[发明专利]无需支撑的3D打印装置及其打印方法

权利要求书

1.无需支撑的3D打印装置，其特征在于，该装置底部为矩形结构，矩形结构的四个角通过L形连接件(13)，各固定有一个立柱，立柱上端装有立柱保护套(7)，立柱a(1)与立柱d(4)中间连接有滑动丝杠b(24)，立柱d(4)外侧固定连接材料丝轮(19)，立柱b(2)与立柱c(3)中间设置有滑动丝杠a(9)，立柱b(2)上与滑动丝杠a(9)相对的一侧设置有伺服电机a(10)，滑动丝杠a(9)和滑动丝杠b(24)平行，且平行于矩形结构；滑动丝杠a(9)上移动连接有移动滑块c(29)，滑动丝杠b(24)上移动连接有移动滑块b(21)，移动滑块c(29)和移动滑块b(21)间通过滑动丝杠c(25)连接，移动滑块c(29)和移动滑块b(21)间还设置有传送带(17)，移动滑块b(21)外侧还设有传送带带轮柱(171)，移动滑块c(29)外侧装有伺服电机支撑架(16)和伺服电机b(30)，其中滑动丝杠c(25)与传送带(17)平行，且平行于矩形结构；

所述滑动丝杠c(25)和传送带(17)上套有滑块，滑块一侧带有热源端部件(20)，热源端部件(20)与材料丝(23)的一端连接，材料丝(23)的另一端缠绕在材料丝轮(19)上，热源端部件(20)熔化材料丝(23)后，利用3D打印喷头(18)喷涂于第二工作台(15)上，3D打印喷头(18)连接在热源端部件(20)的下方；滑块的另一侧依次装有电机箱(27)和表面加热装置(22)，电机箱(27)为表面加热装置(22)提供热源；表面加热装置(22)的加热线圈(223)，通过连接在电源端口(222)上的电源线(221)，连接电机箱(27)进行加热；

所述立柱a(1)与立柱b(2)中间设置有滑块导轨a(5)，滑块导轨a(5)顶端设有支柱盖帽(8)，立柱c(3)与立柱d(4)中间设置有滑块导轨b(6)，滑块导轨a(5)与滑块导轨b(6)平行于立柱方向，滑块导轨a(5)与滑块导轨b(6)内各设置有一个移动滑块a(11)，两个移动滑块a(11)中间连接有工作台导杆(12)，工作台导杆(12)平行于矩形结构，第一工作台(14)转动连接在工作台导杆(12)上，第二工作台(15)转动连接在第一工作台(14)上，第一工作台(14)与第二工作台(15)的连接处一侧用端帽(28)固定，另一侧设置有伺服电机d(32)；滑块导轨b(6)顶端固定有支撑架(26)，支撑架(26)上装有伺服电机c(31)，工作台导杆(12)、第一工作台(14)连接处与第一工作台(14)、第二工作台(15)连接处垂直相交；

所述伺服电机a(10)、伺服电机b(30)、伺服电机c(31)和伺服电机d(32)由电路控制，其中主控制器(36)选用的是型号为AT89C51的微处理器，主控制器(36)与上拉电阻(34)、LCD显示器(33)相连，主控制器(36)的P2口与多个按键(37)一一连接，按键(37)用于控制伺服电机a(10)、伺服电机b(30)、伺服电机c(31)和伺服电机d(32)的开启与关闭，主控制器(36)、锁存器(35)和集成电路芯片(38)形成闭路，集成电路芯片(38)选用的型号为8255A，8255A芯片的PA口、PB0～PB3口与译码器(40)的A、B、C口连接，译码器(40)的输出与驱动器(41)的输入连接，驱动器(41)控制伺服电机a(10)、伺服电机b(30)、伺服电机c(31)和伺服电机d(32)，调整第二工作台(15)、3D打印喷头(18)和表面加热装置(22)的位置与角度，数字温度传感器(39)用于控制表面加热装置(22)的温度。

2.根据权利要求1所述的无需支撑的3D打印装置，其特征在于，所述3D打印喷头(18)可以在二维平面内移动，以立柱d(4)与矩形结构交点为原点，立柱d(4)为Z轴，立柱d(4)→立柱c(3)方向为Y轴，立柱d(4)→立柱a(1)方向为X轴，滑块带动热源端部件(20)和3D打印喷头(18)在滑动丝杠c(25)上沿Y轴方向移动，移动滑块b(21)间接带动热源端部件(20)和3D打印喷头(18)在滑动丝杠a(9)和滑动丝杠b(24)上沿X轴移动，与滑动丝杠a(9)相对的立柱b(2)一侧连接有伺服电机a(10)。