CN109203472A - 一种3d打印机的双头打印机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D打印机的双头打印机构，包括机架以及设置在机架上的打印平台、给料机构和三轴运动机构以及与三轴运动机构连接的打印头机构，所述打印头机构包括连接三轴运动机构的固定滑块以及设置在固定滑块上的温控打印头，所述温控打印头包括温度控制装置以及与温度控制装置连接的打印头，所述打印头包括第一打印头和第二打印头。本发明采用两个口径不同的打印头，可以有效的提高打印机的打印效率。打印的时候使用挤出口径较小的打印头打印轮廓，保证打印物件轮廓精细光滑，内部填充则使用挤出口径较大的打印头打印以提高打印速度，可大大提升打印效率，同时不影响物件的打印精度，尤其对于打印大型物件，效果更加明显。

Description

一种3D打印机的双头打印机构
技术领域
本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种3D打印机的双头打印机构。
背景技术
3D打印机又称三维打印机，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，是一种累积制造技术，通过打印一层层 的粘合材料来制造三维的物体，其基本原理是通过把数据和原料放进3D 打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来，而打印出的产品，并可以即时使用。3D打印机过去常在模具制造、工业设计等领域被用于制 造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，可用于珠宝，鞋类，工业 设计，建筑，工程和施工(AEC)，汽车，航空航天，牙科和医疗产业， 教育，地理信息系统，土木工程，和许多其他领域。
由于目前3D打印机的速度还不是很快，因此在使用3D打印机打印较大的物件时，往往需要几个小时，甚至十几个小时的时间。在打印较大物体且保证大比例的填充的条件下，这个时间可能还要更长，需进一步加以改进。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种3D打印机的双头打印机构，本发明采用两个口径不同的打印头，可以有效的提高打印机的打印效率。打印的时候使用挤出口径较小的打印头打印轮廓，保证打印物件轮廓精细光滑，内部填充则使用挤出口径较大的打印头打印以提高打印速度，可大大提升打印效率，同时不影响物件的打印精度，尤其对于打印大型物件，效果更加明显。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种3D打印机的双头打印机构，包括机架以及设置在机架上的打印平台、给料机构和三轴运动机构以及与三轴运动机构连接的打印头机构，所述打印头机构包括连接三轴运动机构的固定滑块以及设置在固定滑块上的温控打印头，所述温控打印头包括温度控制装置以及与温度控制装置连接的打印头，所述打印头包括第一打印头和第二打印头，所述第二打印头的挤出口径大于第一打印头的挤出口，所述第一打印头和第二打印头并排设置在固定滑块上，所述温度控制装置包括控制器以及与控制器连接的第一加热电源、第二加热电源、第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一打印头包括连接第一加热电源和第一温度传感器的第一加热块以及设置在第一加热块上的第一喉管和第一喷嘴；所述第二打印头包括连接第二加热电源和第二温度传感器的第二加热块以及与设置第二加热块上的第二喉管和第二喷嘴。采用此技术方案，第一打印头和第二打印头的打印温度可单独控制，用于打印不同的料丝；第一打印头用于打印物体的外形轮廓的截面，第二打印头用于打印填充外形轮廓内的截面。
作为优选，所述第一喷嘴的挤出口径设置为0.4mm；所述第二喷嘴的挤出口径为1.2mm。
作为优选，所述第一喷嘴的口径设置为圆形，其圆形的口径设置在0.4mm；所述第二喷嘴的口径设置为方形，其方形的最小口径设置在1.2mm。采用此技术方案，第一喷嘴用于打印物体的外形轮廓，所述第二喷嘴用于外形轮廓内打印填充。
作为优选，所述第一加热块和第二加热块分别设置有温度传感器安装孔和喷嘴安装孔，所述喷嘴安装孔的四周设置有环形加热圈，所述环形加热圈分别与第一加热电源和第二加热电源连接。
作为优选，所述第一喉管和第二喉管的一侧与固定滑块连接，另一侧分别通过第一加热块和第二加热块与第一喷嘴和第二喷嘴连接。
作为优选，所述第一喉管和第二喉管的外侧各设置有散热座，所述散热座上设置有若干个散热片，若干所述散热片与散热器连接，所述散热器与控制器连接。采用此技术方案，利用散热器和散热片给喉管降温，减少喉管因高温而导致内部的打印丝提前融化。
作为优选，所述散热片的厚度设置为由厚到薄，其薄的一侧与散热器连接。采用此技术方案，散热片与散热片之间的缝隙逐渐减小，使得散热器所吹的风能够通过缝隙吹到散热片的表面，从二有助于快速降温。
作为优选，所述控制器包括控制电路板以及设置在控制电路板上的微处理器，所述微处理器通过控制电路板与电源、第一加热电源、第二加热电源、第一温度传感器、第二温度传感器和散热器连接。采用此技术方案，温度传感器用于检测加热块的温度，并将检测的温度信号发生给微处理器，微处理器根据接收的温度与内部设定的温度信号进行对比，当检测的信号大于内部设置的温度时，使加热的电源断电或电流减小；当检测的温度信号小于内部设置的温度时，器加热电源继续通电；散热器通过微处理器接收的温度信号跟内部设定的温度的温度进行对比，当温度信号大于内部设定的温度时启动，低于内部设定的温度时关闭。
作为优选，所述微处理器设置有控制系统，所述控制系统用于接收第一温度传感器和/或第二温度传感器的温度信号，并将接收到的温度信号跟内部设定的温度信号进行比对，当接收到的温度信号大于内部设定的温度信号时，控制第一加热电源和/或第二加热电源的电流减小或断电，使第一加热块和/或第二加热块的温度降低。
作为优选，所述三轴运动机构包括连接固定滑块的X轴运动机构和Y轴运动机构以及与打印平台连接的Z轴运动机构。采用此技术方案，Z轴运动机构驱动打印平台上下移动；X轴运动机构和Y轴运动机构驱动固定滑块前后左右移动。
作为优选，所述固定滑块上分别设置有连接第一打印头和第二打印头的进料机构，所述进料机构包括设置在进料槽一侧的从动轮以及设置在进料槽另一侧的驱动轮，所述驱动轮与驱动电机的连接，所述驱动电机与控制器连接。采用此技术方案，将打印耗材从进料槽中插入到从动轮和驱动轮之间，然后再插入到喉管中；在实际使用时，由控制器控制各个驱动电机的转速，驱动电机转动时带动连接的驱动轮，使驱动轮和从动轮之间的耗材往喉管中移动；其中，驱动轮和从动轮上设置有连接耗材的定位槽，定位槽中设置有连接耗材的橡胶圈。
本发明的有益效果是：本发明采用两个口径不同的打印头，可以有效的提高打印机的打印效率。打印的时候使用挤出口径较小的打印头打印轮廓，保证打印物件轮廓精细光滑，内部填充则使用挤出口径较大的打印头打印以提高打印速度，可大大提升打印效率，同时不影响物件的打印精度，尤其对于打印大型物件，效果更加明显。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明涉及的3D打印机结构示意图；
图2为本发明涉及的打印头结构示意图；
图3为本发明涉及的打印物体结构示意图。
图中标号说明：1、机架，2、打印平台，3、给料机构，4、三轴运动机构，5、打印头机构，6、固定滑块，7、温控打印头，8、第一打印头，9、第二打印头，10、第一加热电源，11、第二加热电源，12、第一温度传感器，13、第二温度传感器，14、环形加热圈，15、散热座，16、散热器，17、进料机构，18、耗材，19、轮廓，20、填充料，401、X轴运动机构，402、轴运动机构，403、Z轴运动机构，801、第一加热块，802、第一喉管.803、第一喷嘴，901、第二加热块，902、第二喉管，903、第二喷嘴，151、散热片，171、进料槽，172、从动轮，173、驱动轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述：
参照图1至图3所示，一种3D打印机的双头打印机构，包括机架1以及设置在机架1上的打印平台2、给料机构3和三轴运动机构4以及与三轴运动机构4连接的打印头机构5，所述打印头机构5包括连接三轴运动机构4的固定滑块6以及设置在固定滑块6上的温控打印头7，所述温控打印头7包括温度控制装置以及与温度控制装置连接的打印头，所述打印头包括第一打印头8和第二打印头9，所述第二打印头9的挤出口径大于第一打印头8的挤出口，所述第一打印头8和第二打印头9并排设置在固定滑块6上，所述温度控制装置包括控制器以及与控制器连接的第一加热电源10、第二加热电源11、第一温度传感器12和第二温度传感器13，所述第一打印头8包括连接第一加热电源10和第一温度传感器12的第一加热块801以及设置在第一加热块801上的第一喉管802和第一喷嘴803；所述第二打印头9包括连接第二加热电源11和第二温度传感器13的第二加热块901以及与设置第二加热块901上的第二喉管902和第二喷嘴903。采用此技术方案，第一打印头8和第二打印头9的打印温度可单独控制，用于打印不同的耗材；其中，第一打印头8为精细打印头，用于打印物体每一层截面的轮廓（包括顶层和底层）；所述第二打印头9为填充打印头，用于快速打印填充物体每一层轮廓内的截面，并且，第一喷嘴803的中心距离第二喷嘴903的中心设置为15mm，在使用时可由电脑软件设定补偿的距离。
作为优选，所述第一喷嘴803的挤出口径设置为0.4mm；所述第二喷嘴903的挤出口径为1.2mm。采用此技术方案，有助于提高打印速度，减少打印时间。
作为优选，所述第一喷嘴803的口径设置为圆形，其圆形的口径设置在0.4mm；所述第二喷嘴903的口径设置为方形，其方形的最小口径设置在1.2mm。采用此技术方案，第一喷嘴用于打印物体的外形轮廓，所述第二喷嘴用于外形轮廓内打印填充。
作为优选，所述第一加热块801和第二加热块901分别设置有温度传感器安装孔和喷嘴安装孔，所述喷嘴安装孔的四周设置有环形加热圈14，所述环形加热圈14分别与第一加热电源10和第二加热电源11连接。
作为优选，所述第一喉管802和第二喉管902的一侧与固定滑块6连接，另一侧分别通过第一加热块801和第二加热块901与第一喷嘴803和第二喷嘴903连接。
作为优选，所述第一喉管802和第二喉管902的外侧各设置有散热座15，所述散热座15上设置有若干个散热片151，若干所述散热片151与散热器16连接，所述散热器16与控制器连接。采用此技术方案，利用散热器和散热片给喉管降温，减少喉管因高温而导致内部的打印丝提前融化。
作为优选，所述散热片151的厚度设置为由厚到薄，其薄的一侧与散热器16连接。采用此技术方案，散热片与散热片之间的缝隙逐渐减小，使得散热器所吹的风能够通过缝隙吹到散热片的表面，从二有助于快速降温。
作为优选，所述控制器包括控制电路板以及设置在控制电路板上的微处理器，所述微处理器通过控制电路板与电源、第一加热电源10、第二加热电源11、第一温度传感器12、第二温度传感器13和散热器16连接。采用此技术方案，温度传感器用于检测加热块的温度，并将检测的温度信号发生给微处理器，微处理器根据接收的温度与内部设定的温度信号进行对比，当检测的信号大于内部设置的温度时，使加热的电源断电或电流减小；当检测的温度信号小于内部设置的温度时，器加热电源继续通电；散热器通过微处理器接收的温度信号跟内部设定的温度的温度进行对比，当温度信号大于内部设定的温度时启动，低于内部设定的温度时关闭。
作为优选，所述微处理器设置有控制系统，所述控制系统用于接收第一温度传感器12和/或第二温度传感器13的温度信号，并将接收到的温度信号跟内部设定的温度信号进行比对，当接收到的温度信号大于内部设定的温度信号时，控制第一加热电源10和/或第二加热电源11的电流减小或断电，使第一加热块801和/或第二加热块901的温度降低。
作为优选，所述三轴运动机构4包括连接固定滑块6的X轴运动机构401和Y轴运动机构402以及与打印平台2连接的Z轴运动机构403。采用此技术方案，Z轴运动机构驱动打印平台上下移动；X轴运动机构和Y轴运动机构驱动固定滑块前后左右移动。
作为优选，所述固定滑块6上分别设置有连接第一打印头8和第二打印头9的进料机构17，所述进料机构17包括设置在进料槽171一侧的从动轮172以及设置在进料槽171另一侧的驱动轮173，所述驱动轮173与驱动电机的连接，所述驱动电机与控制器连接。采用此技术方案，将打印耗材18从进料槽171中插入到从动轮172和驱动轮173之间，然后再插入到喉管中；在实际使用时，由控制器控制各个驱动电机的转速，驱动电机转动时带动连接的驱动轮173，使驱动轮173和从动轮172之间的耗材18往喉管中移动；其中，驱动轮173和从动轮172上设置有连接耗材18的定位槽，定位槽中设置有连接耗材的橡胶圈。
3D打印机打印时可以通过现有的控制芯片和电脑软件进行编程实现自动化操控，利用电脑软件可以将STL文件格式转化为Gcode代码，对于曲线的轮廓，软件是将其分成很多个小段，根据层高，壁厚，速度，温度等切片参数，对于每个小段所对应的生成的代码包括：X轴的移动量、Y轴的移动量、挤出电机移动距离、速度和加速度等。根据打印物体的截面形状划分出轮廓的形状，在轮廓内划分出一个填充区域；轮廓由第一打印头进行打印，填充区域由第二打印头进行打印。
具体实施例：
在实际使用时，在实际使用时，第一打印头打印物体该层截面的轮廓，然后使用第二打印头填充打印物体该轮廓内的截面，当完成该层截面打印时，重新开始下一层的打印，循环作业直到完成整个物体的打印。此外，第二打印头采用材质较便宜的填充材料，有助于节省成本。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种3D打印机的双头打印机构，包括机架（1）以及设置在机架（1）上的打印平台（2）、给料机构（3）和三轴运动机构（4）以及与三轴运动机构（4）连接的打印头机构（5），其特征在于：所述打印头机构（5）包括连接三轴运动机构（4）的固定滑块（6）以及设置在固定滑块（6）上的温控打印头（7），所述温控打印头（7）包括温度控制装置以及与温度控制装置连接的打印头，所述打印头包括第一打印头（8）和第二打印头（9），所述第二打印头（9）的挤出口径大于第一打印头（8）的挤出口，所述第一打印头（8）和第二打印头（9）并排设置在固定滑块（6）上，所述温度控制装置包括控制器以及与控制器连接的第一加热电源（10）、第二加热电源（11）、第一温度传感器（12）和第二温度传感器（13），所述第一打印头（8）包括连接第一加热电源（10）和第一温度传感器（12）的第一加热块（801）以及设置在第一加热块（801）上的第一喉管（802）和第一喷嘴（803）；所述第二打印头（9）包括连接第二加热电源（11）和第二温度传感器（13）的第二加热块（901）以及与设置第二加热块（901）上的第二喉管（902）和第二喷嘴（903）。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印机的双头打印机构，其特征在于：所述第一喷嘴（803）的挤出口径设置为0.4mm；所述第二喷嘴（903）的挤出口径为1.2mm。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印机的双头打印机构，其特征在于：所述第一喷嘴（803）的口径设置为圆形，其圆形的口径设置在0.4mm；所述第二喷嘴（903）的口径设置为方形，其方形的最小口径设置在1.2mm。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印机的双头打印机构，其特征在于：所述第一加热块（801）和第二加热块（901）分别设置有温度传感器安装孔和喷嘴安装孔，所述喷嘴安装孔的四周设置有环形加热圈（14），所述环形加热圈（14）分别与第一加热电源（10）和第二加热电源（11）连接。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印机的双头打印机构，其特征在于：所述第一喉管（802）和第二喉管（902）的一侧与固定滑块（6）连接，另一侧分别通过第一加热块（801）和第二加热块（901）与第一喷嘴（803）和第二喷嘴（903）连接。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印机的双头打印机构，其特征在于：所述第一喉管（802）和第二喉管（902）的外侧各设置有散热座（15），所述散热座（15）上设置有若干个散热片（151），若干所述散热片（151）与散热器（16）连接，所述散热器（16）与控制器连接。
7.根据权利要求6所述的一种3D打印机的双头打印机构，其特征在于：所述散热片（151）的厚度设置为由厚到薄，其薄的一侧与散热器（16）连接。
8.根据权利要求1所述的一种3D打印机的双头打印机构，其特征在于：所述控制器包括控制电路板以及设置在控制电路板上的微处理器，所述微处理器通过控制电路板与电源、第一加热电源（10）、第二加热电源（11）、第一温度传感器（12）、第二温度传感器（13）和散热器（16）连接。
9.根据权利要求8所述的一种3D打印机的双头打印机构，其特征在于：所述微处理器设置有控制系统，所述控制系统用于接收第一温度传感器（12）和/或第二温度传感器（13）的温度信号，并将接收到的温度信号跟内部设定的温度信号进行比对，当接收到的温度信号大于内部设定的温度信号时，控制第一加热电源（10）和/或第二加热电源（11）的电流减小或断电，使第一加热块（801）和/或第二加热块（901）的温度降低。
10.根据权利要求1所述的一种3D打印机的双头打印机构，其特征在于：所述三轴运动机构（4）包括连接固定滑块（6）的X轴运动机构（401）和Y轴运动机构（402）以及与打印平台（2）连接的Z轴运动机构（403）。
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