[发明专利]一种桌面级聚醚醚酮高温3D打印装置

说明书

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种FDM型聚醚醚酮高温3D打印装置。

背景技术

3D打印技术又被成为“快速成型技术”或者“增材制造技术”，是一种以计算机图形文件为基础，对材料逐层累加堆积成型的三维构形加工方式。发展至今，3D打印已经广泛应用于教育、汽车、机械、航空航天、工业设计等领域，被誉为“第三次工业革命的产物”。根据成型方式的不同，3D打印可以分为立体光刻(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积造型(FDM)、逐层堆积造型(LOM)等。目前使用最广泛的是FDM快速成型，相比于其他3D打印技术，FDM可以将设备和材料成本降到最低，并且满足一般用户的需求。

FDM型3D打印机主要是以标准耗材为加工对象，由3D打印机进料装置挤入进料喉管，并逐渐加热使耗材呈熔融状态，最后到达出料喷嘴挤出固化成型。此外，在3D打印前需先确定打印参数，利用计算机对三位模型进行切片处理，最后生成可供3D打印机识别的模型打印文件。打印过程中，喷头在控制系统的带动下逐层出丝，喷丝粘结在工作层面上，如此反复移动制作，直至到下一层，最后形成用户所需的实体模型。其中喷头是较为复杂的部位，材料在喷头中被加热融化，需要以一定压力从喷嘴挤出，出丝需保持稳定和连续，在空气中也需满足适宜时间的降温固化。

FDM技术一般采用低熔点的丝状标准耗材，比如PLA和ABS丝料，只需在喷头内用少量加热装置即可达到耗材熔融状态。由于材料的单一性和局限性，众多诸如聚醚醚酮(PEEK)在内的高性能特种工程塑料却很少在3D打印上得到应用，而PEEK零部件造价昂贵，采用传统机加工方式，不少零件加工过程切削余量大，会导致极大的浪费和损耗。另外PEEK耗材加工温度高达350℃以上，冷却成型过程受环境温度影响大，而常规3D打印机无法提供适宜的温度区间，往往会因为加热熔化不及时、冷却过程过快造成打印件尺寸的较大偏差，严重影响产品合格率。因此需要考虑打印机的温度调控、加热冷却的问题，以及设计出的打印机应该满足简易、高效等要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明目的是在于提供一种桌面级聚醚醚酮高温3D打印装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种桌面级聚醚醚酮高温3D打印装置，它包括：箱体、移动机构、打印头、驱动机构和温控机构，所述移动机构包括X轴移动机构、Z轴移动机构和两个Y轴移动机构，两个Y轴移动机构固定在箱体内，X轴移动机构上安装在两个Y轴移动机构上，所述打印头安装在X轴移动机构上，温控机构固定在Z轴移动机构上；

所述箱体由左板、盖板、右板、底板、前板、后板组成，所述左板、盖板、右板、底板、前板、后板均由塑料外壳和绝缘内层粘结构成；其中，左板、盖板、右板及后板上均开有矩形孔，并用石英玻璃板覆盖；箱体前板装有开闭门装置，与安装在右板上的卡口配合；

所述Z轴移动机构包括：两根导向杆、螺杆、Z轴步进电机、滑动套、螺旋传动器及Z轴皮带，两根导向杆竖直对称分布于螺杆的左右两侧，并固定在底板上，螺杆通过螺旋传动器与打印面板联接，Z轴步进电机通过Z轴皮带与螺杆连接，带动螺杆旋转；

两个Y轴移动机构相同，分别固定在左板和右板上，且高度相等，均包括：Y向滑轨、两个Y轴支撑座、Y轴双联动支撑架、Y轴皮带及步进电机；两个Y轴支撑座和Y轴双联动支撑架均固定在左板上或均固定在右板上，且两个Y轴支撑座高度相等，Y向滑轨安装在两个Y轴支撑座上，步进电机固定在Y轴双联动支撑架上；

所述X轴移动机构包括两根X向滑轨和两个X轴支撑座，两个X轴支撑座分别固定在两个Y轴移动机构的Y向滑轨上，两根X向滑轨均安装在两个X轴支撑座上，且位于同一水平面；步进电机通过Y轴皮带与X轴支撑座连接，带动X轴支撑座前后运动，X轴步进电机固定在后板上；

所述打印头包括：打印头步进电机、散热块、支撑座、多级加热圈、加热管、弹簧、弹簧扣、支撑块和喷头，步进电机、散热块、支撑座和喷头依次固定连接，且所述散热块、支撑块和喷头上均开有原料输送孔；驱动齿轮安装在步进电机的输出轴上；喷头包括一体形成的细颈部和端部，双加热管安装在喷头端部的加热孔内，多级加热圈通过加热圈紧固螺栓固定在喷头的细颈部，转动架和步进电机通过联结销连接，转动架内部嵌有从动轮和弹簧扣，弹簧一端连接转动架，另一端连接散热块，从动轮与驱动齿轮相配合；X轴步进电机通过X轴皮带带动打印头左右运动；

所述驱动机构为主控板，所述X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机和打印头步进电机均与主控板相连。