CN208133613U - 矩阵式喷头高速3d打印机 - Google Patents

Abstract

一种矩阵式喷头高速3D打印机，涉及3D打印机技术领域，包括打印平台系统、喷头系统、加热系统、进料系统、控制系统，所述的喷头系统为矩阵式喷头系统，进料系统、加热系统分别安装在矩阵式喷头系统上；所述的打印平台系统包括熔池，熔池内存放有冷却油，该熔池安装在矩阵式喷头系统的下方；所述的矩阵式喷头系统、加热系统、进料系统的输入端分别与控制系统的输出端连接。本实用新型可实现面打印，具有打印速度快、工作效率高、零支撑打印、节省材料、结构简单等特点，易于推广使用。

Description

矩阵式喷头高速3D打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印机技术领域，特别是一种矩阵式喷头高速3D打印机。

背景技术

3D打印是十三五规划重点发展对象之一。我国3D打印行业起步比较晚，现在进入迅速发展阶段，因此3D打印技术以市场广、前景非常广泛。根据对目前国际上3D打印技术研发领域最新动态的跟踪、调研、分析与总结，发现主要的研究集中在打印成本的降低，打印精度的提高，打印材料的节省，打印时间的缩短四个方面。

3D打印机是一种将金属、塑料等材料通过机械结构设计在空间中堆积成型的设备。利用3D打印机可以满足大部分立体打印需求，其应用非常广泛，涉及精密制造业、模具

加工、医疗、电子、食品等多个行业。目前3D打印机主要是采用“熔积成型”技术，打印过程是在喷头内将塑料、金属等可熔性材料通过高温融化，再通过沉积的方式才形成薄层，逐层堆砌形成产品。市场上既有的“熔积成型”式3D打印机存在主要问题有：单、双喷头打印机仅对于小件产品的打印具良好适用性，对于大件产品打印时间较长，加工速度慢。

现有3D打印机（三维打印机）基本都是单喷嘴，以每个点连接成线，不断推积打印，不能实现面打印，不能批量打印，效率低。

申请号为21610250215.8的中国实用新型专利《一种多喷头高速3D打印设备及打印方法》、申请号为21610517730.8的《一种可旋转切换的3D打印机喷头》等所公开的多喷头3D打印机，虽然相比单喷头3D打印机效率得到一定的提高，但是均存打印包含悬空部分的零件时，均需要打印支撑的缺陷。

综上所述，现有3D打印机存在打印时间长、效率低、需要打印支撑、耗料多等不足，制约了目前市场上3D打印走向工业化，因此提高打印速度、打印效率，省料是当务之急。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种矩阵式喷头高速3D打印机，以解决现有3D打印机存在的打印时间长、效率低、需要打印支撑、耗料多的不足之处。

解决上述技术问题的技术方案是：一种矩阵式喷头高速3D打印机，包括打印平台系统、喷头系统、加热系统、进料系统、控制系统，所述的喷头系统为矩阵式喷头系统，进料系统、加热系统分别安装在矩阵式喷头系统上；所述的打印平台系统包括熔池，熔池内存放有冷却油，该熔池安装在矩阵式喷头系统的下方；所述的矩阵式喷头系统、加热系统、进料系统的输入端分别与控制系统的输出端连接。

本实用新型的进一步技术方案是：所述的矩阵式喷头系统包括喷头框架、可移动面板、可移动面板升降机构、矩阵面板、矩阵喷嘴、矩阵喷嘴电磁开关；所述的喷头框架与位于喷头框架底部的矩阵面板连接，可移动面板升降机构固定在喷头框架的顶部，可移动面板升降机构的输入端与控制系统的输出端连接，可移动面板升降机构的输出端与可移动面板连接，可移动面板与矩阵面板之间的空腔形成装料熔池；所述的进料系统连通至装料熔池，所述的矩阵喷嘴、矩阵喷嘴电磁开关均嵌入在矩阵面板的内部。

本实用新型的进一步技术方案是：所述的矩阵喷嘴包括多个喷嘴，每个喷嘴的直径小于或等于0.4mm；该多个喷嘴按矩阵形式布满矩阵面板。

本实用新型的进一步技术方案是：矩阵喷嘴的相邻两个喷嘴间距大于或等于0.1mm、小于或等于0.4mm。

本实用新型的进一步技术方案是：所述的矩阵喷嘴的矩阵为328 mm×480 mm。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述的可移动面板升降机构包括升降电机、精密丝杆，升降电机固定在喷头框架的顶端，升降电机的输入端与控制系统的输出端连接，升降电机的输出端与精密丝杆的一端连接，精密丝杆的另一端通过丝杆螺母与可移动面板连接。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述的加热系统包括加热设备、进热风管、出热风管、隔层面板；所述的加热设备固定在可移动面板上方的喷头框架一侧侧壁上，该加热设备通过进热风管与喷头框架的内腔连通；所述的出热风管固定在可移动面板上方的喷头框架另一侧侧壁上，并与喷头框架的内腔连通；所述的隔层面板安装在可移动面板上方的进热风管与喷头框架的顶面之间。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述的加热系统还包括加热头，该加热头安置在矩阵面板四周。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述的控制系统包括升降电机控制器、加热设备控制器、加热头控制器、矩阵喷嘴电磁开关控制器、模型数据处理系统；升降电机控制器的输出端与升降电机连接，加热设备控制器的输出端与加热设备连接，加热头控制器的输出端与加热头连接，模型数据处理系统的输出端与矩阵喷嘴电磁开关控制器连接，矩阵喷嘴电磁开关控制器的输出端与矩阵喷嘴电磁开关连接。

本实用新型的更进一步技术方案是：所述的进料系统包括用于导入已经融合好的原料的进料管，该进料管连通至装料熔池；所述的冷却油的温度低于或等于常温温度。

由于采用上述结构，本实用新型之矩阵式喷头高速3D打印机与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.工作效率高：

由于本实用新型包括打印平台系统、喷头系统、加热系统、进料系统、控制系统，其中，所述的喷头系统为矩阵式喷头系统，进料系统、加热系统分别安装在矩阵式喷头系统上；所述的打印平台系统包括熔池，熔池内存放有冷却油，该熔池安装在矩阵式喷头系统的下方；所述的矩阵式喷头系统、加热系统、进料系统的输入端分别与控制系统的输出端连接。本实用新型在打印过程中，通过控制系统控制矩阵式喷头系统的某个区域打开，某个区域需要关闭，然后再控制矩阵式喷头系统，把已经熔好的原料挤压下来，在打印平台系统冷却，无需支撑，实现一次性迅速成型，与现有打印机相比，打印速度提高几十倍甚至更多，打印时间大幅度缩短。因此，本实用新型在作业时，矩阵喷头系统可以实现面的打印，同时打印包含悬空部分的零件时，实现无支撑结构的打印效果，大大提高了工作效率。

2.实现面打印：

由于本实用新型包括打印平台系统、喷头系统、加热系统、进料系统、控制系统，其中，所述的喷头系统为矩阵式喷头系统，进料系统、加热系统分别安装在矩阵式喷头系统上；所述的打印平台系统包括熔池，熔池内存放有冷却油，该熔池安装在矩阵式喷头系统的下方；所述的矩阵式喷头系统、加热系统、进料系统的输入端分别与控制系统的输出端连接。本实用新型在打印过程中，通过控制系统控制矩阵式喷头系统的某个区域打开，某个区域需要关闭，然后再控制矩阵式喷头系统，把已经熔好的原料挤压下来，在打印平台系统冷却，实现某个区域，某个面的打印，一次性迅速成型，与现有打印机相比，现有打印机都是以每个点的打印，再连接成一条条线，再一线连接成面，所以本实用新型的3D打印速度得以质的提高，因此，本实用新型在作业时，矩阵喷头系统可以实现面的打印，进一步缩短了打印时间，也进一步提高工作效率。

3. 实现零支撑打印：

由于本实用新型包括打印平台系统、喷头系统、加热系统、进料系统、控制系统，其中，所述的喷头系统为矩阵式喷头系统，进料系统、加热系统分别安装在矩阵式喷头系统上；所述的打印平台系统包括熔池，熔池内存放有冷却油，该熔池安装在矩阵式喷头系统的下方；所述的矩阵式喷头系统、加热系统、进料系统的输入端分别与控制系统的输出端连接。本实用新型在打印过程中，打印包含悬空部分的零件时，通过控制系统控制矩阵式喷头系统的某个区域打开，某个区域关闭，然后再控制矩阵式喷头系统，把已经熔好的原料挤压下来，在打印平台系统的冷却油中冷却，迅速凝结成型，实现零支撑打印。因此，本实用新型在作业时，打印平台系统可以迅速冷却输出的材料，迅速凝结成型，打印包含悬空部分的零件时，实现零支撑打印，大大节省打印材料。

4. 结构简单，成本低：

本实用新型的结构比较简单，生产成本较低，易于推广使用。

下面，结合附图和实施例对本实用新型之矩阵式喷头高速3D打印机的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：本实用新型之矩阵式喷头高速3D打印机的主示图，

图2：图1的A-A剖视图（省去了打印平台系统后），

图3：本实用新型之矩阵式喷头高速3D打印机的部分喷嘴示意图。

在上述附图中，各附图标记说明如下：

1-打印平台系统，101-熔池，102-冷却油，

2-矩阵式喷头系统，201-喷头框架，202-可移动面板，

203-可移动面板升降机构，2031-升降电机，2032-精密丝杆，

204-矩阵面板，205-矩阵喷嘴，2051-喷嘴，206-矩阵喷嘴电磁开关，

3-进料系统，301-进料管，

4-加热系统，

401-加热设备，402-进热风管，403-出热风管，404-隔层面板，405-加热头。

具体实施方式

实施例一

一种矩阵式喷头高速3D打印机，包括打印平台系统1、喷头系统、进料系统3、加热系统4、控制系统，所述的喷头系统为矩阵式喷头系统2，进料系统3、加热系统4分别安装在矩阵式喷头系统2上；所述的打印平台系统1包括熔池101，熔池101内存放有冷却油102，该熔池101安装在矩阵式喷头系统2的下方，冷却油102的温度低于或等于常温温度；所述的矩阵式喷头系统2、进料系统3、加热系统4的输入端分别与控制系统的输出端连接。

所述的矩阵式喷头系统2包括喷头框架201、可移动面板202、可移动面板升降机构203、矩阵面板204、矩阵喷嘴205、矩阵喷嘴电磁开关206；所述的喷头框架201与位于喷头框架底部的矩阵面板204连接，可移动面板升降机构203固定在喷头框架201的顶部，可移动面板升降机构203的输入端与控制系统的输出端连接，可移动面板升降机构203的输出端与可移动面板202连接，可移动面板202与矩阵面板204之间的空腔形成装料熔池；所述的进料系统3连通至装料熔池，所述的矩阵喷嘴205、矩阵喷嘴电磁开关206均嵌入在矩阵面板204的内部。

所述的矩阵喷嘴205包括多个喷嘴2051，每个喷嘴2051的直径小于或等于0.4mm；该多个喷嘴2051按矩阵形式布置在矩阵面板204上，矩阵喷嘴205的相邻两个喷嘴间距大于或等于0.1mm、小于或等于0.4mm；矩阵喷嘴的矩阵为328 mm×480 mm。

所述的可移动面板升降机构203包括升降电机2031、精密丝杆2032，升降电机2031固定在喷头框架201的顶端，升降电机2031的输入端与控制系统的输出端连接，升降电机2031的输出端与精密丝杆2032的一端连接，精密丝杆2032的另一端通过丝杆螺母与可移动面板202连接。

所述的进料系统3包括用于导入已经融合好的原料的进料管301，该进料管301连通至装料熔池。

所述的加热系统4包括加热设备401、进热风管402、出热风管403、隔层面板404、加热头405；所述的加热设备401固定在可移动面板上方的喷头框架一侧侧壁上，该加热设备401通过进热风管402与喷头框架201的内腔连通；所述的出热风管403固定在可移动面板上方的喷头框架另一侧侧壁上，并与喷头框架201的内腔连通；所述的隔层面板404安装在可移动面板202上方的进热风管402与喷头框架201的顶面之间；加热头405安置在矩阵面板204四周。

所述的控制系统包括升降电机控制器、加热设备控制器、加热头控制器、矩阵喷嘴电磁开关控制器、模型数据处理系统；升降电机控制器的输出端与升降电机2031连接，加热设备控制器的输出端与加热设备401连接，加热头控制器的输出端与加热头405连接，模型数据处理系统的输出端与矩阵喷嘴电磁开关控制器连接，矩阵喷嘴电磁开关控制器的输出端与矩阵喷嘴电磁开关206连接。

本实用新型在打印过程中，打印包含悬空部分的零件时，通过模型数据处理系统处理得到的数据，控制矩阵喷嘴的某个区域需要打开，那个区域需要关闭，然后通过控制升降电机，把已经熔好的原料挤压下来，在打印平台系统的冷却油中冷却，迅速凝结成型，实现面、零支撑打印，从而实现一次性迅速成型。

Claims (10)

1.一种矩阵式喷头高速3D打印机，包括打印平台系统（1）、喷头系统、进料系统（3）、加热系统（4）、控制系统，其特征在于：所述的喷头系统为矩阵式喷头系统（2），进料系统（3）、加热系统（4）分别安装在矩阵式喷头系统（2）上；所述的打印平台系统（1）包括熔池（101），熔池（101）内存放有冷却油（102），该熔池（101）安装在矩阵式喷头系统（2）的下方；所述的矩阵式喷头系统（2）、进料系统（3）、加热系统（4）的输入端分别与控制系统的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的矩阵式喷头高速3D打印机，其特征在于：所述的矩阵式喷头系统（2）包括喷头框架（201）、可移动面板（202）、可移动面板升降机构（203）、矩阵面板（204）、矩阵喷嘴（205）、矩阵喷嘴电磁开关（206）；所述的喷头框架（201）与位于喷头框架底部的矩阵面板（204）连接，可移动面板升降机构（203）固定在喷头框架（201）的顶部，可移动面板升降机构（203）的输入端与控制系统的输出端连接，可移动面板升降机构（203）的输出端与可移动面板（202）连接，可移动面板（202）与矩阵面板（204）之间的空腔形成装料熔池；所述的进料系统（3）连通至装料熔池，所述的矩阵喷嘴（205）、矩阵喷嘴电磁开关（206）均嵌入在矩阵面板（204）的内部。

3.根据权利要求2所述的矩阵式喷头高速3D打印机，其特征在于：所述的矩阵喷嘴（205）包括多个喷嘴（2051），每个喷嘴（2051）的直径小于或等于0.4mm；该多个喷嘴（2051）按矩阵形式布置在矩阵面板（204）上。

4.根据权利要求3所述的矩阵式喷头高速3D打印机，其特征在于：矩阵喷嘴（205）的相邻两个喷嘴间距大于或等于0.1mm、小于或等于0.4mm。

5.根据权利要求4所述的矩阵式喷头高速3D打印机，其特征在于：所述的矩阵喷嘴的矩阵为328 mm×480 mm。

6.根据权利要求2所述的矩阵式喷头高速3D打印机，其特征在于：所述的可移动面板升降机构（203）包括升降电机（2031）、精密丝杆（2032），升降电机（2031）固定在喷头框架（201）的顶端，升降电机（2031）的输入端与控制系统的输出端连接，升降电机（2031）的输出端与精密丝杆（2032）的一端连接，精密丝杆（2032）的另一端通过丝杆螺母与可移动面板（202）连接。

7.根据权利要求6所述的矩阵式喷头高速3D打印机，其特征在于：所述的加热系统（4）包括加热设备（401）、进热风管（402）、出热风管（403）、隔层面板（404）；所述的加热设备（401）固定在可移动面板上方的喷头框架一侧侧壁上，该加热设备（401）通过进热风管（402）与喷头框架（201）的内腔连通；所述的出热风管（403）固定在可移动面板上方的喷头框架另一侧侧壁上，并与喷头框架（201）的内腔连通；所述的隔层面板（404）安装在可移动面板（202）上方的进热风管（402）与喷头框架（201）的顶面之间。

8.根据权利要求7所述的矩阵式喷头高速3D打印机，其特征在于：所述的加热系统（4）还包括加热头（405），该加热头（405）安置在矩阵面板（204）四周。

9.根据权利要求8所述的矩阵式喷头高速3D打印机，其特征在于：所述的控制系统包括升降电机控制器、加热设备控制器、加热头控制器、矩阵喷嘴电磁开关控制器、模型数据处理系统；升降电机控制器的输出端与升降电机（2031）连接，加热设备控制器的输出端与加热设备（401）连接，加热头控制器的输出端与加热头（405）连接，模型数据处理系统的输出端与矩阵喷嘴电磁开关控制器连接，矩阵喷嘴电磁开关控制器的输出端与矩阵喷嘴电磁开关（206）连接。

10.根据权利要求2至9任一权利要求所述的矩阵式喷头高速3D打印机，其特征在于：所述的进料系统（3）包括用于导入已经融合好的原料的进料管（301），该进料管（301）连通至装料熔池；所述的冷却油（102）的温度低于或等于常温温度。