[實(shí)用新型]基于可控流體的3D打印機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201521052186.1
• 申請(qǐng)日: 2015-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN205238585U
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 季節(jié);陳晨;周珂;趙斌;張傳棟;曹現(xiàn)玲;陳慧臨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)寧學(xué)院
• 主分類號(hào): B29C67/00
• 分類號(hào): B29C67/00;B33Y30/00
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 耿霞

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于可控流體的3D打印機(jī)。

背景技術(shù)

FDM是一種3D打印技術(shù)，中文名稱為熔融沉積式快速成形技術(shù)。它是將絲狀熱熔性材料 加熱融化，通過帶有一個(gè)微細(xì)噴嘴的噴頭擠噴出來。熱熔材料融化后從噴嘴噴出，沉積在制 作面板或者前一層已固化的材料上，溫度低于固化溫度后開始固化，通過材料的層層堆積形 成最終成品。FDM成本低廉，能夠迅速普及3D打印技術(shù)。然而這種打印方式有兩種缺陷，即 打印支撐和翹邊問題。

問題一：支撐的打印和去除。

FDM工藝是通過線材的層層堆積成型，每一層都是在上一層基礎(chǔ)上堆積而成。隨著層數(shù) 增加，如果上層面積明顯超出下層時(shí)，下層就不能給當(dāng)前層提供充分的定位和支撐作用。因 此，在打印這類物體時(shí)需要加入支撐。

一般來說，支撐是由同種打印材料，同打印物體一起被逐層切片打印出來，當(dāng)打印完畢 后手工去除。但是由于同種材料之間的粘合特性，有些支撐去除時(shí)會(huì)對(duì)打印面造成損害。而 對(duì)于一些封閉式的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，則會(huì)由于工具無法進(jìn)入造成支撐無法去除的問題。為此，工業(yè) 界和學(xué)術(shù)界展開了大量研究。目前較為流行的幾種方法有：

1、軟件減少支撐面與打印物體的接觸面積，由面積型接觸改為線型接觸，甚至點(diǎn)型接觸， 減少對(duì)物體表面的影響和去除難度。此類研究最多，多是從切片軟件算法入手。

2、采用多噴頭打印，一個(gè)用于打印3D物體，另一個(gè)噴頭用其他材料打印支撐。支撐材 料具備某些特性，如易溶于水或特定溶液等，經(jīng)處理后可不留痕跡。此類物理解決方案成本 較高。

問題二：打印物體翹邊。

FDM的翹邊現(xiàn)象是由于溫度不均勻造成塑料收縮率不同引起的。當(dāng)打印物體面積不大時(shí)， 收縮造成的影響并不明顯。當(dāng)打印物體面積較大，塑料的收縮性會(huì)累加，底盤溫度高塑料收 縮小，上層溫度低塑料收縮大，造成打印物體底盤卷曲，甚至脫離底盤。

目前通用的做法有：

1、利用高溫膠帶，將物體牢牢固定在底盤上，利用外力抵消收縮力。

2、為物體打印更大的底盤，增加與底盤的接觸面積，進(jìn)而增加粘接力。

3、打印倉恒溫，統(tǒng)一塑料的收縮率。

這種方法從根本上緩解了造成翹邊的應(yīng)力問題，但成本較高，需要加熱均勻的恒溫箱體， 家用打印機(jī)中并不多見。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種基于可控流體的3D打印機(jī)，來解決打印支撐裝置難去除， 打印物體出現(xiàn)翹邊的問題。

本實(shí)用新型基于可控流體的3D打印機(jī)，包括機(jī)身、打印頭和支撐裝置，支撐裝置包括一 個(gè)絕緣液體容器，絕緣液體容器內(nèi)充滿可控流體，絕緣液體容器內(nèi)部設(shè)置有打印底座和加熱 裝置，絕緣液體容器上部開有溢液口，絕緣液體容器上設(shè)有可控流體場(chǎng)發(fā)生器，打印底座連 接升降裝置。

所述可控流體為電流變液，可控流體場(chǎng)發(fā)生器為板狀電極，板狀電極設(shè)置在絕緣液體容 器內(nèi)壁上，板狀電極上邊沿與溢液口下邊沿持平，板狀電極連接高壓電源，打印頭上連接電 源，打印頭與液體表面0電勢(shì)差。

所述可控流體為磁流變液，可控流體場(chǎng)發(fā)生器為電磁螺線管，電磁螺線管環(huán)繞在絕緣液 體容器外部。

所述溢液口的出口下方設(shè)置有溢液收集容器，收集溢出的液體，以便循環(huán)利用。

所述升降裝置包括帶動(dòng)打印底座沿固定在絕緣液體容器內(nèi)部的Z軸滑軌升降的電機(jī)、皮 帶和齒輪。

打印頭連接有Y軸滑軌，Y軸滑軌通過滑塊連接有X軸滑軌，X軸滑軌固定在絕緣液體容 器內(nèi)側(cè)壁上，打印頭與X軸滑軌和Y軸滑軌結(jié)合形成一個(gè)水平打印面，打印面設(shè)置在打印底 座可移動(dòng)最高位置的上方。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

利用可控流體在可控流體場(chǎng)下的固化特性，為打印物體提供支撐；撤去可控流體場(chǎng)后， 由于液體本身的流動(dòng)性和易清洗性，因而不存在支撐去除的問題。同時(shí)，利用液體的導(dǎo)熱性 和流動(dòng)性在打印物體周圍形成恒溫環(huán)境，從而避免翹邊。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、X軸滑軌，2、打印頭，3、Y軸滑軌，4、可控流體場(chǎng)發(fā)生器，5、絕緣液體容 器，6、打印底座，7、加熱裝置，8、溢液口，9、溢液收集容器。

具體實(shí)施方式