[發明專利]一種三維打蠟打印機及其使用方法

無效

• 申請號: 201410085179.5
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103847104A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 李紅賓;王太勇;張雷;李朋林;陳陽
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 韓素琴

技術領域

本發明涉及一種三維打印機的蠟傳輸和打印結構，更具體的說，本發明涉及一種用于機械工程技術領域的新型三維打蠟打印機及其使用方法。?

背景技術

目前的三維打蠟打印機，大多是采用氣壓沉積技術或熔融沉積技術，即將顆粒狀的熱熔性材料加熱融化，通過帶有一個微細噴嘴的噴頭擠出來。所述的噴頭可沿X、Y軸的方向移動，而工作臺則沿Z軸方向上下移動。如果熱熔性材料的溫度始終稍高于固化溫度且成型部分的溫度稍低于固化溫度，就能保證熱熔性材料擠出噴嘴后便可隨即與前一層面的沉積熔結在一起。當一個層面的沉積完成后，工作臺沿預定的增量下降一個層的厚度，再繼續熔噴沉積，直至完成整個實體造型的打印。?

所述氣壓沉積技術的工藝過程是：將成型材料加熱到呈低粘度的熔融狀態，采用壓縮空氣作為動力源，將熔融材料由噴頭擠出。?

所述熔融沉積技術的工藝過程是：將實芯絲材原材料纏繞在供料輥上，由電機驅動供料輥旋轉并利用所述供料輥和絲材之間的摩擦力使絲材向噴頭的出口送進。為使絲材能順利、準確地由供料棍送到噴頭的內腔，在所述供料棍與噴頭之間設置有一個采用低摩擦材料制成的導向套，噴頭的前端設置有可使絲材被加熱熔融（融模鑄造蠟絲的熔融溫度為74℃，機加工蠟絲的熔融溫度為96℃，聚烯烴樹脂絲為106℃，聚酰胺絲為155℃）的電阻絲式加熱器，熔融的絲材通過噴頭出口（內徑為0.25～1.32mm，隨材料種類和送料速度而定）涂覆至工作臺上，并在冷卻后形成界面輪廓。?

前述兩種沉積技術存在的問題如下：?

（1）在氣壓沉積技術中，作為動力源的空氣壓縮設備體積大而復雜，生產出的打印機也相應的體積比較大且結構復雜。此外，由于采用氣體提供動力，故儲料罐必須密封，所以，當遇到打印過程較長的情況時，無法及時向儲料罐中填充原料，只能等儲料罐中的原料用完才可以填充。?

（2）在熔融沉積技術中，使原料熔融的加熱器功率不可能太大，故所用的絲材一般為熔點不太高的熱塑性塑料或蠟，但蠟質成絲后的強度很低，無法通過供料輥向噴頭的出口處傳送。?

為了解決以上的問題（2），本領域人員研究了一種利用螺桿進行蠟傳輸的方法，即利用螺桿旋轉時產生的壓力將顆粒狀的蠟運送至噴頭處，并將加熱器安裝在運送過程中或噴頭部位，使顆粒狀的蠟經加熱后成為熔融狀，再利用螺桿的壓力將熔融的蠟擠出，但這一方法仍然存在缺陷：?

（1）由于打印機的噴頭較小，加之打印產品的精度需要控制，故噴頭內的螺桿設計不僅微小而且其結構必須精細，因此，螺桿的制造精度不易保證。?

（2）考慮的熔融狀蠟的擠壓力和回流情況，同一根螺桿必須進行分段設計和加工，且每一段的直徑、槽深和旋轉角都不相同，因此，螺桿的制造成本非常高，致使打印機的成本也隨之提高。?

發明內容

本發明所要解決的問題就是克服現有技術的諸多缺陷，并為此提供一種改變了蠟的狀態及傳輸方式、且在不改變打印精度的條件下降低制造成本的三維打蠟打印機及其使用方法。?

本發明的技術方案是：?

一種三維打蠟打印機，包括機架，所述機架的上層設置有兩兩相對并組成矩形框架的X方向移動軸和Y方向移動軸，所述的X方向移動軸和Y方向移動?軸上分別設置有滑塊，兩個所述X方向移動軸2之間通過所述的滑塊安裝Y方向導軌，兩個所述Y方向移動軸之間通過所述的滑塊安裝X方向導軌，所述的Y方向導軌和X方向導軌的疊交處設置有可分別沿X方向移動軸或Y方向移動軸在Y方向導軌或X方向導軌上移動的打印機噴頭，所述的打印機噴頭通過輸料管連接安裝在所述機架下層的儲料罐，所述的儲料罐連接蠕動泵，所述機架的上層和下層之間安裝有兩個位置相對的Z方向移動絲杠，所述的Z方向移動絲杠由Z方向移動控制電機驅動并與工作臺構成移動副。?

一種三維打蠟打印機的使用方法包括如下步驟：?

（1）組裝好打印機；?

（2）將蠟、酒精和環己烷按一定比例放入儲料罐中混合攪拌為蠟的混合溶液并確保蠟的完全融化；?

（3）打開打印機開關并設置蠕動泵的轉速，確保所述蠕動泵的傳送量和所述打印機噴頭的擠出量相等；?

（4）調整好工作臺的高度位置；?

（5）根據打印機的內部程序調整好打印機噴頭的初始位置并開始打印，使所述的打印機噴頭按照電腦顯示的切好層面上圖形的平面坐標沿X方向導軌和Y方向導軌移動并打印圖形；?