CN210062030U - 3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种3D打印机，涉及打印机技术领域，包括机身、运动组件、打印喷头组件、打印平台组件和用于校准打印喷头组件三轴位置的非接触式校准组件；运动组件、打印平台组件和非接触式校准组件均设置在机身上，打印喷头组件设置在运动组件上，且打印喷头组件位于打印平台组件和非接触式校准组件上方；运动组件能够带动打印喷头组件运动。达到了精准定位的技术效果。

Description

3D打印机

技术领域

本实用新型涉及打印机技术领域，具体而言，涉及3D打印机。

背景技术

3D打印技术，是一种累积制造技术，基于快速成型分层制造原理，可以将材料/细胞按照设计定位组装形成三维结构，此技术为制造非均质、复杂结构的工业零件、消费制品、医疗器械和组织器官提供了新方法。

目前3D打印机都是单喷头，打印过程中需要人工手动更换喷头，并且需要打印喷头回归初值位置进行计算坐标，存在累计误差，而且各种喷头尺寸不同，容易造成打印喷头Z轴坐标误差大，而且操作复杂，效率较低，同时更换后可能存在较大的高度调节误差等问题。

因此，提供一种打印精确度高的3D打印机成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种3D打印机，以缓解现有技术中打印精确度低的技术问题。

本实用新型实施例提供了一种3D打印机，包括机身、运动组件、打印喷头组件、打印平台组件和用于校准所述打印喷头组件三轴位置的非接触式校准组件；

所述运动组件、打印平台组件和非接触式校准组件均设置在所述机身上，所述打印喷头组件设置在所述运动组件上，且所述打印喷头组件位于所述打印平台组件和所述非接触式校准组件上方；

所述运动组件能够带动所述打印喷头组件运动。

本实用新型实施例提供的第一种可能的实施方式，其中，上述非接触式校准组件包括用于检测所述打印喷头组件X及Z轴坐标的第一红外线光电门和用于检测所述打印喷头组件Y轴坐标的第二红外线光电门；

所述第一红外线光电门的光路与Y轴平行，所述第二红外线光电门的光路与X轴平行。

本实用新型实施例提供的第二种可能的实施方式，其中，上述运动组件包括支架、X轴横梁、X轴滑台、X轴电机、Y轴电机和Y轴导轨；

所述Y轴电机设置在所述机身内部，且所述Y轴电机能够带动所述支架沿所述Y轴导轨往复移动；

所述X轴横梁位于所述支架顶部，所述X轴滑台设置在所述X轴横梁上，所述X轴电机设置在X轴横梁上，且能够带动所述X轴滑台沿所述X轴横梁往复移动。

本实用新型实施例提供的第三种可能的实施方式，其中，上述打印喷头组件包括多个Z轴组件和多个打印头；

每个所述Z轴组件上均设置有所述打印头；

所述Z轴组件设置在所述X轴滑台上，并随所述X轴滑台移动。

本实用新型实施例提供的第四种可能的实施方式，其中，上述Z轴组件包括Z轴电机、丝杠和Z轴滑台；

所述Z轴电机的输出端与所述丝杠连接，所述Z轴滑台设置在所述丝杠上；

所述打印头安装在所述Z轴滑台上。

本实用新型实施例提供的第五种可能的实施方式，其中，上述Z轴电机通过喷头连接板设置在所述X轴滑台上；

所述喷头连接板与所述X轴滑台固定连接，且所述喷头连接板上开设有用于安装所述Z轴电机的安装孔和螺纹孔，所述安装孔和所述螺纹孔连通且二者周线呈角度；

所述Z轴电机上设置有靠板，所述靠板上设置有与所述安装孔适配的锚柱，所述锚柱插设在所述安装孔中，所述螺纹孔内设置有用于锁紧所述锚柱的紧定螺丝。

本实用新型实施例提供的第六种可能的实施方式，其中，上述打印平台组件包括设置在所述机身上的保温壳体和设置于所述保温壳体内部的凹腔平台，所述凹腔平台上设置有进口和出口；

所述凹腔平台内设置有用于承载打印品的打印平台和/或多孔板。

本实用新型实施例提供的第七种可能的实施方式，其中，上述保温壳体上开设有用于承载调温介质的环槽；

所述凹腔平台底部设置有TEC(Thermoelectric Cooler，半导体)制冷片。

本实用新型实施例提供的第八种可能的实施方式，其中，上述机身上设置有用于清洗所述打印头的水槽；

所述水槽上开设有喷水口和回水口。

本实用新型实施例提供的第九种可能的实施方式，其中，上述3D打印机还包括集成式冷却液循环系统；

所述运动组件、所述打印喷头组件和所述打印平台组件均与所述集成式冷却液循环系统连接。

有益效果：

本实用新型实施例提供了一种3D打印机，包括机身、运动组件、打印喷头组件、打印平台组件和用于校准打印喷头组件三轴位置的非接触式校准组件；运动组件、打印平台组件和非接触式校准组件均设置在机身上，打印喷头组件设置在运动组件上，且打印喷头组件位于打印平台组件和非接触式校准组件上方；运动组件能够带动打印喷头组件运动。

在使用时，通过运动组件带动打印喷头组件进行移动，在打印喷头组件从上到下移动和左右平移运动过程中，能够通过非接触式校准组件对打印喷头组件的三轴坐标进行定位，无需打印喷头组件复位重新计算三轴坐标，而且能够精确检测打印喷头组件的Z轴坐标，提高打印喷头组件打印位置的精度，从而提高打印成品的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的3D打印机的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的3D打印机的局部示意图；

图3为本实用新型实施例提供的3D打印机中X轴运动结构的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的3D打印机中Y轴运动结构的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的3D打印机中非接触式校准组件的示意图；

图6为本实用新型实施例提供的3D打印机中非接触式校准组件进行工作时的示意图；

图7为本实用新型实施例提供的3D打印机中打印喷头组件的示意图；

图8为本实用新型实施例提供的3D打印机中Z轴组件的示意图；

图9为本实用新型实施例提供的3D打印机中Z轴组件的侧视图；

图10为本实用新型实施例提供的3D打印机中Z轴组件与喷头连接板连接的示意图；

图11为本实用新型实施例提供的3D打印机中喷头连接板的示意图；

图12为本实用新型实施例提供的3D打印机中喷头连接板的侧视图；

图13为本实用新型实施例提供的3D打印机中打印平台组件的结构分解示意图；

图14为本实用新型实施例提供的3D打印机中打印平台组件的结构分解剖视图；

图15为本实用新型实施例提供的3D打印机中水槽的示意图；

图16为本实用新型实施例提供的3D打印机的原理框图；

图17为本实用新型实施例提供的3D打印机的顺序图。

图标：

100－机身；110－台面板；120－底板；130－底座；

200－运动组件；201－左侧支架；202－右侧支架；210－X轴横梁；211－X轴滑台；212－X轴电机；213－X轴导轨；214－X轴同步带；215－X轴同步带轮座；220－Y轴电机；221－Y轴导轨；222－传动轴；223－Y轴同步带；224－右滑台；225－轴承座；226－左滑台；

300－打印喷头组件；310－打印头；320－Z轴组件；321－Z轴电机；322－丝杠；323－Z轴滑台；324－上轴承座；325－下轴承座；326－靠板；327－Z轴滑轨；328－滑块；329－锚柱；330－紧定螺丝；341－盖板；342－背板；343－液管接头；344－均温板；345－安装孔；350－针尖；

400－打印平台组件；410－保温壳体；411－环槽；420－凹腔平台；430－进口；440－出口；450－二位五通换向阀；460－多孔板；470－打印平台；480－TEC制冷片；

500－非接触式校准组件；510－第一红外线光电门；520－第二红外线光电门；530－底座板；540－罩壳；

600－水槽；610－喷水口；620－回水口；630－环形槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

参见图1所示，本实用新型实施例提供了一种3D打印机，包括机身100、运动组件200、打印喷头组件300、打印平台组件400和用于校准打印喷头组件300三轴位置的非接触式校准组件500；运动组件200、打印平台组件400和非接触式校准组件500均设置在机身100上，打印喷头组件300设置在运动组件200上，且打印喷头组件300位于打印平台组件400和非接触式校准组件500上方；运动组件200能够带动打印喷头组件300运动。

在使用时，通过运动组件200带动打印喷头组件300进行移动，并且通过非接触式校准组件500对打印喷头组件300的三轴坐标进行定位，保证打印喷头组件300打印位置的精度，从而提高打印成品的质量。

具体的，机身100包括台面板110、底板120和底座130，台面板110设置在底座130顶部，底板120设置在底座130底部。

底座130是一个长方形结构，底座130内部设置有集成式冷却液循环系统；底板120安装在底座130的下方，用于提供安装平台，同时增加底座130的刚度和强度。

参见图5、图6所示，本实施例的可选方案中，非接触式校准组件500包括用于检测打印喷头组件300的X轴及Z轴坐标的第一红外线光电门510和用于检测打印喷头组件300的Y轴坐标的第二红外线光电门520；第一红外线光电门510和第二红外线光电门520均设置在机身100上，第一红外线光电门510的光路与Y轴平行，第二红外线光电门520的光路与X轴平行。

非接触式校准组件500安装于机身100上，非接触式校准组件500设置在打印喷头组件300的下方，其中，非接触式校准组件500包括底座板530、第一红外线光电门510、第二红外线光电门520和罩壳540。

第一红外线光电门510和第二红外线光电门520设置在底座板530上，并且第一红外线光电门510和第二红外线光电门520两者在同一平面正交布置，第二红外线光电门520和X轴平行，第一红外线光电门510和Y轴平行；其中，在红外线光电门第一红外线光电门510和第二红外线光电门520工作时，打印喷头组件300的打印头310在第一红外线光电门510开口方向正前方，并靠近第一红外线光电门510，沿X轴负方向运动，当第一红外线光电门510探测到打印喷头组件300的打印头310时，即刻停止运动，计算机记录X轴坐标值；打印喷头组件300的打印头310在该X轴坐标值位置先沿Z轴正方向运动一定距离，使打印头310离开第一红外线光电门510和第二红外线光电门520上表面，然后打印头310沿Z轴负方向运动，当第一红外线光电门510探测到打印喷头组件300的打印头310时，即刻停止运动，计算机记录Z轴坐标值；打印头310运动到第二红外线光电门520开口方向正前方，并靠近第二红外线光电门520，沿Y轴负方向运动，当第二红外线光电门520探测到打印喷头组件300的打印头310时，即刻停止运动，计算机记录Y轴坐标值，三次测量后，可得到打印头310的XYZ坐标值，并通过计算机换算能得到相应的打印喷头组件300的坐标值。

其中，罩壳540安装在底座板530、第一红外线光电门510和第二红外线光电门520三者的上方，罩壳540上的缺口正好将第一红外线光电门510和第二红外线光电门520的工作区域暴露在外，以免打印头310的移动受到阻碍。

其中，罩壳540和底座板530均具有一定的机械强度，保证第一红外线光电门510和第二红外线光电门520的平稳度。

参见图2－4所示，本实施例的可选方案中，运动组件200包括支架、X轴横梁210、X轴滑台211、X轴电机212、Y轴电机220和Y轴导轨221；Y轴电机220设置在机身100内部，且Y轴电机220能够带动支架沿Y轴导轨221往复移动；X轴横梁210位于支架顶部，X轴滑台211设置在X轴横梁210上，且X轴电机212能够带动X轴滑台211沿X轴横梁210往复移动。

其中，台面板110呈长方形平板结构，且安装于底座130上；支架包括左侧支架201和右侧支架202。

具体的，底座130内的一侧设置有Y轴电机220，Y轴电机220的两端均通过联轴器连接有传动轴222；底座130内的另一侧设置有传动杆，传动杆和传动轴222之间设置有Y轴同步带223；并且底座130内部剩余的两侧设置有Y轴导轨221，Y轴导轨221上设置有右滑台224或左滑台226，并且右滑台224和左滑台226均与Y轴同步带223连接，当Y轴电机220转动时，两侧的传动杆会带动两Y轴同步带223转动，从而带动右滑台224和左滑台226两者沿着Y轴导轨221移动。并且，右侧支架202和左侧支架201分别垂直安装于右滑台224和左滑台226上，右侧支架202远离右滑台224的一端支撑X轴横梁210，左侧支架201远离左滑台226的一端支撑X轴横梁210，从而当Y轴电机220工作时能够带动X轴横梁210沿Y轴方向移动。

其中，Y轴导轨221分别对称安装在底座130内部的左右两侧，分别用于安装右滑台224和左滑台226，提供导向和支撑作用；Y轴电机220设置在底座130内部的后侧。

X轴横梁210具有良好的抗弯模量，X轴横梁210上安装有X轴导轨213和X轴电机212；其中，X轴导轨213上安装有X轴滑台211，X轴电机212通过X轴同步带214与X轴滑台211连接，并驱动X轴滑台211沿X轴方向运动。

其中，X轴横梁210上设置有两根X轴导轨213，且两根X轴导轨213平行设置，支撑X轴滑台211并对X轴滑台211进行导向，并且能够减小X轴滑台211滑动时的阻力。

其中，X轴横梁210上还设置有两X轴同步带轮座215，X轴同步带214设置在两X轴同步带轮座215之间。

其中，Y轴电机220为双轴输出电机，安装有两个联轴器，用于传递扭矩和速度。

其中，底座130内设置有多个轴承座225，轴承座225能够对传动轴222进行支撑，减小传动轴222的跳动。

其中，联轴器固定安装在Y轴电机220两端，用于传递Y轴电机220的扭矩和速度，带动传动轴222旋转传动，同时联轴器具有一定纠正同轴度偏差的功能，使Y轴电机220和传动轴222都能够平稳运行。

参见图7－12所示，本实施例的可选方案中，打印喷头组件300包括多个Z轴组件320和多个打印头310；每个Z轴组件320上均设置有打印头310；Z轴组件320设置在X轴滑台211上，并随X轴滑台211移动。

具体的，根据需求多个打印头310可以自由采用低温打印喷头、高温打印喷头、光固化打印喷头和双通道混合打印喷头中的一种或多种；且每个打印头310均设置在Z轴组件320上，并且Z轴组件320通过喷头连接板设置在X轴滑台211上。

参见图8所示，本实施例的可选方案中，Z轴组件320包括Z轴电机321、丝杠322和Z轴滑台323；Z轴电机321的输出端与丝杠322连接，Z轴滑台323设置在丝杠322上；打印头310安装在Z轴滑台323上。

本实施例的可选方案中，Z轴电机321通过喷头连接板设置在X轴滑台211上；喷头连接板与X轴滑台211固定连接，且喷头连接板上开设有用于安装Z轴电机321的安装孔345和螺纹孔，安装孔345和螺纹孔连通；Z轴电机321上设置有靠板326，靠板326上设置有与安装孔345适配的锚柱329，螺纹孔内设置有用于锁紧锚柱329的紧定螺丝330。

Z轴电机321通过联轴器与丝杠322连接在一起，丝杠322上下部安装在上轴承座324和下轴承座325内，上轴承座324和下轴承座325固定设置在靠板326上，靠板326上还设置有Z轴滑轨327，丝杠322上设置有Z轴滑台323，Z轴滑台323通过滑块328与Z轴滑轨327连接在一起，其中滑块328与Z轴滑台323固定连接。

具体的，靠板326远离所述Z轴滑轨327的一侧设置有锚柱329，锚柱329与喷头连接板上的安装孔345适配；在进行装配时，将锚柱329插入到喷头连接板上的安装孔345内部，并通过尖端紧定螺丝330压紧，完成靠板326与喷头连接板的连接。

其中，锚柱329圆周面上有两个锥形凹坑，和尖端紧定螺丝330圆锥面精密配合压紧。

参见图11、图12所示，其中喷头连接板包括盖板341、背板342、液管接头343和均温板344；背板342内部开设有冷却液流道，可降低Z轴组件320的温度；具有良好的机械强度和导热性的盖板341和背板342嵌合安装，盖板341用于密封背板342的流道，防止背板342发生泄漏；具有良好的机械强度和导热性的背板342安装有液管接头343，用于连接集成式冷却液循环系统，并具有至少一组用于固定安装Z轴组件320的安装孔345；均温板344采用导热性好于普通纯金属板，并通过机械螺丝固定和背板342连接在一起，用于传导单个Z轴组件320的热量，增大换热面积，提高传热效率，保证打印头310和Z轴组件320正常工作。

靠板326具有良好的机械强度和导热性，并且内部开设有U形管道，用于流通冷却液，即增大散热面积，从而提高散热效率。

其中，滑块328安装于Z轴滑轨327上，用于给滑台进行导向。

其中，上轴承座324和下轴承座325，能给丝杆提供轴向和径向的支撑，维持丝杠322平稳转动。

其中，丝杆具有良好的机械刚度，安装在上轴承座324和下轴承座325之间，丝杆的上端通过Z轴联轴器与Z轴电机321连接；丝杆6305可以是梯形，也可以是其他形状。

参见图13、图14所示，本实施例的可选方案中，打印平台470包括保温壳体410和凹腔平台420；保温壳体410套设在凹腔平台420外，凹腔平台420上设置有进口430和出口440；保温壳体410设置在机身100上；凹腔平台420内设置有用于承载打印品的打印平台470和/或多孔板460。

本实施例的可选方案中，保温壳体410上开设有用于承载调温介质的环槽411；凹腔平台420底部设置有TEC制冷片480。

其中，TEC制冷片480为Thermoelectric Cooler制冷片，中文为半导体制冷器。

其中，根据打印产品需要，在凹腔平台420内增加设置打印平台470。

其中，根据打印产品需要，在凹腔平台420内增加设置多孔板460。

或者，根据打印产品需要，在凹腔平台420内增加设置打印平台470和多孔板460，且多孔板460位于打印平台470下方。

具体的，保温壳体410设置在台面板110上，凹腔平台420安装在保温壳体410内，并且保温壳体410上开设有调节保温壳体410温度的环槽411；其中，凹腔平台420通过二位五通换向阀450与外部气液供给装置连接。

其中，当需要提高保温壳体410的温度时，环槽411内可以加入较热的介质；当需要降低保温壳体410的温度时，环槽411内可以加入较冷的介质。环槽411可连接外部气体或者液体供给模块，通过给液体介质加热或制冷，改变保温壳体410周围的微环境；具体的，环槽411内循环为低温液体时，表面会形成凝露，从而降低保温壳体410四周20mm内的温度和湿度，降低凹腔内壁的凝结水；环槽411内循环为温热液体时，可调节保温壳体410四周一定范围内的温度和湿度，控制液体的挥发速度。

其中，凹腔平台420上开设有进口430和出口440，凹腔平台420上开设有一个主进口和四个分进口，凹腔平台420上开设有一个主出口和四个分出口；通过二位五通换向阀450从主进口进入介质，然后介质从主进口流到四个分进口，并进入到凹腔平台420内；当工作完成时，介质从四个分出口流出，并汇集至主出口，然后通过二位五通换向阀450流回外部气液供给装置。

具体的，凹腔平台420可内嵌安装标准的多孔板460和打印平台470；主进口与分进口相通，主处口与分出口相通；外部气体或者液体供给模块从主进口注入液体或气体，分进口即可涌出，凹腔平台420内即可积蓄液体或气体；同时主出口可以抽吸液体，分出口附近的气体或者液体即可被吸除，凹腔内的液体积蓄到分出口位置时，由于抽吸作用会经主出口回到外部气液供给模块。外部气体或者液体供给装置注入液体时，能维持凹腔平台420内的温度；或者注入消毒液体时，能避免凹腔平台内染菌。

凹腔平台420背面安装有至少一个TEC制冷片480，TEC制冷片480用于为凹腔平台420制冷或者加热。

需要指出的是，打印平台470可嵌合在凹腔平台420内部；多孔板460为标准的生物实验耗材，可内嵌于凹腔平台420，并被限制水平移动。

还需要指出的是，TEC制冷片480制冷的一面和凹腔平台420贴合，产生热量一面和冷却系统连接。

参见图15所示，本实施例的可选方案中，机身100上设置有用于清洗打印头310的水槽600；水槽600上开设有喷水口610和回水口620。

具体的，水槽600、喷水口610和回水口620三者组成打印机的清洗组件。

水槽600设置在台面板110上，在打印前或者打印过程中通过喷水口610对打印头310的针尖350进行冲洗，去除针尖350附着物以提高打印精度。

需要指出的是，用于清洗打印头310的形式还包括夹片式清洁、金属刷清洁、冲洗清洁和吸水纸片清洁；其中，夹片式清洁用于清洁温度≤60℃，针尖350细长，且打印材料粘附力较低，易于擦拭的针尖350；金属清洁刷用于清洁温度＞60℃，针尖350粗短，材料的粘附力较大的针尖350；冲洗清洁用于清洁材料粘度较低，并且对洁净程度有一定要求的材料；吸水纸片清洁是针尖350在冲洗完成后，用吸水纸拭干针尖350上的残留液体。

其中，水槽600的上表面开有环形槽630，从喷水口610喷出的水能够对打印头310进行冲洗，冲洗后的水流沿环形槽630流动到回水口620并排出。

需要说明的是，针尖350是安装在打印头310上的，为材料的挤出口440。

参见图16、图17所示，打印工程前完成3D数据编辑，并将3D数据格式设定为计算机可识别格式，在打印工程中，可建立一个3D模型或者多个3D模型组成的几何体，并且能对几何体进行一定程度上的编辑，如移动、旋转、缩放，组合。依据组合，能打印多个3D模型，用于同种或者多种材料打印。3D数据的来源可以是建模软件设计，也可以是超声，CT(ComputedTomography，电子计算机断层扫描)或者MR(Magnetic Resonance Imaging，核磁共振成像)等医学影像采集、转换而来的3D模型数据。

根据实验要求制备对应的打印材料，并且保证材料均质连续，不含气泡及大颗粒。本打印机适用材料广泛，包括且不限于细胞系细胞株：脂肪干细胞(ADSCs)、人永生化肝细胞(C3A)、软骨细胞、表皮细胞；天然高分子材料：明胶、海藻酸钠、纤维蛋白、胶原、琼脂；高分子材料：聚乳酸(PLA)、聚乳酸－羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚对二氧环己酮(PPDO)；无机材料：羟基磷灰石(HAP)、磷酸三钙(TCP)、硅胶。

根据打印材料，选择相应的打印喷头和打印器皿，例如低温打印喷头可以采用5ml容量的打印器皿，并且温度控制在－60－4℃之间；常温打印喷头可以采用10ml容量的打印器皿，并且温度控制在25℃；高温打印喷头可以采用10ml容量的打印器皿，并且温度控制在25－220℃之间；双通道混合打印喷头可以采用5+5ml容量的打印器皿，并且温度控制在4－60℃之间。

启动冷却系统，打印平台470的控制温度参数为－60－4℃℃，控温精度为±0.1℃，根据打印条件，设定温度。

低温打印喷头的最佳应用于细胞系和细胞株材料或者含有活性细胞的共混材料的打印；并且能在一定时间内保持材料稳定；常温打印喷头的最佳应用于常温条件下性状较为稳定且适合打印的材料，如无机材料，硅胶等；高温打印碰头最佳用于高温条件下打印的材料，如高分子材料：PLA(polylactic acid，聚乳酸)、PLGA(poly(lactic－co－glycolicacid，聚乳酸－羟基乙酸共聚物)、PPDO(Polydioxanone，聚对二氧环己酮)或高分子和其他材料的共混材料；双通道混合打印喷头，具有两个能分别控温在－60－4℃的喷头，能一次性装载两个相同或者不同的材料，打印过程中，两份材料挤出到一个腔体内混合或发生化学反应，产生出一种或多种材料。此喷头可应用于材料反应迅速，反应前后性状差异大，或者反应后较难打印的材料。

将打印材料，加入到匹配的打印喷头的料筒内，在加注时要避免产生气泡。共混的材料为保持均匀性，可在适意的温度或者湿度条件下进行加注，避免材料分层，溶剂挥发，悬液沉淀等不利影响。

打开气源，保证气压的范围在0.6MPa－0.8MPa。对打印时的温度、气压、速度、针头类型等进行反复调整，通过测试打印功能，能快速测试出一组合适的打印参数。调参的方法如下：首先调节出丝，结合材料的理化特性及所打印结构的出丝直径和间距初步预选针头类型，初步设定气压值，在针头悬空的状态下出丝，调节出丝至连续平滑不间断的状态。其次调节走丝，设定一个与出丝速度近似的喷头移动速度进行材料试打印，使打出的丝线粗细均匀，无堆积无断丝。最后进行结构试打印，根据对三维结构的试打印效果微调气压与喷头移动速度，至调节出更接近预设的效果。

根据先前实验设计中设计的打印工程文件和选择的材料、喷头，进行打印路径规划。规划的原则基于实验需求和打印机挤出能力：例如打印工程中为4种材料，出丝直径应当选择在打印机允许挤出的情况，打印速度不大于出速度等等。填充路径有多种选择，可根据实验设计的目的进行组合选择，如线性填充、非线性填充、正弦线填充、ZigZag线填充、六边形填充、T形线填充、Hilbert线填充、反射线填充、螺旋填充、轮廓螺纹填充。结合测试打印中出丝直径，并且做适当放大或者缩小。在参数配置完后，计算机将自动计算出打印路径。

通过计算机对设备平台进行针尖350校准：第一红外线光电门510和第二红外线光电门520工作时，打印头310在第一红外线光电门510开口方向正前方，并靠近第一红外线光电门510，沿X轴负方向运动，当被第一红外线光电门510探测到时，即刻停止运动，计算机记录X轴坐标值；打印头310在该X轴坐标值位置先沿Z轴正方向运动一定距离，使打印头310离开第一红外线光电门510和第二红外线光电门520上表面，然后打印头310沿Z轴负方向运动，当第一红外线光电门510探测到时，即刻停止运动，计算机记录Z轴坐标值；打印头310运动到第二红外线光电门520开口方向正前方，并靠近第二红外线光电门520，沿Y轴负方向运动，当被红外光电门第二红外线光电门520探测到时，即刻停止运动，计算机记录Y轴坐标值，三次测量后，可得到打印头310的XYZ坐标值，并通过计算机换算能得到相应的打印喷头组件300坐标值；

开始打印：开始打印模型，打印机将自动完成打印工作。打印过程中，如需观察中间过程结果或进行中途加料操作，可通过计算机进行暂停打印。

在中止或完成打印后，复位设备，取出打印模型，卸载打印喷头，关闭电源，对设备进行清洁。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种3D打印机，其特征在于，包括：机身(100)、运动组件(200)、打印喷头组件(300)、打印平台组件(400)和用于校准所述打印喷头组件(300)三轴位置的非接触式校准组件(500)；

所述运动组件(200)、所述打印平台组件(400)和所述非接触式校准组件(500)均设置在所述机身(100)上，所述打印喷头组件(300)设置在所述运动组件(200)上，且所述打印喷头组件(300)位于所述打印平台组件(400)和所述非接触式校准组件(500)上方；

所述运动组件(200)能够带动所述打印喷头组件(300)运动。

2.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述非接触式校准组件(500)包括用于检测所述打印喷头组件(300)X轴及Z轴坐标的第一红外线光电门(510)和用于检测所述打印喷头组件(300)Y轴坐标的第二红外线光电门(520)；

所述第一红外线光电门(510)的光路与Y轴平行，所述第二红外线光电门(520)的光路与X轴平行。

3.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述运动组件(200)包括支架、X轴横梁(210)、X轴滑台(211)、X轴电机(212)、Y轴电机(220)和Y轴导轨(221)；

所述Y轴电机(220)设置在所述机身(100)内部，且所述Y轴电机(220)能够带动所述支架沿所述Y轴导轨(221)往复移动；

所述X轴横梁(210)位于所述支架顶部，所述X轴滑台(211)设置在所述X轴横梁(210)上，所述X轴电机(212)设置于所述X轴横梁(210)上，且能够带动所述X轴滑台(211)沿所述X轴横梁(210)往复移动。

4.根据权利要求3所述的3D打印机，其特征在于，所述打印喷头组件(300)包括多个Z轴组件(320)；

每个所述Z轴组件(320)上均设置有打印头(310)；

所述Z轴组件(320)设置在所述X轴滑台(211)上，并随所述X轴滑台(211)移动。

5.根据权利要求4所述的3D打印机，其特征在于，所述Z轴组件(320)包括Z轴电机(321)、丝杠(322)和Z轴滑台(323)；

所述Z轴电机(321)的输出端与所述丝杠(322)连接，所述Z轴滑台(323)设置在所述丝杠(322)上；

所述打印头(310)安装在所述Z轴滑台(323)上。

6.根据权利要求5所述的3D打印机，其特征在于，所述Z轴电机(321)通过喷头连接板设置在所述X轴滑台(211)上；

所述喷头连接板与所述X轴滑台(211)固定连接，且所述喷头连接板上开设有用于安装所述Z轴电机(321)的安装孔(345)和螺纹孔，所述安装孔(345)和所述螺纹孔连通且二者轴线呈角度；

所述Z轴电机(321)上设置有靠板(326)，所述靠板(326)上设置有与所述安装孔(345)适配的锚柱(329)，所述锚柱(329)插设在所述安装孔(345)中，所述螺纹孔内设置有用于锁紧所述锚柱(329)的紧定螺丝(330)。

7.根据权利要求1－6任一项所述的3D打印机，其特征在于，所述打印平台组件(400)包括固设在所述机身(100)上的保温壳体(410)和设置于所述保温壳体(410)内部的凹腔平台(420)，所述凹腔平台(420)上设置有进口(430)和出口(440)；

所述凹腔平台(420)内设置有用于承载打印品的打印平台(470)和/或多孔板(460)。

8.根据权利要求7所述的3D打印机，其特征在于，所述保温壳体(410)上开设有用于承载调温介质的环槽(411)；

所述凹腔平台(420)底部设置有TEC制冷片(480)。

9.根据权利要求4－6任一项所述的3D打印机，其特征在于，所述机身(100)上设置有用于清洗所述打印头(310)的水槽(600)；

所述水槽(600)上开设有喷水口(610)和回水口(620)。

10.根据权利要求1－6任一项所述的3D打印机，其特征在于，还包括集成式冷却液循环系统；

所述运动组件(200)、所述打印喷头组件(300)和所述打印平台组件(400)均与所述集成式冷却液循环系统连接。

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