[实用新型]一种大尺寸增减材一体FDM打印头

说明书

本实用新型公开了一种大尺寸增减材一体FDM打印头，该打印头通过在打印头后方设置切割装置和热辊装置，使得被打印出的工件的两侧若有超出模型尺寸的缺陷，由跟随在其后的切割装置切除，切割装置后方设置有热辊，采用热辊的方法弥合台阶，使台阶突出的部分弥补向台阶凹陷部分，提高了表面质量，由于层间结合力由凹陷部分的结合面积决定，因此此种方法还增大了层间的结合面积，从而提高了层间结合力，提高整个打印制件的力学性能；整个切割过程不会产生有机粉尘，加工环境好，与现有的机械减材相比，热加工后的表面光泽度与3D打印成型后的表面一致性好，无明显加工痕迹；本实用新型的减材装置体积小，不需额外增加其他加工设备，占地及成本较低。

【技术领域】

本实用新型属于增材制造领域，具体涉及一种大尺寸增减材一体FDM打印头。

【背景技术】

熔融沉积成形(FDM)工艺为了提高打印效率，需扩大打印头直径尺寸，却加重了产品的台阶效应，使制件表面质量处理难度加大，很难采用研磨或抛光等手段提高表面质量。

大尺寸增材制造制件不仅可用于航空航天、汽车领域，还可用于家装、文创等领域，具有广阔的应用前景。对于工业应用要求较高的场合，先增后减的方法保证了表面质量，但大大增加了设备成本，也降低了生产效率，使其应用受到了限制。

现有增减材复合加工研究领域多集中于复杂金属材料制件，FDM打印工艺应用较少，目前国内外针对于FDM的应用大部分仍集中于小型桌面机，对于大型工业机的开发相对较少，对于工业机的打印制件后处理仍较多的以机械铣削加工为主。如2017年山东理工大学开发了一套针对于PEEK 3D打印的增减材一体机，该一体机采用FDM技术与小型铣削机床相结合，实现了PEEK的增减材一体加工，取得了一定成果，但采用铣削加工的方法有其自身的局限，该一体加工方法具有以下缺陷：1)即时性较差，在熔融塑料挤出后，需要有一定的冷却时间，使其冷却至一定的硬度之后才适合进行切削加工；2)由于塑料熔融沉积成型时，层间结合力较差，在切削加工过程中收到加工头局部剪切力的作用，会导致层间结合力更差；3)机械切削加工会影响打印件的表面精度及表面光洁度；4) 机械切削加工会产生大量的塑料粉尘，造成环境污染。综上分析，现有技术中并没有特别成熟的装置或方法一次性打印出符合目标尺寸要求的工件，且打印出的制件存在层间结合力较差的问题。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种大尺寸增减材一体FDM打印头；该打印头采用热加工的方法对对打印过程中的制件进行随动、随行、随形加工，使得间边缘位置由于热的作用发生二次熔融、浸润、固化，从而提高层间结合力；同时能够直接打印出符合目标尺寸要求的工件。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种大尺寸增减材一体FDM打印头，其特征在于，包括电机安装板，电机安装板上固定设置有打印头和支撑装置，支撑装置的下端固定设置有第三固定板，第三固定板在打印头的下方，打印头的一端穿过第三固定板在基板上打印；沿打印方向，第三固定板的下表面上，在打印头的一端后方固定设置有切割装置，切割装置内设置有刀具，用于切割打印出工件的两个侧壁；沿打印方向，切割装置的后方设置有两个热辊，用于挤压被切割后工件的两个侧壁。

本实用新型的进一步改进在于：

优选的，打印头穿过第三固定板的端部为打印端部，打印方向穿过打印端部的直线为打印中心线，切割装置为对称结构，相对于打印中心线镜像对称。

优选的，每一侧的切割装置包括一个固定桩和固定设置在固定桩上的刀具，刀具上用于切割工件的部分为刀头。

优选的，刀头的水平截面为直角三角形，其中的一个直角边平行于工件的侧边。

优选的，刀具内部开设有空槽，空槽内固定设置有电阻丝。

优选的，两个热辊相对于打印中心线镜像对称，每一个热辊内部设置有电阻丝。