CN109760316B - 可分段控温成型的3d打印装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可分段控温成型的3D打印装置，涉及3D打印领域。3D打印装置包括成型室、冷却器总成、支架、打印机构、X向Y向运动结构及打印平台。成型室为封闭结构。冷却器总成配置成通过半导体制冷片制冷。支架用作安装基础。Z向运动结构用于提供沿Z向的运动。打印机构用于打印物体。打印平台用作打印支撑。X向Y向运动结构用于带动打印平台沿X向、Y向运动。本申请能够分段控制料管和喷头的温度，可适用的材料种类能够得到扩展，特别是低熔点和低比热容的材料、以及时高粘度和需要高挤出力的材料均能得到很好的适用。通过半导体制冷片制冷，避免了未很好凝固而产生塌陷和堆积不起来的问题，从而得到高质量的3D打印零件。

Description

可分段控温成型的3D打印装置

技术领域

本申请涉及3D打印领域，特别是涉及一种可分段控温成型的3D打印装置。

背景技术

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以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。

现有打印颗粒料、粉料及其他类型材料的柱塞式3D打印装置，对挤出材料通常采用无有效冷却方式或采用单一的风扇冷却。且现有的3D打印装置的挤出方式为单一的直线电机模式或单边驱动模式。

而随着3D打印材料多样性的发展，特别是在低熔点、低比热容和高粘度材料应用到3D打印制作中时，由于单一的依靠空冷和风扇冷却不能满足3D打印的要求，使得挤出材料的热量不能及时的被带走，造成成型困难。由于挤出力不足、损失，造成挤出成型困难。从而导致打印质量不佳的问题，甚至此类材料打印过程中存在塌陷的问题，由此制约了3D打印技术的发展。

发明内容

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题，研制出一种能够兼容多种材料打印的可分段控温成型的3D打印装置。

本申请提供了一种可分段控温成型的3D打印装置，包括：

成型室，为封闭结构，用于保温及容纳3D打印装置的其他零件，具有开门，用于取件及维修；

冷却器总成，固定在所述成型室处，用于降低所述成型室内的温度，所述冷却器总成配置成通过半导体制冷片制冷；

支架，为龙门型支架，固定在所述成型室内，用做安装基础；

Z向运动结构，安装在所述支架的横梁处，用于提供沿Z向的运动；

打印机构，用于打印物体，通过所述Z向运动结构悬挂在所述支架的横梁处，并通过所述Z向运动结构可相对所述支架上、下移动，所述打印机构具有料管和喷头，所述打印机构配置成能够分段控制所述料管和所述喷头的温度；

X向、Y向运动结构，对应安装在所述成型室的底部，用于提供沿X向、Y向的运动；和

打印平台，用作打印支撑，安装在所述X向、Y向运动结构上，通过所述X向、Y向运动结构可相对所述支架的前、后、左、右移动；

其中，X向为所述打印平台的水平方向，Y向为所述打印平台的垂直方向，Z向为垂直于所述打印平台的方向。

可选地，所述冷却器总成包括：

上、下布置的散热端风扇和热端散热器，散热端风扇用于为热端散热器散热，热端散热器用于散发热量；

半导体制冷片，具有冷端和热端，冷端用于吸热，热端用于放出热量；及

上、下布置的冷端风扇和冷端制冷器，冷端风扇用于为冷端制冷器制冷，冷端制冷器用于吸收热量；

其中，所述热端散热器与所述半导体制冷片的热端贴合并用螺栓连接，所述冷端制冷器与所述半导体制冷片的冷端贴合并用螺栓连接，所述散热端风扇与所述冷端风扇之间设有隔热保温垫。

可选地，所述Z向运动结构包括：

动力组件，用于为所述Z向运动结构提供动力，包括：

电机安装板，固定连接在丝杆安装板的底部，用作Z轴电机的安装基础；

Z轴电机，安装在所述电机安装板上，用于提供旋转动力；

运动转化组件，用于将所述Z向运动结构的旋转运动改变为直线运动，包括：

丝杆安装板，固定在所述横梁处，用作Z轴丝杆的安装基础；

Z轴丝杆，沿Z向设置，其上端与所述丝杆安装板的上端固定，下端通过轴承与所述电机安装板固定；

丝杆方螺母，通过螺栓与所述打印机构固定连接，并与所述Z轴丝杆相啮合，以使得所述丝杆方螺母沿所述Z轴丝杆上、下移动；

传动组件，用于将所述Z轴出电机的动力传输至所述运动转化组件，包括：

两个同步轮，对应安装在所述Z轴电机的输出轴及所述Z轴丝杆的下端，通过绕过所述两个同步轮的同步带，带动两个同步轮同转；

导向组件，用于为所述Z向运动结构的直线运动提供运动导向，包括：

两个滑块，对应布置在所述Z轴丝杆的两侧，每一滑块通过螺栓与所述横梁固定连接；和

两个直线导轨，对应布置在所述Z轴丝杆处并与所述两个滑块的位置相对应，每一直线导轨通过螺栓固定在所述打印机构处，每一直线导轨穿过对应的滑块，并在所述丝杆方螺母的带动下沿Z向上、下滑动，以为所述Z向运动结构导向；

其中，所述Z轴电机转动，带动其上的同步轮转动，通过所述同步带，带动所述Z轴丝杆上的同步轮同转，所述Z轴丝杆转动，使得所述丝杆方螺母带动所述打印机构沿所述Z轴丝杆上、下移动。

可选地，所述打印机构还包括：

安装组件，用于通过所述Z向运动结构悬挂在所述横梁处，包括整体呈上端连接板、后端连接板及喷头下端安装板，所述后端连接板垂直固定在所述上端连接板一侧，所述喷头下端安装板垂直固定在所述后端连接板的底部；

挤压结构，安装在所述安装组件处，用于带动柱塞沿Z向上、下移动；及

柱塞，一端固定在所述挤压结构处，另一端伸入所述料管内，用于通过挤压结构的作用挤压所述料管中的物料，并使所述物料由所述喷头挤出。

可选地，所述挤压结构包括：

动力组件，用于为所述挤压结构提供动力，包括：

电机固定板，与所述喷头下端安装板固定连接，用于安装挤出电机；

挤出电机，安装在所述电机固定板处，用于提供挤出动力；

运动转化组件，用于将旋转运动改变为直线运动，包括：

柱塞连接板，位于所述上端连接板的下方，可沿Z向上、下移动，所述柱塞的一端固定在所述柱塞连接板处，通过所述柱塞连接板的下移挤压所述柱塞；

两个挤出丝杆，对应布置在所述柱塞的两侧并沿Z向设置，每一挤出丝杆的一端固定在所述上端连接板处，另一端位于所述喷头下端安装板处；

两个挤出丝杆螺母，与所述两个挤出丝杆相匹配，固定连接在所述柱塞连接板处与对应的挤出丝杆啮合，以带动所述柱塞连接板沿两个挤出丝杆上、下移动；

传动组件，用于将所述挤出电机的动力传输至所述运动转化组件，包括：

三个挤压结构的同步轮，对应安装在所述挤出电机的输出轴及所述两个挤出丝杆的下端，通过绕过所述三个挤压结构的同步轮的同步带，带动三个挤压结构的同步轮同转；

导向组件，用于为所述挤压结构的直线运动提供运动导向，包括：

两个挤压结构的直线导轨，沿Z向设置并对应安装在所述上端连接板的后部两侧，每一挤压结构的直线导轨的一端固定在所述上端连接板处；

两个直线轴承，与所述两个挤压结构的直线导轨相配并对应安装在所述柱塞连接板处，每一挤压结构的直线导轨的另一端经对应的直线轴承伸入所述喷头下端安装板处，每一直线轴承带动所述柱塞连接板沿对应的挤压结构的直线导轨上、下移动；

其中，所述挤出电机转动，带动其上的同步轮转动，通过所述同步带，带动所述两个挤出丝杆上的同步轮同转，所述两个挤出丝杆转动，使得所述两个挤出丝杆螺母带动所述柱塞连接板沿Z向上、下移动。

可选地，所述两个挤出丝杆的作用力点与所述柱塞的受力点位于同一条直线，且受力点居于两作用力点的中间。

可选地，所述料管及所述喷头内部相连通且它们均固定在所述喷头下端安装板处，所述打印机构还包括喷头加热棒、喷嘴和料管加热棒，所述喷头加热棒固定在所述喷头的壁内，用于为所述喷头加热，所述料管加热棒固定在所述料管的壁内，用于为所述料管加热，所述喷嘴以螺纹连接形式安装在所述喷头的底端。

可选地，所述打印机构还包括隔热垫，安装在所述料管及所述喷头之间，以保证所述料管与所述喷头的温度互不影响。

可选地，所述X向、Y向运动结构包括安装方向互为垂直的X向运动结构与Y向运动结构，每一运动结构包括：对应的

安装板，固定在所述打印平台的下方；

动力组件，用于为所述每一运动结构提供动力，包括：

电机固定座，用于安装步进电机；

步进电机，安装在所述电机固定座处，用于输出动力；

运动转化组件，用于将所述每一运动结构的旋转运动改变为直线运动，包括：

丝杆支撑座，用于支撑丝杆；

丝杆，一端安装在所述丝杆支撑座处，另一端与所述步进电机的输出轴相连，可随所述步进电机同步转动；

方螺母，通过螺栓固定在所述安装板的下方，与所述丝杆相配并套在所述丝杆上并与其啮合，以使得所述方螺母沿所述丝杆的轴向往复移动；

导向组件，用于为所述每一运动结构的直线运动提供运动导向，包括：

四个光轴支撑座，对应布置在所述电机固定座的两侧及所述丝杆支撑座的两侧，所述四个光轴支撑座分为两组，两个相对的光轴支撑座为一组；

两个光轴，对应安装在两组光轴支撑座处，以使得每一光轴与所述丝杆平行布置；

两个直线滑块，对应安装于两个光轴上，可相对对应的光轴往复运动，所述两个直线滑块均通过螺栓与所述安装板固定；

其中，所述步进电机驱动所述丝杆旋转，带动所述方螺母沿所述丝杆做往复运动，进而带动所述两个直线滑块及所述安装板一起做往复运动。

可选地，所述的3D打印装置，还包括加热平台，所述加热平台复合在所述打印平台下方，用于加热所述打印平台。

本申请的3D打印装置，由于打印机构配置成能够分段控制料管和喷头的温度，使得本申请适用的材料种类能够得到扩展，特别是低熔点和低比热容的材料能够得到很好的打印效果，同时高粘度和需要高挤出力的材料也能得到很好的适用。由于所述冷却器总成配置成通过半导体制冷片制冷，制冷效果好，使打印出来的打印件不会因材料未很好凝固而产生塌陷和堆积不起来的问题，从而得到高质量的3D打印零件。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请一个实施例的可分段控温成型的3D打印装置的示意性结构图；

图2是图1所示冷却器总成的示意性立体结构图；

图3是图1所示Z向运动结构的示意性立体结构图；

图4是图1所示Z向运动结构的示意性平面结构图；

图5是图1所示打印机构的料管及喷头的示意性内部结构图；

图6是图1所示X向、Y向运动结构的示意性立体结构图；

图7是图1所示X向、Y向运动结构的示意性平面结构图；

图8是图6所示X向运动结构的示意性立体结构图。

图中各符号表示含义如下：

100 3D打印装置，

A为Z向运动结构，B为打印机构，C为X向、Y向运动结构，D为挤压结构，

C1为X向运动结构，C2为Y向运动结构，

1成型室、2冷却器总成、3上端连接板、4直线轴承、5挤压结构的直线导轨、6后端连接板、7挤出电机、8挤出丝杆、9挤出丝杆螺母、10柱塞连接板、11柱塞、12料管、13支架、14机架底板，

15散热端风扇、16热端散热器、17隔热保温垫、18半导体制冷片、19冷端风扇、20冷端制冷器，

21 Z轴丝杆、22丝杆安装板、23横梁加固板、24横梁、25 Z轴电机、26电机安装板、27同步轮、28直线导轨、29丝杆方螺母、30滑块、31轴承，

32打印平台、33加热平台、34上层安装板、35光轴、36丝杆、37步进电机、38丝杆支撑座、39光轴支撑座、40下层安装板、41电机固定座、42直线滑块，

43喷头下端安装板、44喷头加热棒、45喷头、46喷嘴、47料管加热棒、48隔热垫、49电机固定板、50方螺母、51挤压结构的同步轮。

具体实施方式

图1是根据本申请一个实施例的可分段控温成型的3D打印装置的示意性结构图。一种可分段控温成型的3D打印装置100，一般可包括：成型室1、冷却器总成2、支架13、打印机构B、X向Y向运动结构C及打印平台32。成型室1为封闭结构，用于保温及容纳3D打印装置100的其他零件，具有开门，用于取件及维修。冷却器总成2固定在所述成型室1处，用于降低所述成型室1内的温度，所述冷却器总成2配置成通过半导体制冷片18制冷。支架13为龙门型支架，固定在所述成型室1内，用做安装基础。Z向运动结构A安装在所述支架13的横梁24处，用于提供沿Z向的运动。打印机构B用于打印物体，通过所述Z向运动结构A悬挂在所述支架13的横梁24处，并通过所述Z向运动结构A可相对所述支架13上、下移动，所述打印机构B具有料管12和喷头45，所述打印机构B配置成能够分段控制所述料管12和所述喷头45的温度。X向、Y向运动结构C对应安装在所述成型室1的底部，用于提供沿X向、Y向的运动。打印平台32用作打印支撑，安装在所述X向、Y向运动结构C上，通过所述X向、Y向运动结构C可相对所述支架13的前、后、左、右移动。其中，X向为所述打印平台32的水平方向，Y向为所述打印平台32的垂直方向，Z向为垂直于所述打印平台32的方向。

本申请的3D打印装置100，由于打印机构B配置成能够分段控制料管12和喷头45的温度，对挤出材料实施分段预热、加热并控制成型室1温度，使材料能够维持现有的形状易于成型和堆积从而改善打印零件的表面质量，故使得本申请适用的材料种类能够得到扩展，特别是低熔点和低比热容的材料能够得到很好的打印效果，同时高粘度和需要高挤出力的材料也能得到很好的适用。本申请带有开门的成型室1，在通过半导体制冷片18制冷的冷却器总成2的作用下，制冷效果好，可以保证成型室1为打印各种不同材料提供所需的成型温度，使打印出来的打印件不会因材料未很好凝固而产生塌陷和堆积不起来的问题，从而得到高质量的3D打印零件。

图2是图1所示冷却器总成的示意性立体结构图。本实施例中，所述冷却器总成2包括：上、下布置的散热端风扇15和热端散热器16、半导体制冷片18及上、下布置的冷端风扇19和冷端制冷器20。散热端风扇15用于为热端散热器16散热热端散热器16用于散发热量。半导体制冷片18具有冷端和热端，冷端用于吸热，热端用于放出热量。冷端风扇19用于为冷端制冷器20制冷冷端制冷器20用于吸收热量。其中，所述热端散热器16与所述半导体制冷片18的热端贴合并用螺栓连接，所述冷端制冷器20与所述半导体制冷片18的冷端贴合并用螺栓连接，所述散热端风扇15与所述冷端风扇19之间设有隔热保温垫17。

本申请的冷却器总成2利用半导体制冷片18的Peltier效应，当直流电通过时在两端会分别吸热和放出热量，实现制冷效果。热端散热器16与冷端制冷器20分别与半导体制冷片18的热端与冷端贴合并用螺栓连接，之间用隔热保温垫17分隔，通过温度控制器精准调控，使成型室1温度控制的范围更大，满足打印的材料种类更多，对难以成型、温度敏感的材料有很好的适用性。

图3是图1所示Z向运动结构的示意性立体结构图。图4是图1所示Z向运动结构的示意性平面结构图。本实施例中，所述Z向运动结构A包括：动力组件、运动转化组件、传动组件及导向组件。

动力组件用于为所述Z向运动结构A提供动力，包括：电机安装板26和Z轴电机25。电机安装板26固定连接在丝杆安装板22的底部，用作Z轴电机25的安装基础。Z轴电机25安装在所述电机安装板26上，用于提供旋转动力。

运动转化组件用于将所述Z向运动结构A的旋转运动改变为直线运动，包括：丝杆安装板22、Z轴丝杆21及丝杆方螺母29。丝杆安装板22固定在所述横梁24处，并辅以横梁加固板23加固，用作Z轴丝杆21的安装基础。Z轴丝杆21沿Z向设置，其上端与所述丝杆安装板22的上端固定，下端通过轴承31与所述电机安装板26固定。丝杆方螺母29通过螺栓与所述打印机构B的后端连接板6固定连接，并与所述Z轴丝杆21相啮合，以使得所述丝杆方螺母29沿所述Z轴丝杆21上、下移动。

传动组件用于将所述Z轴出电机的动力传输至所述运动转化组件，包括：两个同步轮27。两个同步轮27对应安装在所述Z轴电机25的输出轴及所述Z轴丝杆21的下端，通过绕过所述两个同步轮27的同步带，带动两个同步轮27同转。

导向组件，用于为所述Z向运动结构A的直线运动提供运动导向，包括：两个滑块30和两个直线导轨28。两个滑块30对应布置在所述Z轴丝杆21的两侧，每一滑块30通过螺栓与所述横梁24固定连接。两个直线导轨28对应布置在所述Z轴丝杆21处并与所述两个滑块30的位置相对应，每一直线导轨28通过螺栓固定在所述打印机构B的后端连接板6处，每一直线导轨28穿过对应的滑块30，并在所述丝杆方螺母29的带动下沿Z向上、下滑动，以为所述Z向运动结构A导向。

其中，所述Z轴电机25转动，带动其上的同步轮27转动，通过所述同步带，带动所述Z轴丝杆21上的同步轮27同转，所述Z轴丝杆21转动，使得所述丝杆方螺母29带动所述打印机构B沿所述Z轴丝杆21上、下移动。

如图1所示，所述打印机构B还包括：安装组件、挤压结构D和柱塞11。

安装组件用于通过所述Z向运动结构A悬挂在所述横梁24处，包括整体呈上端连接板3、后端连接板6及喷头下端安装板43，所述后端连接板6垂直固定在所述上端连接板3一侧，所述喷头下端安装板43垂直固定在所述后端连接板6的底部。挤压结构D安装在所述安装组件处，用于带动柱塞11沿Z向上、下移动。

更具体地，如图1所示，上端连接板3固定在后端连接板6的顶端并通过三角加强筋(未示出)加强，起到固定挤出丝杆8和挤压结构的直线导轨5的作用。

柱塞11的一端固定在所述挤压结构D处，另一端伸入所述料管12内，用于通过挤压结构D的作用挤压所述料管12中的物料，并使所述物料由所述喷头45挤出。

所述挤压结构D包括：动力组件、运动转化组件、传动组件及导向组件。

动力组件用于为所述挤压结构D提供动力，包括：电机固定板49和挤出电机7。电机固定板49与所述喷头下端安装板43固定连接，用于安装挤出电机7。挤出电机7安装在所述电机固定板49处，用于提供挤出动力。

运动转化组件用于将旋转运动改变为直线运动，包括：柱塞连接板10、两个挤出丝杆8和两个挤出丝杆螺母9。柱塞连接板10位于所述上端连接板3的下方，可沿Z向上、下移动，所述柱塞11的一端固定在所述柱塞连接板10处，通过所述柱塞连接板10的下移挤压所述柱塞11。两个挤出丝杆8对应布置在所述柱塞11的两侧并沿Z向设置，每一挤出丝杆8的一端固定在所述上端连接板3处，另一端位于所述喷头下端安装板43处。两个挤出丝杆螺母9与所述两个挤出丝杆8相匹配，固定连接在所述柱塞连接板10处与对应的挤出丝杆8啮合，以带动所述柱塞连接板10沿两个挤出丝杆8上、下移动。

传动组件用于将所述挤出电机7的动力传输至所述运动转化组件，包括：三个挤压结构的同步轮51。三个挤压结构的同步轮51对应安装在所述挤出电机7的输出轴及所述两个挤出丝杆8的下端，通过绕过所述三个挤压结构的同步轮51的同步带，带动三个挤压结构的同步轮51同转。

导向组件用于为所述挤压结构D的直线运动提供运动导向，包括：两个挤压结构的直线导轨5和两个直线轴承4。两个挤压结构的直线导轨5沿Z向设置并对应安装在所述上端连接板3的后部两侧，每一挤压结构的直线导轨5的一端固定在所述上端连接板3处。两个直线轴承4与所述两个挤压结构的直线导轨5相配并对应安装在所述柱塞连接板10处，每一挤压结构的直线导轨5的另一端经对应的直线轴承4伸入所述喷头下端安装板43处，每一直线轴承4带动所述柱塞连接板10沿对应的挤压结构的直线导轨5上、下移动。

其中，所述挤出电机7转动，带动其上的同步轮转动，通过所述同步带，带动所述两个挤出丝杆8上的同步轮同转，所述两个挤出丝杆8转动，使得所述两个挤出丝杆螺母9带动所述柱塞连接板10沿Z向上、下移动。这种传递方式可以保证两根挤出丝杆8的同步、一致性，使柱塞连接板10不会因两根挤出丝杆8运动不一致而损失挤出力，可以得到更大的挤出力，对难以挤出的高粘度材料同样具有很好的适用性。

本实施例中，柱塞11通过螺纹固定于柱塞连接板10并一起在挤出丝杆8的作用下在料管12的内部通过直线轴承4的导向做上、下挤出运动。

如图1所示，优选地，所述两个挤出丝杆8的作用力点与所述柱塞11的受力点位于同一条直线，且受力点居于两作用力点的中间。这样将使得挤出受力更加平衡，不会出现受力不均而抱死现象。

图5是图1所示打印机构的料管及喷头的示意性内部结构图。本实施例中，所述料管12及所述喷头内部相连通且它们均固定在所述喷头下端安装板43处，所述打印机构B还包括喷头加热棒44、喷嘴和料管加热棒47，所述喷头加热棒44固定在所述喷头45的壁内，用于为所述喷头45加热，所述料管加热棒47固定在所述料管12的壁内，用于为所述料管12加热，所述喷嘴以螺纹连接形式安装在所述喷头45的底端。

这样，料管12与喷头45分别采用料管加热棒47与喷头加热棒44分别预热与加热单独控制，使打印温度控制更精准。料管12与喷头45的加热均通过温控器(未示出)实时控制。料管12的预热端对材料进行低于打印温度的预热可以使材料的挤出更加顺利。

更进一步地，所述打印机构B还包括隔热垫48，安装在所述料管12及所述喷头45之间，以保证所述料管12与所述喷头45的温度互不影响满足温度的独立控制，保证控温的准确性。

图6是图1所示X向、Y向运动结构的示意性立体结构图。图7是图1所示X向、Y向运动结构的示意性平面结构图。图8是图6所示X向运动结构的示意性立体结构图。本实施例中，所述X向、Y向运动结构C安装在机架底板14上。所述X向、Y向运动结构C包括安装方向互为垂直的X向运动结构C1与Y向运动结构C2，每一运动结构包括：对应的安装板、动力组件及运动转化组件。

安装板固定在所述打印平台32的下方。例如，在X向运动结构C1中安装板为上层安装板24。在Y向运动结构C2中安装板为下层安装板40。

动力组件用于为所述每一运动结构提供动力，包括：电机固定座41和步进电机37。电机固定座41用于安装步进电机37。步进电机37安装在所述电机固定座41处，用于输出动力。

运动转化组件用于将所述每一运动结构的旋转运动改变为直线运动，包括：丝杆支撑座38、丝杆36和方螺母50。丝杆支撑座38用于支撑丝杆。丝杆36一端安装在所述丝杆支撑座38处，另一端与所述步进电机37的输出轴相连，可随所述步进电机37同步转动。方螺母50通过螺栓固定在所述安装板的下方，与所述丝杆36相配并套在所述丝杆36上并与其啮合，以使得所述方螺母50沿所述丝杆36的轴向往复移动；

导向组件用于为所述每一运动结构的直线运动提供运动导向，包括：四个光轴支撑座39、两个光轴35和两个直线滑块42。四个光轴支撑座39对应布置在所述电机固定座41的两侧及所述丝杆支撑座38的两侧，所述四个光轴支撑座39分为两组，两个相对的光轴支撑座39为一组。两个光轴35对应安装在两组光轴支撑座39处，以使得每一光轴35与所述丝杆36平行布置。两个直线滑块42对应安装于两个光轴35上，可相对对应的光轴35往复运动，所述两个直线滑块42均通过螺栓与所述安装板固定。

其中，所述步进电机37驱动所述丝杆36旋转，带动所述方螺母50沿所述丝杆36做往复运动，进而带动所述两个直线滑块42及所述安装板一起做往复运动。

如图6-8所示，打印平台32固定在上层安装板34上，上层安装板34通过安装在下方的丝杆36驱动，和安装在下方的直线滑块42一起在光轴35上滑动，上层整体安装在下层安装板40上，下层安装板40同样通过安装在下方的丝杆36驱动和安装在下方的直线滑块42一起在光轴35上滑动与上层安装板34运动方向垂直。

参见图6，本实施例中，所述的3D打印装置100还包括加热平台33，所述加热平台33复合在所述打印平台32下方，用于加热所述打印平台32，以满足加热固化的打印零件的成型需求。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种可分段控温成型的3D打印装置，包括：

成型室(1)，为封闭结构，用于保温及容纳3D打印装置的其他零件，具有开门，用于取件及维修；

冷却器总成(2)，固定在所述成型室处，用于降低所述成型室内的温度，所述冷却器总成配置成通过半导体制冷片制冷；

支架(13)，为龙门型支架，固定在所述成型室内，用做安装基础；

Z向运动结构(A)，安装在所述支架的横梁(24)处，用于提供沿Z向的运动；

打印机构(B)，用于打印物体，通过所述Z向运动结构悬挂在所述支架的横梁处，并通过所述Z向运动结构可相对所述支架上、下移动，所述打印机构具有料管(12)和喷头(45)，所述打印机构配置成能够分段控制所述料管和所述喷头的温度；

X向、Y向运动结构(C)，对应安装在所述成型室的底部，用于提供沿X向、Y向的运动；和

打印平台(32)，用作打印支撑，安装在所述X向、Y向运动结构上，通过所述X向、Y向运动结构可相对所述支架的前、后、左、右移动；

其中，X向为所述打印平台的水平方向，Y向为所述打印平台的垂直方向，Z向为垂直于所述打印平台的方向；

所述打印机构(B)还包括：

安装组件，用于通过所述Z向运动结构悬挂在所述横梁处，包括整体呈上端连接板(3)、后端连接板(6)及喷头下端安装板(43)，所述后端连接板垂直固定在所述上端连接板一侧，所述喷头下端安装板垂直固定在所述后端连接板的底部；

挤压结构(D)，安装在所述安装组件处，用于带动柱塞沿Z向上、下移动；及

柱塞(11)，一端固定在所述挤压结构处，另一端伸入所述料管内，用于通过挤压结构的作用挤压所述料管中的物料，并使所述物料由所述喷头挤出；

所述挤压结构(D)包括：

动力组件，用于为所述挤压结构提供动力，包括：

电机固定板(49)，与所述喷头下端安装板固定连接，用于安装挤出电机；

挤出电机(7)，安装在所述电机固定板处，用于提供挤出动力；

运动转化组件，用于将旋转运动改变为直线运动，包括：

柱塞连接板(10)，位于所述上端连接板的下方，可沿Z向上、下移动，所述柱塞的一端固定在所述柱塞连接板处，通过所述柱塞连接板的下移挤压所述柱塞；

两个挤出丝杆(8)，对应布置在所述柱塞的两侧并沿Z向设置，每一挤出丝杆的一端固定在所述上端连接板处，另一端位于所述喷头下端安装板处；

两个挤出丝杆螺母(9)，与所述两个挤出丝杆相匹配，固定连接在所述柱塞连接板处与对应的挤出丝杆啮合，以带动所述柱塞连接板沿两个挤出丝杆上、下移动；

传动组件，用于将所述挤出电机的动力传输至所述运动转化组件，包括：

三个挤压结构的同步轮(51)，对应安装在所述挤出电机的输出轴及所述两个挤出丝杆的下端，通过绕过所述三个挤压结构的同步轮的同步带，带动三个挤压结构的同步轮同转；

导向组件，用于为所述挤压结构的直线运动提供运动导向，包括：

两个挤压结构的直线导轨(5)，沿Z向设置并对应安装在所述上端连接板的后部两侧，每一挤压结构的直线导轨的一端固定在所述上端连接板处；

两个直线轴承(4)，与所述两个挤压结构的直线导轨相配并对应安装在所述柱塞连接板处，每一挤压结构的直线导轨的另一端经对应的直线轴承伸入所述喷头下端安装板处，每一直线轴承带动所述柱塞连接板沿对应的挤压结构的直线导轨上、下移动；

其中，所述挤出电机转动，带动其上的同步轮转动，通过所述同步带，带动所述两个挤出丝杆上的同步轮同转，所述两个挤出丝杆转动，使得所述两个挤出丝杆螺母带动所述柱塞连接板沿Z向上、下移动。

2.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于，所述冷却器总成(2)包括：

上、下布置的散热端风扇(15)和热端散热器(16)，散热端风扇用于为热端散热器散热，热端散热器用于散发热量；

半导体制冷片(18)，具有冷端和热端，冷端用于吸热，热端用于放出热量；及

上、下布置的冷端风扇(19)和冷端制冷器(20)，冷端风扇用于为冷端制冷器制冷，冷端制冷器用于吸收热量；

其中，所述热端散热器与所述半导体制冷片的热端贴合并用螺栓连接，所述冷端制冷器与所述半导体制冷片的冷端贴合并用螺栓连接，所述散热端风扇与所述冷端风扇之间设有隔热保温垫(17)。

3.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于，所述Z向运动结构(A)包括：

动力组件，用于为所述Z向运动结构提供动力，包括：

电机安装板(26)，固定连接在丝杆安装板的底部，用作Z轴电机的安装基础；

Z轴电机(25)，安装在所述电机安装板上，用于提供旋转动力；

运动转化组件，用于将所述Z向运动结构的旋转运动改变为直线运动，包括：

丝杆安装板(22)，固定在所述横梁处，用作Z轴丝杆的安装基础；

Z轴丝杆(21)，沿Z向设置，其上端与所述丝杆安装板的上端固定，下端通过轴承(31)与所述电机安装板固定；

丝杆方螺母(29)，通过螺栓与所述打印机构固定连接，并与所述Z轴丝杆相啮合，以使得所述丝杆方螺母沿所述Z轴丝杆上、下移动；

传动组件，用于将所述Z轴出电机的动力传输至所述运动转化组件，包括：

两个同步轮(27)，对应安装在所述Z轴电机的输出轴及所述Z轴丝杆的下端，通过绕过所述两个同步轮的同步带，带动两个同步轮同转；

导向组件，用于为所述Z向运动结构的直线运动提供运动导向，包括：

两个滑块(30)，对应布置在所述Z轴丝杆的两侧，每一滑块通过螺栓与所述横梁固定连接；和

两个直线导轨(28)，对应布置在所述Z轴丝杆处并与所述两个滑块的位置相对应，每一直线导轨通过螺栓固定在所述打印机构处，每一直线导轨穿过对应的滑块，并在所述丝杆方螺母的带动下沿Z向上、下滑动，以为所述Z向运动结构导向；

其中，所述Z轴电机转动，带动其上的同步轮转动，通过所述同步带，带动所述Z轴丝杆上的同步轮同转，所述Z轴丝杆转动，使得所述丝杆方螺母带动所述打印机构沿所述Z轴丝杆上、下移动。

4.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于，所述两个挤出丝杆(8)的作用力点与所述柱塞(11)的受力点位于同一条直线，且受力点居于两作用力点的中间。

5.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于，所述料管(12)及所述喷头(45)内部相连通且它们均固定在所述喷头下端安装板(43)处，所述打印机构(B)还包括喷头加热棒(44)、喷嘴(46)和料管加热棒(47)，所述喷头加热棒固定在所述喷头的壁内，用于为所述喷头加热，所述料管加热棒固定在所述料管的壁内，用于为所述料管加热，所述喷嘴以螺纹连接形式安装在所述喷头的底端。

6.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于，所述打印机构(B)还包括隔热垫(48)，安装在所述料管及所述喷头之间，以保证所述料管与所述喷头的温度互不影响。

7.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于，所述X向、Y向运动结构(C)包括安装方向互为垂直的X向运动结构(C1)与Y向运动结构(C2)，每一运动结构包括：对应的

安装板(34)，固定在所述打印平台的下方；

动力组件，用于为所述每一运动结构提供动力，包括：

电机固定座(41)，用于安装步进电机；

步进电机(37)，安装在所述电机固定座处，用于输出动力；

运动转化组件，用于将所述每一运动结构的旋转运动改变为直线运动，包括：

丝杆支撑座(38)，用于支撑丝杆；

丝杆(36)，一端安装在所述丝杆支撑座处，另一端与所述步进电机的输出轴相连，可随所述步进电机同步转动；

方螺母(50)，通过螺栓固定在所述安装板的下方，与所述丝杆相配并套在所述丝杆上并与其啮合，以使得所述方螺母沿所述丝杆的轴向往复移动；

导向组件，用于为所述每一运动结构的直线运动提供运动导向，包括：

四个光轴支撑座(39)，对应布置在所述电机固定座的两侧及所述丝杆支撑座的两侧，所述四个光轴支撑座分为两组，两个相对的光轴支撑座为一组；

两个光轴(35)，对应安装在两组光轴支撑座处，以使得每一光轴与所述丝杆平行布置；

两个直线滑块(42)，对应安装于两个光轴上，可相对对应的光轴往复运动，所述两个直线滑块均通过螺栓与所述安装板固定；

其中，所述步进电机驱动所述丝杆旋转，带动所述方螺母沿所述丝杆做往复运动，进而带动所述两个直线滑块(42)及所述安装板一起做往复运动。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的3D打印装置，其特征在于，还包括加热平台(33)，所述加热平台复合在所述打印平台下方，用于加热所述打印平台。

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