[實用新型]一種基于熔融沉積成型技術的3D打印機

有效

• 申請號: 201720231806.0
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN206551479U
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 王琪;陳剛;陳寧;張杰;李莉;徐祥
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/20;B29C64/209;B29C64/245;B33Y30/00
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙)51124
• 代理人: 許澤偉

技術領域

本實用新型涉及3D打印技術領域，尤其涉及一種基于熔融沉積成型技術的3D打印機。

背景技術

3D打印技術是近30年來快速發展的先進制造技術，通過CAD設計數據采用材料逐層累加的方法制造實體的技術，是一種低維構建的材料累加制造方法，其特點是：自由界面，層層疊加。

熔融沉積成型技術(Fused Deposition Modeling，簡稱FDM技術)，是應用最廣泛的3D打印技術之一，由美國學者Scot Crump于1988年提出并研制成功。早期的熔融沉積成型的3D打印機主要由儲絲筒、送絲機構、加熱噴嘴、工作臺、運動機構和控制系統等幾個主要部分組成。工作時，首先將儲絲筒中的絲狀熱塑性材料(例如直徑為1.75mm的絲條)通過送絲機構的機械壓力將絲條壓入噴嘴中，絲條在噴嘴內被加熱至熔融態，然后根據計算機的切片軟件計算的每一個打印片層的截面輪廓信息，并將信息輸送給控制系統，由控制系統控制噴嘴按照一定的路徑運動并進行填充打印，處于熔融態的物料呈細絲狀從打印機噴嘴中按指定位置擠出堆積；一層打印完畢后，打印平臺下降一個層厚的高度，之后進行后一層的打印，后一層打印物料與前一層粘結后凝固，如此反復直至形成整個待打印的三維實體。

現有基于熔融沉積成型技術的3D打印機為了實現上述打印目的，其在整個打印過程中，通常是設置打印機噴嘴相對打印平臺做一維或者二維運動，同時打印平臺也需要做相應的移動，以使打印機噴嘴和打印平臺的運動復合為三維運動。另外，目前主流的熔融沉積技術采用的絲條一般是熱塑性材料，如ABS、PLA、PC、尼龍等絲條材料，其操作簡單，成型速度相比于其它3D打印技術(如激光燒結技術、光固化技術等)較快；然而熔融沉積成型技術的絲條成本較高，絲條價格往往是原料成本的3倍甚至更多，而且由于在打印過程中，需要不斷地移動打印機噴嘴，因此需要絲條具有較好的壓縮模量和較好的熔體流動性，這樣在送絲機構牽引和驅動作用下才不會發生斷絲和彎曲現象，因此對于一些柔軟材料的使用受到較大限制。

為了簡化成型工藝，降低耗材成本，擴大熔融沉積成型技術材料的適用范圍，近年來國內外已經開始研發螺桿式熔融沉積成型設備，如上海富力奇公司生產的TSJ系列快速成型機以及美國Sculpity研發的David熔融沉積成型設備。螺桿式熔融沉積成型往往采用強制加料形式，其物料塑化效果好，而且可以使用顆粒物料，大大擴展了熔融沉積成型的原料適用范圍，使得熔融沉積成型耗材成本大大降低。然而，現有的螺桿式快速成型機在進行打印建造過程中打印機噴嘴往往需要做沿Z軸方向和X軸方向的復合運動，同時為了實現三維打印目的，還需要打印平臺做沿Y軸方向的往復運動，因而導致此類打印機噴嘴結構較為復雜，重量較大，且運動速度較慢，這在一定程度上限制了整體的打印速度，進而導致打印效率較低；此外，打印過程中噴嘴的移動還會導致擠出不穩定。目前，對于此類問題還沒有相關研究給出了一種切實可行的方案。

實用新型內容

本實用新型解決的技術問題是提供一種可簡化打印機噴嘴結構、提高打印效率以及打印穩定性的一種基于熔融沉積成型技術的3D打印機。

本實用新型為解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種基于熔融沉積成型技術的3D打印機，包括打印機噴嘴和設置于打印機噴嘴下方的打印平臺，還包括平臺移動機構，所述打印機噴嘴固定設置，所述打印平臺安裝在所述平臺移動機構上，所述平臺移動機構可使所述打印平臺分別沿X方向、Y方向和Z方向往復移動，其中X方向、Y方向和Z方向分別為三維笛卡爾坐標系中三個坐標軸所對應方向。

進一步的是：所述平臺移動機構包括X方向移動機構、Y方向移動機構和Z方向移動機構；所述X方向移動機構包括X方向滑座、X方向滑桿和X方向驅動機構，所述X方向滑座安裝在所述X方向滑桿上，所述X方向驅動機構可驅動所述X方向滑座沿X方向滑桿往復移動；所述Y方向移動機構包括Y方向滑座、Y方向滑桿和Y方向驅動機構，所述Y方向滑座安裝在所述Y方向滑桿上，所述Y方向驅動機構可驅動所述Y方向滑座沿Y方向滑桿往復移動；所述Z方向移動機構包括Z方向安裝座、Z方向滑座、Z方向絲桿和Z方向驅動機構，所述Z方向安裝座固定設置，所述Z方向絲桿安裝在所述Z方向安裝座上，所述Z方向滑座安裝在所述Z方向絲桿上并且與Z方向絲桿螺紋配合，所述Z方向驅動機構可驅動所述Z方向絲桿轉動；所述打印平臺安裝在X方向滑座上，所述X方向移動機構安裝在所述Y方向滑座上，所述Y方向移動機構安轉在所述Z方向滑座上。