CN105108152A - 一种3d打印机、3d打印方法及金属浆料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印机、3D打印方法及金属浆料的制备方法，该打印机包括：支架；打印底板，设置在支架上；注射器，设置在支架上；注射器用于容置金属浆料；出口处安装有喷嘴；喷嘴的中心线与打印底板垂直相交，且喷出方向指向打印底板；设置在支架上的X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机分别控制注射器相对于打印底板在X轴、Y轴和Z轴的方向上的移动；E轴步进电机控制注射器的活塞推进或拉出注射器；其中，X轴、Y轴和Z轴中的任意两个轴均垂直。本发明提供的打印机和方法用以解决现有技术中的金属3D打印机存在的设备成本高的技术问题。在保证打印精度的基础上，实现了结构简单，降低成本的技术效果。

Description

一种3D打印机、3D打印方法及金属浆料的制备方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印机、3D打印方法及金属浆料的制备方法。

背景技术

3D打印技术是一种新型的层层叠加技术，现在主要应用于工业级金属、陶瓷、高分子等，目前还是小批量的、个性化的生产加工。

近年来，三维打印技术被逐步尝试用于珠宝首饰领域，但在这些领域的应用依然处于早期研发和商用化尝试阶段。英国HMG珠宝公司和德国EOS公司合作，研发了金银首饰增材制造成形装备，采用选区激光熔化(SLM)技术制造了艺术化、个性化的金银首饰制品，并已商业化。

目前，大家共知的金属3D打印机，基本上都是基于激光的金属打印机，通过铺粉，层层叠加，最终形成三维模型，但是其设备成本高，工艺难度大，材料受到很大的限制；也有一些是基于电弧，由焊接原理形成的一种打印机，但是成本和工艺也是其发展的一个难题。

也就是说，现有技术中的金属3D打印机存在设备成本高的技术问题。

发明内容

本申请实施例通过提供一种3D打印机、3D打印方法及金属浆料的制备方法，解决了现有技术中的金属3D打印机存在的设备成本高的技术问题。

一方面，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种3D打印机，包括：

支架；

打印底板，所述打印底板设置在所述支架上；

注射器，所述注射器设置在所述支架上；所述注射器用于容置金属浆料；所述注射器的出口处安装有喷嘴；所述喷嘴的中心线与所述打印底板垂直相交，且所述喷嘴的喷出方向指向所述打印底板，以能将所述金属浆料注射到所述打印底板上；

设置在所述支架上的X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机和E轴步进电机；所述X轴步进电机与X轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在X轴的方向上的移动；所述Y轴步进电机与Y轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在Y轴的方向上的移动；所述Z轴步进电机与Z轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在Z轴的方向上的移动；所述E轴步进电机与所述E轴丝杠连接，以控制所述注射器的活塞推进或拉出所述注射器；其中，所述X轴、所述Y轴和所述Z轴中的任意两个轴均垂直。

可选的，所述3D打印还包括：控制板，所述控制板包括：电源、X轴电机端子、Y轴电机端子、Z轴电机端子和E轴电机端子；所述电源与所述X轴电机端子连接；所述电源与所述Y轴电机端子连接；所述电源与所述Z轴电机端子连接；所述电源与所述E轴电机端子连接；其中，所述X轴电机端子与所述X轴步进电机连接以输出控制信号至所述X轴步进电机；所述Y轴电机端子与所述Y轴步进电机连接以输出控制信号至所述Y轴步进电机、所述Z轴电机端子与所述Z轴步进电机连接以输出控制信号至所述；所述E轴电机端子与所述E轴步进电机连接以输出控制信号至所述E轴步进电机；从而控制所述X轴步进电机、所述Y轴步进电机、所述Z轴步进电机和所述E轴步进电机的转动速度和转动方向。

可选的，所述控制板还包括：X轴限位开关、Y轴限位开关和Z轴限位开关；其中，所述X轴限位开关与所述X轴电机端子连接以控制防止所述X轴步进电机运动过量；所述Y轴限位开关与所述Y轴电机端子连接以控制防止所述Y轴步进电机运动过量；所述Z轴限位开关与所述Z轴电机端子连接以控制防止所述Z轴步进电机运动过量。

可选的，所述E轴步进电机的输出轴与第一齿轮的中心连接；所述第一齿轮与第二齿轮啮合；所述第二齿轮的中心与所述E轴丝杠通过螺纹结构连接；所述E轴丝杠通过所述注射器的推杆与所述活塞连接；其中，所述E轴步进电机的输出轴转动带动所述第一齿轮转动，所述第一齿轮带动所述第二齿轮转动，所述第二齿轮通过所述螺纹结构带动所述E轴丝杠沿平行于所述第二齿轮的中心轴的方向移动，从而推进或拉出所述活塞。

可选的，所述第一齿轮的半径小于所述第二齿轮的半径，以增加转动力矩和提高所述活塞的移动精度。

可选的，所述注射器上设置有：加热元件和温度传感器元件；其中，所述加热元件与温度控制器连接；所述温度传感器元件与所述温度控制器连接；所述温度控制器接收所述温度传感器元件发送的温度数据，并根据所述温度数据控制所述加热元件的加热状态，以控制所述注射器中的所述金属浆料的温度，保证所述金属浆料处于半液态。

可选的，所述加热元件具体为聚酰亚胺加热膜，所述聚酰亚胺加热膜包裹在所述注射器的注射筒上。

可选的，所述聚酰亚胺加热膜，和所述注射筒之间还包裹有导热硅胶层和铝片层，以使所述注射筒受热均匀。

另一方面，本申请实施例还提供了一种3D打印方法，所述方法应用于3D打印机中，所述3D打印机包括：

支架；

打印底板，所述打印底板设置在所述支架上；

注射器，所述注射器设置在所述支架上；所述注射器用于容置金属浆料；所述注射器的出口处安装有喷嘴；所述喷嘴的中心线与所述打印底板垂直相交，且所述喷嘴的喷出方向指向所述打印底板，以能将所述金属浆料注射到所述打印底板上；

设置在所述支架上的X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机和E轴步进电机；所述X轴步进电机与X轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在X轴的方向上的移动；所述Y轴步进电机与Y轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在Y轴的方向上的移动；所述Z轴步进电机与Z轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在Z轴的方向上的移动；所述E轴步进电机与所述E轴丝杠连接，以控制所述注射器的活塞推进或拉出所述注射器；其中，所述X轴、所述Y轴和所述Z轴中的任意两个轴均垂直；

所述方法，包括：

接收携带需打印模型的参数的打印控制信号；

根据所述打印控制信号，控制所述X轴步进电机、所述Y轴步进电机和所述E轴步进电机的转动方向及转动速度，以将所述注射器中的所述金属浆料注射到所述打印底板上，完成第N层模型的打印；

根据所述打印控制信号，控制所述Z轴步进电机的转动方向及转动速度，使所述注射器沿远离所述打印底板的方向移动第一距离；所述第一距离为所述参数中表征的每层模型的厚度；

根据所述打印控制信号，控制所述X轴步进电机、所述Y轴步进电机和所述E轴步进电机的转动方向及转动速度，以将所述注射器中的所述金属浆料注射到所述打印底板上，在所述第N层模型的表面完成第N+1层模型的打印。

再一方面，本申请实施例还提供了一种金属浆料的制备方法，所述金属浆料为3D打印机的打印原料，所述3D打印机包括：

支架；

打印底板，所述打印底板设置在所述支架上；

注射器，所述注射器设置在所述支架上；所述注射器用于容置金属浆料；所述注射器的出口处安装有喷嘴；所述喷嘴的中心线与所述打印底板垂直相交，且所述喷嘴的喷出方向指向所述打印底板，以能将所述金属浆料注射到所述打印底板上；

设置在所述支架上的X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机和E轴步进电机；所述X轴步进电机与X轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在X轴的方向上的移动；所述Y轴步进电机与Y轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在Y轴的方向上的移动；所述Z轴步进电机与Z轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在Z轴的方向上的移动；所述E轴步进电机与所述E轴丝杠连接，以控制所述注射器的活塞推进或拉出所述注射器；其中，所述X轴、所述Y轴和所述Z轴中的任意两个轴均垂直；

所述方法包括：

筛选原始金属原料，获得尺寸小于300目的金属粉末；

将蜡和所述金属粉末混合为混合物；

加热所述混合物；

在所述混合物中加入硬脂酸，并调匀，获得所述金属浆料。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本申请实施例提供的3D打印机、3D打印方法及金属浆料，设置注射器加上喷嘴作为金属浆料的容置和喷射装置，再设置多个步进电机控制注射器精确的喷射出金属浆料在打印底板上形成三维模型，在保证打印精度的基础上，实现了结构简单，降低成本的技术效果。

2、本申请实施例提供的3D打印机、3D打印方法及金属浆料，可以适用于各种金属浆料的三维打印，减少了对3D金属打印原材料的限制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中3D打印机的结构图；

图2为本申请实施例中控制板的结构图；

图3为本申请实施例中E轴步进电机与E轴丝杆连接示意图；

图4为本申请实施例中注射器的结构图；

图5为本申请实施例中3D打印方法的步骤图；

图6为本申请实施例中金属浆料的制备方法的步骤图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种3D打印机、3D打印方法及金属浆料的制备方法，解决了现有技术中的金属3D打印机存在的设备成本高的技术问题。在保证打印精度的基础上，实现了结构简单，降低成本的技术效果。

为了解决上述现有技术存在的技术问题，本申请实施例提供的技术方案的总体思路如下：

一种3D打印机，包括：

支架；

打印底板，所述打印底板设置在所述支架上；

注射器，所述注射器设置在所述支架上；所述注射器用于容置金属浆料；所述注射器的出口处安装有喷嘴；所述喷嘴的中心线与所述打印底板垂直相交，且所述喷嘴的喷出方向指向所述打印底板，以能将所述金属浆料注射到所述打印底板上；

设置在所述支架上的X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机和E轴步进电机；所述X轴步进电机与X轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在X轴的方向上的移动；所述Y轴步进电机与Y轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在Y轴的方向上的移动；所述Z轴步进电机与Z轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在Z轴的方向上的移动；所述E轴步进电机与所述E轴丝杠连接，以控制所述注射器的活塞推进或拉出所述注射器；其中，所述X轴、所述Y轴和所述Z轴中的任意两个轴均垂直。

通过上述内容可以看出，设置注射器加上喷嘴作为金属浆料的容置和喷射装置，再设置多个步进电机控制注射器精确的喷射出金属浆料在打印底板上形成三维模型，在保证打印精度的基础上，实现了结构简单，降低成本的技术效果。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

在实施例一中提供了一种3D打印机，请参考图1，图1为本申请实施例中3D打印机的结构图，如图1所示，所述打印机包括：

支架1；

打印底板2，所述打印底板2设置在所述支架1上；

注射器3，所述注射器3设置在所述支架1上；所述注射器3用于容置金属浆料；所述注射器3的出口处安装有喷嘴4；所述喷嘴4的中心线与所述打印底板2垂直相交，且所述喷嘴4的喷出方向指向所述打印底板2，以能将所述金属浆料注射到所述打印底板2上；

设置在所述支架1上的X轴步进电机5、Y轴步进电机6、Z轴步进电机7和E轴步进电机8；所述X轴步进电机5与X轴丝杠51连接，以控制所述注射器3相对于所述打印底板2在X轴的方向上的移动；所述Y轴步进电机6与Y轴丝杠61连接，以控制所述注射器3相对于所述打印底板2在Y轴的方向上的移动；所述Z轴步进电机7与Z轴丝杠71连接，以控制所述注射器3相对于所述打印底板2在Z轴的方向上的移动；所述E轴步进电机8与所述E轴丝杠81连接，以控制所述注射器3的活塞推进或拉出所述注射器3；其中，所述X轴、所述Y轴和所述Z轴中的任意两个轴均垂直。

下面结合图1详细介绍本实施例提供的3D打印机的结构：

在具体实施过程中，X轴步进电机5、Y轴步进电机6和Z轴步进电机7组成了三轴联动运动平台；由三个步进电机通过联轴器带动丝杆转动，从而带动实现注射器3相对于所述打印底板2在XYZ三个轴的运动，具体来讲，可以如图1所示，X轴步进电机5控制注射器3在水平面上X方向的运动，Y轴步进电机6控制打印底板2在水平面上Y方向的运动，Z轴步进电机7控制注射器3在垂直方向的运动，E轴步进电机8控制所述金属浆料的挤出量、挤出速度和回抽等。

在本申请实施例中，如图2所示，所述3D打印机，还包括：

控制板201，所述控制板201包括：电源202和与所述电源202均连接的X轴电机端子203、Y轴电机端子204、Z轴电机端子205和E轴电机端子206；

其中，所述X轴电机端子203、所述Y轴电机端子204、所述Z轴电机端子205和所述E轴电机端子206分别与所述X轴步进电机5、所述Y轴步进电机6、所述Z轴步进电机7和所述E轴步进电机8连接，以输出控制信号至所述X轴步进电机5、所述Y轴步进电机6、所述Z轴步进电机7和所述E轴步进电机8，从而控制所述X轴步进电机5、所述Y轴步进电机6、所述Z轴步进电机7和所述E轴步进电机8的转动速度和转动方向。

进一步，所述控制板201还包括：

X轴限位开关207、Y轴限位开关208和Z轴限位开关209；

其中，所述X轴限位开关207、所述Y轴限位开关208和所述Z轴限位开关209分别与所述X轴电机端子203、所述Y轴电机端子204和所述Z轴电机端子205连接，以控制防止所述X轴步进电机5、所述Y轴步进电机6和所述Z轴步进电机7运动过量。

在具体实施过程中，所述电源202可以是通过电插头与220v的电压连接，所述电源202将220v的电压转化为12v的电压，提供给控制板201。在具体实施过程中，可以是计算机发出信号，通过所述控制板201提供脉冲给各步进电机，控制各步进电机的转动；多个限位开关用于防止各步进电机运动过量，撞到支架1或打印底板2。

在本申请实施例中，如图3所示，所述E轴步进电机8的输出轴与第一齿轮301的中心连接；所述第一齿轮301与第二齿轮302啮合；所述第二齿轮302的中心与所述E轴丝杠81通过螺纹结构连接；所述E轴丝杠81通过所述注射器的推杆与所述活塞连接；

其中，所述E轴步进电机8的输出轴转动带动所述第一齿轮301转动，所述第一齿轮301带动所述第二齿轮302转动，所述第二齿轮302通过所述螺纹结构带动所述E轴丝杠81沿平行于所述第二齿轮302的中心轴的方向移动，从而推进或拉出所述活塞。

具体来讲，如图3所示，E轴步进电机8的传动方式为：E轴步进电机8转动，由第一齿轮301传递给第二齿轮302，从而带动E轴丝杠81上下运动，最终表现为注射器的挤出和回抽。

进一步，所述第一齿轮301的半径小于所述第二齿轮302的半径，以增加转动力矩和提高所述活塞的移动精度。

具体来讲，设置第一齿轮301的半径小于所述第二齿轮302的半径，即设置为减速轮，一方面，可以增大力矩，增加挤压力；另一方面，就是通过齿轮的放大，减缓电机固有的丢步现象，提高挤压的精度。

在本申请实施例中，如图4所示，所述注射器3包括：注射筒401、所述活塞402和所述推杆403，所述注射器3上还设置有：

加热元件404和温度传感器元件405；

其中，所述加热元件404和温度传感器元件405均与温度控制器连接；所述温度控制器接收所述温度传感器元件405发送的温度数据，并根据所述温度数据控制所述加热元件404的加热状态，以控制所述注射器3中的所述金属浆料的温度，保证所述金属浆料处于半液态。

在具体实施过程中，所述温度控制器可以与所述控制板201集成在一起，也可以设置在分开的电路板上，在此不作限制。

在本申请实施例中，所述加热元件具体为聚酰亚胺加热膜，所述聚酰亚胺加热膜包裹在所述注射器3的注射筒401上。

进一步，所述聚酰亚胺加热膜和所述注射筒401之间还包裹有导热硅胶层406和铝片层407，以使所述注射筒401受热均匀。

具体来讲，通过导热硅胶层406和铝片层407传热给注射筒401，由于是软接触，增加了受热面积，使注射筒401的受热均匀，保证注射器内浆料的温度均匀，这样挤出的浆料才更加流畅、均匀。

具体来讲，需控制到的打印温度为65～70℃。

另一方面，基于同一发明构思，本发明通过本申请的另一实施例提供一种用实施例一中的3D打印机打印三维模型的方法，详见实施例二。

实施例二：

在实施例二中，提供了一种3D打印方法，所述方法应用于实施例一提供的3D打印机中，如图5所示，所述方法，包括：

步骤S501，接收携带需打印模型的参数的打印控制信号；

步骤S502，根据所述打印控制信号，控制所述X轴步进电机5、所述Y轴步进电机6和所述E轴步进电机8的转动方向及转动速度，以将所述注射器中的所述金属浆料注射到所述打印底板上，完成第N层模型的打印；

步骤S503，根据所述打印控制信号，控制所述Z轴步进电机7的转动方向及转动速度，使所述注射器3沿远离所述打印底板2的方向移动第一距离；所述第一距离为所述参数中表征的每层模型的厚度；

步骤S504，根据所述打印控制信号，控制所述X轴步进电机5、所述Y轴步进电机6和所述E轴步进电机8的转动方向及转动速度，以将所述注射器3中的所述金属浆料注射到所述打印底板2上，在所述第N层模型的表面完成第N+1层模型的打印。

具体来讲，在打印之前，先通过图形处理软件对需打印的3D模型进行切片，将三维模型切分为很多层的二维图像，再生成可识别的代码编写的打印控制信号，再根据所述打印控制信号按照层层堆积，最后成型出所需模型，下面是详细打印步骤：

首先，设定挤出速度，打印速度，挤出量，回抽量等参数，通过图像处理软件对需打印的3D模型进行切片分割成二维图像，并生成可以识别的代码编写的打印控制信号；

接下来，调整所述打印底板2的位置和所述注射器3的高度，使所述喷嘴4的高度和打印底板之间只有0.5mm的距离；

再下来，点击打印按钮进行实际打印，根据所述打印控制信号控制所述X轴步进电机5、所述Y轴步进电机6和所述Z轴步进电机7组成的三轴运动平台运动进行第一层打印，当第一层打印结束后，注射器3沿Z轴方向向上运动一个层厚的距离，接着打印下一层，直到成型完成。

在具体实施过程中，在打印成型完成后，通过底板加热，取下三维模型还需要进行烧结过程。通过脱蜡，烧结等工艺，控制成型质量，制成金属材料的三维模型。

以所述金属浆料为铜浆料为例，烧结方法为：

首先是进行脱脂，在脱蜡的同时，要有一个烧结的过程，首先加热到200℃，保温90min，然后以1℃/min的速度加热到300℃，保温60min，在加热到950℃，保温90min，降到室温，取出样品。

在烧结的过程中，为了防止烧结时氧化，在活性炭的包围下，在密闭的环境里进行烧结，其烧结工艺条件为：

最后再进行表面后处理，因为烧结后的表面比较粗糙，一般都要通过打磨，电镀等工艺进行处理，得到表面光滑的样品。

再一方面，基于同一发明构思，本发明通过本申请的另一实施例提供一种实施例一中的3D打印机使用的所述金属浆料的制备方法，详见实施例三。

实施例三

在实施例三中，提供了一种金属浆料的制备方法，所述金属浆料为实施例一提供的3D打印机的打印原料，如图6所示，所述方法，包括：

步骤S601，筛选原始金属原料，获得尺寸小于300目的金属粉末；

步骤S602，将蜡和所述金属粉末混合为混合物；

步骤S603，加热所述混合物；

步骤S604，在所述混合物中加入硬脂酸，并调匀，获得所述金属浆料。

以所述金属浆料为铜浆料为例，具体的制备方法为：

由于铜粉时常发生团聚，配制铜浆料之前，先用200目～300目的筛子进行铜粉筛选，防止铜粉颗粒太大，打印时堵住喷嘴；

再将蜡和铜粉按质量比100：10的比例混合，通过加热制成铜浆料，其中，所述铜粉是2μm左右的颗粒，所述蜡是低温蜡，熔点为50℃左右，制备浆料的设备上有恒温加热元件，加热温度是90℃；

在制备铜浆料的同时加入微量的硬脂酸，调匀后放到注射器中，并立即安装到打印机喷头上，防止铜浆料凝固。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种3D打印机，其特征在于，包括：

支架；

打印底板，所述打印底板设置在所述支架上；

注射器，所述注射器设置在所述支架上；所述注射器用于容置金属浆料；所述注射器的出口处安装有喷嘴；所述喷嘴的中心线与所述打印底板垂直相交，且所述喷嘴的喷出方向指向所述打印底板，以能将所述金属浆料注射到所述打印底板上；

设置在所述支架上的X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机和E轴步进电机；所述X轴步进电机与X轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在X轴的方向上的移动；所述Y轴步进电机与Y轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在Y轴的方向上的移动；所述Z轴步进电机与Z轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在Z轴的方向上的移动；所述E轴步进电机与所述E轴丝杠连接，以控制所述注射器的活塞推进或拉出所述注射器；其中，所述X轴、所述Y轴和所述Z轴中的任意两个轴均垂直。

2.如权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，还包括：

控制板，所述控制板包括：电源、X轴电机端子、Y轴电机端子、Z轴电机端子和E轴电机端子；所述电源与所述X轴电机端子连接；所述电源与所述Y轴电机端子连接；所述电源与所述Z轴电机端子连接；所述电源与所述E轴电机端子连接；

其中，所述X轴电机端子与所述X轴步进电机连接以输出控制信号至所述X轴步进电机；所述Y轴电机端子与所述Y轴步进电机连接以输出控制信号至所述Y轴步进电机、所述Z轴电机端子与所述Z轴步进电机连接以输出控制信号至所述；所述E轴电机端子与所述E轴步进电机连接以输出控制信号至所述E轴步进电机；从而控制所述X轴步进电机、所述Y轴步进电机、所述Z轴步进电机和所述E轴步进电机的转动速度和转动方向。

3.如权利要求2所述的3D打印机，其特征在于，所述控制板还包括：

X轴限位开关、Y轴限位开关和Z轴限位开关；

其中，所述X轴限位开关与所述X轴电机端子连接以控制防止所述X轴步进电机运动过量；所述Y轴限位开关与所述Y轴电机端子连接以控制防止所述Y轴步进电机运动过量；所述Z轴限位开关与所述Z轴电机端子连接以控制防止所述Z轴步进电机运动过量。

4.如权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述E轴步进电机的输出轴与第一齿轮的中心连接；所述第一齿轮与第二齿轮啮合；所述第二齿轮的中心与所述E轴丝杠通过螺纹结构连接；所述E轴丝杠通过所述注射器的推杆与所述活塞连接；

其中，所述E轴步进电机的输出轴转动带动所述第一齿轮转动，所述第一齿轮带动所述第二齿轮转动，所述第二齿轮通过所述螺纹结构带动所述E轴丝杠沿平行于所述第二齿轮的中心轴的方向移动，从而推进或拉出所述活塞。

5.如权利要求4所述的3D打印机，其特征在于，所述第一齿轮的半径小于所述第二齿轮的半径，以增加转动力矩和提高所述活塞的移动精度。

6.如权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述注射器上设置有：

加热元件和温度传感器元件；

其中，所述加热元件与温度控制器连接；所述温度传感器元件与所述温度控制器连接；所述温度控制器接收所述温度传感器元件发送的温度数据，并根据所述温度数据控制所述加热元件的加热状态，以控制所述注射器中的所述金属浆料的温度，保证所述金属浆料处于半液态。

7.如权利要求6所述的3D打印机，其特征在于，所述加热元件具体为聚酰亚胺加热膜，所述聚酰亚胺加热膜包裹在所述注射器的注射筒上。

8.如权利要求7所述的3D打印机，其特征在于，所述聚酰亚胺加热膜，和所述注射筒之间还包裹有导热硅胶层和铝片层，以使所述注射筒受热均匀。

9.一种3D打印方法，其特征在于，所述方法应用于3D打印机中，所述3D打印机包括：

支架；

打印底板，所述打印底板设置在所述支架上；

注射器，所述注射器设置在所述支架上；所述注射器用于容置金属浆料；所述注射器的出口处安装有喷嘴；所述喷嘴的中心线与所述打印底板垂直相交，且所述喷嘴的喷出方向指向所述打印底板，以能将所述金属浆料注射到所述打印底板上；

设置在所述支架上的X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机和E轴步进电机；所述X轴步进电机与X轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在X轴的方向上的移动；所述Y轴步进电机与Y轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在Y轴的方向上的移动；所述Z轴步进电机与Z轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在Z轴的方向上的移动；所述E轴步进电机与所述E轴丝杠连接，以控制所述注射器的活塞推进或拉出所述注射器；其中，所述X轴、所述Y轴和所述Z轴中的任意两个轴均垂直；

所述方法，包括：

接收携带需打印模型的参数的打印控制信号；

根据所述打印控制信号，控制所述X轴步进电机、所述Y轴步进电机和所述E轴步进电机的转动方向及转动速度，以将所述注射器中的所述金属浆料注射到所述打印底板上，完成第N层模型的打印；

根据所述打印控制信号，控制所述Z轴步进电机的转动方向及转动速度，使所述注射器沿远离所述打印底板的方向移动第一距离；所述第一距离为所述参数中表征的每层模型的厚度；

根据所述打印控制信号，控制所述X轴步进电机、所述Y轴步进电机和所述E轴步进电机的转动方向及转动速度，以将所述注射器中的所述金属浆料注射到所述打印底板上，在所述第N层模型的表面完成第N+1层模型的打印。

10.一种金属浆料的制备方法，其特征在于，所述金属浆料为3D打印机的打印原料，所述3D打印机包括：

支架；

打印底板，所述打印底板设置在所述支架上；

注射器，所述注射器设置在所述支架上；所述注射器用于容置金属浆料；所述注射器的出口处安装有喷嘴；所述喷嘴的中心线与所述打印底板垂直相交，且所述喷嘴的喷出方向指向所述打印底板，以能将所述金属浆料注射到所述打印底板上；

设置在所述支架上的X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机和E轴步进电机；所述X轴步进电机与X轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在X轴的方向上的移动；所述Y轴步进电机与Y轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在Y轴的方向上的移动；所述Z轴步进电机与Z轴丝杠连接，以控制所述注射器相对于所述打印底板在Z轴的方向上的移动；所述E轴步进电机与所述E轴丝杠连接，以控制所述注射器的活塞推进或拉出所述注射器；其中，所述X轴、所述Y轴和所述Z轴中的任意两个轴均垂直；

所述方法包括：

筛选原始金属原料，获得尺寸小于300目的金属粉末；

将蜡和所述金属粉末混合为混合物；

加热所述混合物；

在所述混合物中加入硬脂酸，并调匀，获得所述金属浆料。