[发明专利]一种大型工业级FDM打印机的打印头及其打印方法

说明书

本发明提供一种大型工业级FDM打印机辊压式打印头，包括：打印头传动机构；材料熔融装置，其设有熔融加热装置，且材料熔融装置上端与驱动装置组接，下端与喷嘴及辊压机构组接；喷嘴及辊压机构包括安装板和电机，第一链轮及第一锁紧件，模头安装在材料熔融装置上，第二链轮设于模头与第二锁紧件之间，喷嘴安装在模头上，辊轮安装支架安装在第二链轮上，辊轮转动安装于辊轮安装支架上，辊轮在Y轴方向最低点低于喷嘴的最低点。与现有技术相比，辊轮始终对喷嘴打印的材料进行辊压，从而压平打印平面使上下层打印面粘接牢固以便定型，且从喷嘴新打印平面被辊轮辊压不存在喷头堵塞的问题，故对喷嘴无直径限制，从而提高打印效率。

技术领域

本发明涉及一种大型工业级FDM三维打印，尤指一种大型工业级FDM打印机的辊压式打印头及其打印方法。

背景技术

近年来，3D打印技术蓬勃发展，其中以FDM(熔融挤出)工艺技术为基础的打印机，因其成形速度快、成形材料价格低、技术简单且入门低等优势，在打印机市场非常流行。但是目前市场上FDM打印机打印头因喷嘴的限制，打印效率有限，小到几百克每小时，大至几公斤每小时，远无法满足工业级生产的需要，极大地限制了FDM打印机在大规模工业领域的应用；如公开号为CN105584044A、名称为“一种运用于大型工业级FDM3D打印机的打印头装置”的发明专利公开了一种FDM打印机打印头，该打印头是这样运行的：当伺服电机通电运行时，通过双头长形轴带动螺杆以一定的转速旋转，同时加热套筒开始加热，确保加热套筒内的材料达到熔融状态，熔融状态的材料由螺杆输送到打印头主体处，并由打印头喷嘴喷出，最后在打印平板上堆积成型三维实体模型，在该技术方案中熔融状态的材料由喷嘴喷出，喷嘴直径必须小于一定范围，否则易造成熔融状材料打印后无法定型、喷头堆或堵塞、打印平面不平、层与层之间粘接不牢、易分层等问题，而喷嘴直径较小则极大地限制了打印效率的提升。

发明内容

为了解决以上问题，本发明特提供一种即使使用较大直径喷嘴打印时也易定型、打印平面平整、层与层之间粘接牢固且打印效率高的大型工业级FDM打印机的打印头及其打印方法。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种大型工业级FDM打印机辊压式打印头，包括：打印头传动机构，其上设有驱动装置；材料熔融装置，其上设有熔融加热装置，且所述材料熔融装置上端与所述驱动装置组接，下端与喷嘴及辊压机构组接；进料装置，设于所述材料熔融装置上并位于熔融加热装置上方；熔融冷却装置，设于所述熔融加热装置外；其中所述喷嘴及辊压机构包括安装在所述材料熔融装置下端的安装板，和设于所述安装板上的电机，及设于所述电机的电机轴上的第一链轮及第一锁紧件，模头安装在材料熔融装置上，第二链轮可转动的设置于所述模头与第二锁紧件之间，所述第二链轮与所述第一链轮通过传动件连接，喷嘴安装在所述模头上，辊轮安装支架安装在所述第二链轮上，其安装位置在Y轴方向上可调，辊轮转动安装于所述辊轮安装支架上，其可沿Z轴方向轴心自由转动，且所述辊轮在Y轴方向的最低点始终低于喷嘴在Y轴的最低点。

根据本发明的一个实施例，所述驱动装置为电机减速机或液压缸，以为材料熔融装置提供动力。

根据本发明的一个实施例，所述电机的转动角度通过分析打印轨迹而生成G代码控制或由数控系统程序直接控制。

根据本发明的一个实施例，所述电机的转动角度被定义为使得所述辊轮轴心与打印轨迹切线方向始终垂直，从而保证辊轮始终对新打印的材料进行辊压。

根据本发明的一个实施例，所述辊轮采用不粘接材料，使得所述辊轮与新打印的材料面不会粘接。

根据本发明的一个实施例，所述传动件为链条。

根据本发明的一个实施例，所述喷嘴可更换的安装在所述模头上，可方便用户根据实际需要随时更换不同直径大小的喷嘴。

根据本发明的另一个方面，还提供一种使用上述任一实施例涉及的一种大型工业级FDM打印机辊压式打印头的打印方法，包括: