[实用新型]一种基于熔融沉积成型技术的3D打印机

说明书

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种基于熔融沉积成型技术的3D打印机。

背景技术

3D打印技术是近30年来快速发展的先进制造技术，通过CAD设计数据采用材料逐层累加的方法制造实体的技术，是一种低维构建的材料累加制造方法，其特点是：自由界面，层层叠加。

熔融沉积成型技术(Fused Deposition Modeling，简称FDM技术)，是应用最广泛的3D打印技术之一，由美国学者Scot Crump于1988年提出并研制成功。早期的熔融沉积成型的3D打印机主要由储丝筒、送丝机构、加热喷嘴、工作台、运动机构和控制系统等几个主要部分组成。工作时，首先将储丝筒中的丝状热塑性材料(例如直径为1.75mm的丝条)通过送丝机构的机械压力将丝条压入喷嘴中，丝条在喷嘴内被加热至熔融态，然后根据计算机的切片软件计算的每一个打印片层的截面轮廓信息，并将信息输送给控制系统，由控制系统控制喷嘴按照一定的路径运动并进行填充打印，处于熔融态的物料呈细丝状从打印机喷嘴中按指定位置挤出堆积；一层打印完毕后，打印平台下降一个层厚的高度，之后进行后一层的打印，后一层打印物料与前一层粘结后凝固，如此反复直至形成整个待打印的三维实体。

现有基于熔融沉积成型技术的3D打印机为了实现上述打印目的，其在整个打印过程中，通常是设置打印机喷嘴相对打印平台做一维或者二维运动，同时打印平台也需要做相应的移动，以使打印机喷嘴和打印平台的运动复合为三维运动。另外，目前主流的熔融沉积技术采用的丝条一般是热塑性材料，如ABS、PLA、PC、尼龙等丝条材料，其操作简单，成型速度相比于其它3D打印技术(如激光烧结技术、光固化技术等)较快；然而熔融沉积成型技术的丝条成本较高，丝条价格往往是原料成本的3倍甚至更多，而且由于在打印过程中，需要不断地移动打印机喷嘴，因此需要丝条具有较好的压缩模量和较好的熔体流动性，这样在送丝机构牵引和驱动作用下才不会发生断丝和弯曲现象，因此对于一些柔软材料的使用受到较大限制。

为了简化成型工艺，降低耗材成本，扩大熔融沉积成型技术材料的适用范围，近年来国内外已经开始研发螺杆式熔融沉积成型设备，如上海富力奇公司生产的TSJ系列快速成型机以及美国Sculpity研发的David熔融沉积成型设备。螺杆式熔融沉积成型往往采用强制加料形式，其物料塑化效果好，而且可以使用颗粒物料，大大扩展了熔融沉积成型的原料适用范围，使得熔融沉积成型耗材成本大大降低。然而，现有的螺杆式快速成型机在进行打印建造过程中打印机喷嘴往往需要做沿Z轴方向和X轴方向的复合运动，同时为了实现三维打印目的，还需要打印平台做沿Y轴方向的往复运动，因而导致此类打印机喷嘴结构较为复杂，重量较大，且运动速度较慢，这在一定程度上限制了整体的打印速度，进而导致打印效率较低；此外，打印过程中喷嘴的移动还会导致挤出不稳定。目前，对于此类问题还没有相关研究给出了一种切实可行的方案。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种可简化打印机喷嘴结构、提高打印效率以及打印稳定性的一种基于熔融沉积成型技术的3D打印机。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于熔融沉积成型技术的3D打印机，包括打印机喷嘴和设置于打印机喷嘴下方的打印平台，还包括平台移动机构，所述打印机喷嘴固定设置，所述打印平台安装在所述平台移动机构上，所述平台移动机构可使所述打印平台分别沿X方向、Y方向和Z方向往复移动，其中X方向、Y方向和Z方向分别为三维笛卡尔坐标系中三个坐标轴所对应方向。

进一步的是：所述平台移动机构包括X方向移动机构、Y方向移动机构和Z方向移动机构；所述X方向移动机构包括X方向滑座、X方向滑杆和X方向驱动机构，所述X方向滑座安装在所述X方向滑杆上，所述X方向驱动机构可驱动所述X方向滑座沿X方向滑杆往复移动；所述Y方向移动机构包括Y方向滑座、Y方向滑杆和Y方向驱动机构，所述Y方向滑座安装在所述Y方向滑杆上，所述Y方向驱动机构可驱动所述Y方向滑座沿Y方向滑杆往复移动；所述Z方向移动机构包括Z方向安装座、Z方向滑座、Z方向丝杆和Z方向驱动机构，所述Z方向安装座固定设置，所述Z方向丝杆安装在所述Z方向安装座上，所述Z方向滑座安装在所述Z方向丝杆上并且与Z方向丝杆螺纹配合，所述Z方向驱动机构可驱动所述Z方向丝杆转动；所述打印平台安装在X方向滑座上，所述X方向移动机构安装在所述Y方向滑座上，所述Y方向移动机构安转在所述Z方向滑座上。