[实用新型]一种桌面熔融沉积3D打印机

说明书

技术领域

本实用新型属于3D打印技术领域，更具体地，涉及一种桌面熔融沉积3D打印机。

背景技术

3D打印技术是一种采用逐点或逐层成型方法制造物理模型、模具和零件的先进制造技术；是综合材料科学、CAD/CAM、数控和激光等先进技术于一体的新型制造技术。3D打印技术是基于离散/堆积的成型思想，将计算机上构建的零件三维CAD模型沿高度方向分层切片，得到每层截面信息，然后输出到快速成型设备上逐层扫描填充，再沿高度方向上粘结叠加，逐步形成三维实体零件。与传统机械加工中“减材料”的工艺相比，3D打印技术能从CAD模型生产出零件原型，缩短了新产品设计和开发周期，是制造技术领域的一次重大突破。

3D打印技术起源于美国，以极高的柔性和应用范围获得制造业和学术界的积极响应，很快发展到日本、欧洲和我国。三维打印技术在不需要任何刀具、模具及工装卡具的情况下，可实现任意复杂形状新产品样件的快速制造。用三维打印技术制造出的模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能检验、外观验证、工程分析、市场订货等、非常有利于优化产品设计，从而大大提高新产品开发的一次成功率，提高产品的市场竞争力，缩短研发周期，降低研发成本。

目前，3D打印技术已有十多种工艺，按照成型能源的不同，可分为激光加工和非激光加工两大类，其中典型的有：激光固化造型、选择性激光烧结、分层实体制造、熔融沉积制造、三维立体打印。

其中，前三种存在的共同问题是：

(1)机器成本高，这些3D打印机都必须配备激光器，以及高性能的数控系统，因此机器成本高；(2)运行成本高，这些3D打印机都要求特定性能的成型材料，因此运行成本高；(3)操作维护复杂，环境友好性差，这些3D打印机的结构较复杂、体积较大、对环境有一定的污染，因此，不便于操作维护，不适合于家庭及办公室使用。

后两种3D打印机和前三种3D打印机相比，在成形件的大小、精度和强度等方面，可能有所差别，但是，他们不必配置昂贵的激光器，结构较简单，外形小巧，对环境无污染，因此成本较低，特别适合于家庭及办公室使用，成为3D打印机的一种发展方向。

熔融沉积制造3D打印机采用丝状材料(如ABS塑料丝)作为加工物，用加热器将其加热到熔融状态，通过送丝机构从喷头挤出细丝材料，加热喷头在计算机的控制下，根据三维模型的截面轮廓数据作X-Y平面运动，逐层选择性融覆形成三维实体。熔融沉积制造3D打印工艺由于其独特的技术原理，比较适合于家庭、办公用品以及模具行业新产品开发，另外还被广泛用于医学、医疗、考古等三维实体模型制造，具有很强的应用前景。

现有的典型熔融沉积制造3D打印机受材料特性及软硬件技术难度的影响大多存在机器结构不够稳定、成型精度不高、成型速度低、成本高昂等问题，限制了其进一步推广使用。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种桌面熔融沉积3D打印机，其结构精巧、成本低、噪音小、成型精度高、操作简单、维护方便，尤其适合在家庭和办公室中使用，便于推广。

本实用新型提供的一种桌面熔融沉积3D打印机，包括：机架、喷头、打印台，其特征在于，在所述机架的X轴、Y轴、Z轴方向分别设有X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构；所述机架为开放结构，所述X轴运动机构包括架设在机架X轴方向的X轴横梁，X轴横梁上装有X轴步进电机、X轴丝杆和打印喷头；所述Y轴运动机构包括在Y轴方向机架的左右两侧都装设的Y轴传动丝杆和Y轴步进电机，Y轴传动丝杆通过X轴丝杆支座、X轴光轴支座与X轴横梁固定；所述Z轴运动机构包括在Z轴方向在机架后侧板设置的一根Z轴丝杆和两根Z轴光杆；在Z轴丝杆支座上连接所述打印台。

优选地，所述机架包括底部控制箱、前后左右侧板、上盖板、下底板、框架角钢，整体为开放式结构。

优选地，所述X轴运动机构垂直于Y轴运动机构和Z轴运动机构，所述X轴机构包括X轴横梁、X轴传动丝杆、X轴丝杆支座、X轴步进电机，所述X轴横梁架在左右两侧的Y轴光杆上，并在所述X轴横梁下方安装有X轴滑槽导轨和X轴滑块；所述X轴步进电机通过螺栓安装在X轴横梁上，所述X轴传动丝杆通过X轴刚性联轴器与X轴步进电机相连；在X轴传动丝杆上装有X轴丝杆螺母座，所述喷头固定在X轴丝杆螺母座上。