器(12)检测这一变化；

4)动态扭矩传感器(12)将打印头步进电机(15)的输出扭矩以数字信号的形式传入计算机，计算机对数字信号进行相应的转码和处理并向打印头步进电机(15)发出相应的控制指令调节打印头步进电机(15)的转速从而控制塑料丝(6)经由喷嘴(19)挤出并铺在工作平台(3)的送丝量，从而减小工作平台(3)的平面度误差，同时在打印工件的过程中，根据工件尺寸的变化及时调节送丝进给量，提高打印工件的精度；

5)重复打印，直至工作平台(3)的平面度误差大小达到符合精度要求的误差范围，在打印过程中，减小打印工件的尺寸误差。