[发明专利]3D打印机的快速供料装置

说明书

技术领域

本发明属3D打印机技术的一个领域。

背景技术

3D打印可以使在电脑屏幕里的虚拟影像神奇地变成现实物质的世界，因此它得到越来越广泛的应用。目前3D打印技术用得较多的是熔融堆积式(FDM），这种3D打印的机器和耗材等成本相对低廉，但是它也是打印精度较低的一种技术。它的工作原理是靠喷头喷丝，配合热台的移动实现热熔堆积的成型。它打出来的工件的粗糙度和位形精度都不很理想，特别是垂直的线和面方面。在这种技术中，影响打印精度的因素较多，其中受打印机的机械精度的影响较大，而且，在这些因素中，除系统的重复定位精度外，更大的因素还在于喷丝方面。现有技术下的熔融堆积3D打印都是靠电加热喷头，然后通过送丝机构强力送丝到已加热的喷头上进行热挤丝和喷丝，然后喷头喷丝配合热台的重复定位移动，就能实现切片堆积成型的热熔融堆积立体打印。在这个过程中喷头能否准确干脆地喷丝和断丝（停止喷丝）是关系到模型垂直边缘的直线度、粗糙度、和位形精度等重要指标的高低。当模型工件中需要打印垂直的轴、垂直的孔等在俯视图中呈现点状的物体或图形时，喷头就需要断续的脉冲式的吐丝，否则无法达到所需的精度等指标。为了实现断丝，现有技术中大都采用了通过送丝电机反转来实现反向抽丝等办法。但是，这些办法并不理想，原因有多方面。首先，由于送丝机构包含了步进电机等重量较大的部件，所以它不适合跟随喷头移动只能把它装在机架上，因此，送丝机构距离喷头位置较远，只能通过送丝套管与喷头连接在一起送丝。料丝被限定在送丝套管内运动。送丝套管的内容积较大，料丝在里面传输时有较大的弹性变形空间，这样的结构使加载到喷头上的料丝的加载动作滞后于送丝机构的动作；另一方面，由于惯性等原因，送丝电机由正转变反转动作同样需要时间，这些因素严重地影响了喷头的断和送丝的反应速度。该断丝的时候不能准确地断，喷出的多余丝量必然对工件产生不良的影响；该喷丝的时候不能准确地喷丝，令垂直边缘出理不整齐，同样影响着垂直边缘打印质量，它们都使打印出来的模型工件的垂直边缘出现拉丝、不平、不直、粗糙等缺陷，这些问题随着打印速度的增加而变得更加突出。因此它也是制约打印速度的重要因素。

发明内容

为了让3D打印机喷头的断丝和喷丝的动作反应更快，更能准确地应对被打印模型切片中的点状结构，本发明采取了如下技术措施：在喷头上安装电磁铁和送丝套管，电磁铁连接计算机并可在计算机的控制下驱动送丝套管运动，料丝在送丝套管内运行。

这样做的好处是：当3D打印机需要打印模型中垂直的轴、垂直的孔等在俯视图或切片图层中呈现点状的物体或图形时，喷头需要断续的脉冲式的准确喷丝。这时计算机可通过电磁铁按切片的要求驱动送丝套管运动，须要断丝时使送丝套管和料丝迅速后退，离开喷头实现断丝。当需要脉冲式的喷丝时，计算机可控制电磁铁驱动送丝套管运动，通过配合动作使送丝套管把料丝迅速送到喷头，实现点状吐丝。由于电磁铁的动作速度远远比送丝电机的正反转动作速度要快，而且本发明可直接装在打印头上，缩小了驱动元件与喷头的距离，使电磁铁的动作不产生延时或滞后。因此，本发明可使3D打印机的喷头轻松实现窄脉冲式的点状喷丝，使喷头的喷丝和断丝变得干脆利落，毫不拖泥带水。并可以大大提高3D打印机的打印速度、模型的垂直边缘的精度、减低了垂直边缘粗造度，有效消除了现有3D打印机常见的垂直边缘拉丝现象。

附图说明

图1是3D打印机的供料装置的局部剖视图。

图中：喷头1、复位弹簧2、动铁芯3、电磁线圈4、送丝套管5、静铁芯6、料丝7。

具体实施方式

本申请所述的“电磁铁连接计算机并可在计算机的控制下驱动送丝套管运动”，能实现这一功能的机械结构有多种多样，例如料丝可以穿过电磁铁的结构、料丝可不穿过电磁铁的结构等等，它们都适合本发明的技术方案使用，都能产生本申请的技术效果。