[发明专利]可打印高温材料的3D打印机控制系统

说明书

本发明公开了一种可打印高温材料的3D打印机控制系统，包括硬件系统和软件系统，软件系统包括控制程序，硬件系统包括辅助机构、3D打印执行机构和控制电路；X轴运动机构架设在Y轴运动机构上；Z轴运动机构设置在机箱内部；挤料机构设置在X轴滑块上方；3D打印头设置在X轴滑块下方；打印预热组件设置在机箱内部，用于在密封的机箱产生恒定的高温环境打印温度。其优点是：结构紧凑、科学；对打印高温材料进行预热，打印工作温度大幅提高至450摄氏度，解决了打印高温材料的技术问题。打印材料兼容性好；X轴滑块仅受X轴方向的力，磨损小，使用寿命长，维护工作量小，3D打印头运动流畅，打印出丝均匀顺畅准确，打印效果更佳。

技术领域

本发明涉及一种3D打印机，尤其涉及一种基于高温熔融堆积的快速成型3D打印机。

背景技术

3D打印机是一种精密的机电一体化设备，一般由设置在机架上的X轴、Y轴和Z轴三个轴组成，X轴和Y轴设在一个垂直于Z轴的XY运动平面内，统称为XY轴；3D打印头组件设置在X轴上，即X轴与Y轴一上一下纵横交错形成一个十字交叉从3D打印头组件中穿过，X轴、Y轴和Z轴之间相互独立运动，通过打印平台来调节他们之间的间距，实现3D打印机的立体打印工作。常见的3D打印机的XY轴机构普遍存在以下的缺陷：XY轴机械结构复杂，定位精度稳定性差，造成机械阻力大，机械振动大，3D打印头安装和拆卸比较困难。

为克服上述缺陷，申请人申请了一件FDM类3D打印机，专利号为“2016204199697”、名称为“一种3D打印头的新型XY轴机构”的实用新型专利，其主要技术方案是：X轴和Y轴为轴承钢制成的方轨，对应于X轴和Y轴，滑座上设有纵横交错设置的滑动块，滑动块匹配地套接在方轨上，使用时，3D打印头组件设有滑座上。方轨侧面设有燕尾滑槽，滑动块由下往上通过滑槽套接在方轨上，燕尾滑槽的底部设有方形油槽。此外，X轴和Y轴的两端设有滑块和驱动滑块作直线运动的驱动装置。这种结构虽然结构简单、紧凑、科学，设计合理、流畅，容易制造；提高了XY轴的运动精度；减少了机械阻力，降低了机械振动；3D打印头更容易安装和拆卸；安装调测更方便、快捷，适用于高速度的大中型3D打印机。但是当用在大型3D打印机时也存在一些缺陷，由于3D打印机体积较大，3D打印头组件设有滑座上，工作时，X轴和Y轴的作用力同时作用在滑座上，当打印头在中间位置移动的时候，由于滑座双向交叉受力，摩擦力较大，导致磨损大，使用时间长了，而且很难保证它的运动精度，不可避免地影响打印的精度。而且，目前FDM类3D打印机整体结构以开放式的机架居多，导致3D打印头的加热部件散热过快，增加了能量的损耗，不利于节能环保。

目前FDM类3D打印机整体结构以开放式的机架居多，3D打印机控制系统也仅限于控制X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、挤料机构和3D打印头组件之间协调工作，而对环境温度控制方面出现技术上的空白。机架开放式的3D打印机打印时的工作温度由于受机架结构的限制，一般控制在250摄氏度以下，为了确保长期稳定打印质量，只能使用打印融熔温度低于230摄氏度的打印材料。即其存在如下的缺陷：对于打印温度要求较高、对打印环境有严格要求的材料则无法满足打印条件，如碳纤维、PEEK等打印材料。

另外，由于打印环境温度取决于室内环境温度。这种结构相对简单实用，但也存在一些无法克服的结构缺陷，对打印材料的通用性能差，由于环境温度的波动，打印成型不够稳定，特别是一些特殊的打印材料对打印环境有一定的要求，打印环境温度太低，而打印成型的温度高达几百摄氏度，在如些高温差作用下，热胀冷缩产生的应力会出现翘边层裂等质量问题，有的甚至无法正常打印成型，如ABS、尼龙等打印材料。

发明内容

为解决现有3D打印机存在的上述缺陷，本发明提供一种的性能更为优异的可打印高温材料的3D打印机控制系统，其方案如下：

一种可打印高温材料的3D打印机控制系统，其特征是，包括硬件系统和软件系统，软件系统包括控制程序，硬件系统包括辅助机构、3D打印执行机构和控制电路；

其中，辅助机构包括：