三維打印機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種快速成型裝置，特別涉及一種熔融沉積型三維打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]FDM (Fused Deposit1n Modeling)恪融沉積制造工藝由美國(guó)學(xué)者 Scott Crump于1988年研制成功。FDM的材料一般是熱塑性材料，如蠟、ABS、尼龍等。以絲狀供料。材料在噴頭內(nèi)被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將熔化的材料擠出，材料迅速凝固，并與周?chē)牟牧夏Y(jié)。市場(chǎng)上主流FDM打印機(jī)品牌如:MakerBot、Ultimaker、reprap等等。該種打印機(jī)目前存在兩個(gè)急需解決的難題。
[0003]1.托盤(pán)的矛盾:打印時(shí)希望托盤(pán)能牢固粘住模型，但完事后希望模型能輕易從托盤(pán)上脫離。面對(duì)此矛盾需求，常見(jiàn)的辦法是打印之前給托盤(pán)上涂抹膠水；再就是采用電熱托盤(pán)(俗稱(chēng)熱床)，打印時(shí)加熱增強(qiáng)粘力，完事后冷卻便于取下。缺點(diǎn)是很明顯的:即使打印一?？圩右膊坏貌患訜嵴麄€(gè)托盤(pán)，電源功率增加幾百瓦，且散熱風(fēng)扇帶來(lái)惱人的噪音。
[0004]現(xiàn)有托盤(pán)還有一個(gè)問(wèn)題就是粘力差，容易翹邊。例如打印一只老母雞的模型，通常無(wú)法讓母雞站立在托盤(pán)上，因?yàn)閮H憑雞爪那一點(diǎn)接觸面難以粘牢托盤(pán)，容易跌倒。必須把它切兩半，剖面接觸托盤(pán)打印，隨后再準(zhǔn)備一瓶膠水來(lái)粘合，且母雞還得接受一次整容。
[0005]2.累贅的支撐:例如打印一個(gè)中國(guó)樂(lè)鼓的模型，為了防止鼓面下沉，鼓面下必須打印大量支撐，以縮小隔空拉絲的間距；不但費(fèi)時(shí)費(fèi)料，完事后還需要細(xì)心去除支撐(封閉內(nèi)腔無(wú)法去除支撐)。目前尚無(wú)直接解決該難題的技術(shù)，雙打印頭技術(shù)或可緩解費(fèi)料問(wèn)題(一個(gè)打印頭打印模型，另一個(gè)打印頭使用廉價(jià)料專(zhuān)門(mén)打印支撐)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本案的目的就是解決上述兩點(diǎn)難題，我們打破了傳統(tǒng)技術(shù)偏見(jiàn)，標(biāo)新立異。人們?cè)诮鉀Q矛盾問(wèn)題時(shí)的慣性思維總是從中尋求平衡點(diǎn)，做個(gè)折中。例如上述托盤(pán)的矛盾問(wèn)題，現(xiàn)有各種解決方案(毛玻璃、熱床、美紋膠帶等)，便是如此。
[0007]解決托盤(pán)矛盾的問(wèn)題，我們采用電熱絲切割，也就是說(shuō)托盤(pán)可以盡量選粗糙表面的，粘力大的，甚至直接使用塑料托盤(pán)讓模型和托盤(pán)粘在一起，打印結(jié)束時(shí)用電熱絲切割下來(lái)。如此則模型和托盤(pán)的粘力大幅提高，打印上述老母雞模型時(shí)，可以讓母雞站立在托盤(pán)上一次打印，即便是金雞獨(dú)立的模型也能一次打印。
[0008]減少累贅支撐的問(wèn)題，我們采取讓打印機(jī)可翻轉(zhuǎn)的方案。各種打印機(jī)都讓托盤(pán)保持水平，也就是說(shuō)打印的每一層面都是水平的沿著重力線(xiàn)向上疊加的:這是一種慣性思維。我們反問(wèn)自己，難道托盤(pán)不水平就不能打印嗎？層面必須沿著重力線(xiàn)向上疊加？向下疊加或者橫著、斜著疊加不可以嗎？很顯然都是可以的！比如上述的中國(guó)樂(lè)鼓模型，在打印鼓面的時(shí)候，讓托盤(pán)不水平而是垂直于重力線(xiàn)，這樣便能不打印支撐，直接隔空拉絲，且有效避免鼓面凹陷。而上述采用電熱絲解決托盤(pán)矛盾的方案，大幅增加了托盤(pán)對(duì)模型的粘力，為此方案做了鋪墊。
[0009]綜上所述，本創(chuàng)新概括為:在三維打印機(jī)上安裝有電熱絲，該電熱絲在打印時(shí)收納于機(jī)身上不妨礙托盤(pán)運(yùn)動(dòng)之處；電熱絲在打印結(jié)束后相對(duì)托盤(pán)運(yùn)動(dòng)，將托盤(pán)上的模型割掉與托盤(pán)分離。該打印機(jī)還可包括有底座，機(jī)身安裝在底座上，機(jī)身可以繞底座安裝軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使托盤(pán)不水平，從而使得打印時(shí)模型的Z軸傾斜。
[0010]本創(chuàng)新的優(yōu)點(diǎn):解決了上述兩項(xiàng)難題。使打印機(jī)功率更小，更省電、更安靜；模型在打印時(shí)更穩(wěn)定、更便于一次成型；大幅減少支撐的打印，縮短打印時(shí)間提升效率，節(jié)約成本。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是打印機(jī)打印完畢時(shí)圖；圖2是打印機(jī)打印時(shí)圖；圖3是打印機(jī)打印時(shí)側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示的打印機(jī)，其主機(jī)箱安裝在底座4上面，且主機(jī)箱可以繞著底座安裝軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，使托盤(pán)3不再水平，甚至可以垂直，或者令模型倒掛。這種轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)，可通過(guò)步進(jìn)電機(jī)搭配蝸輪齒輪實(shí)現(xiàn)，軟件在合適的時(shí)候控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)合適的角度。圖中的2是托盤(pán)3側(cè)面的電熱弓，弓弦I是電熱絲。該電熱弓在打印時(shí)翻轉(zhuǎn)到機(jī)箱側(cè)面不妨礙打印，打印結(jié)束時(shí)如圖1所示狀態(tài)，弓弦I與托盤(pán)3平行，托盤(pán)3載著模型向弓弦I移動(dòng)過(guò)來(lái)，電熱絲正好嵌入托盤(pán)3和模型之間，將模型一點(diǎn)點(diǎn)割下。托盤(pán)3的另一側(cè)還有一把電熱弓，模型在此方向被割掉一半，再移動(dòng)到對(duì)面切割剩余。
[0013]圖中的6是打印頭，它安裝在帶有滑軌的橫杠上，橫向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)打印機(jī)的X軸，而橫杠的上下移動(dòng)則實(shí)現(xiàn)Z軸，托盤(pán)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的是Y軸。打印機(jī)機(jī)箱沿著底座安裝軸5的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)笛卡爾坐標(biāo)XYZ三軸在整體上相對(duì)于重力線(xiàn)的變化，從而有效降低對(duì)模型支撐的需求。
[0014]圖中的打印機(jī)最佳適用遠(yuǎn)程擠出方案，例如將擠出頭安裝在橫杠的末端，這樣有利于橫杠重心的平衡，避免晃動(dòng)增強(qiáng)打印穩(wěn)定性。圖1所示的是一種采取托盤(pán)橫向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)Y軸的打印機(jī)，如同reprap類(lèi)型(俗稱(chēng)龍門(mén)架構(gòu)打印機(jī))。若是像MakerBot那種方盒子打印機(jī)，托盤(pán)上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)Z軸，那么電熱弓的設(shè)計(jì)便不能如此簡(jiǎn)潔。應(yīng)與此相反，設(shè)計(jì)為切割時(shí)托盤(pán)不動(dòng)，電熱弓移動(dòng)(例如用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng))。
[0015]圖2和圖3從不同角度展示了打印時(shí)，電熱弓收納的狀態(tài)，它的一端有轉(zhuǎn)軸固定在機(jī)箱上，可以繞著此轉(zhuǎn)軸翻轉(zhuǎn)到不妨礙打印的位置。并且本技術(shù)使得打印機(jī)的外形區(qū)別于現(xiàn)有的所有產(chǎn)品，看似一臺(tái)顯示器更具美感。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三維打印機(jī)，屬熔融沉積制造工藝，其特征在于安裝有電熱絲，該電熱絲在打印時(shí)收納于機(jī)身上不妨礙托盤(pán)運(yùn)動(dòng)之處；電熱絲在打印結(jié)束后相對(duì)托盤(pán)運(yùn)動(dòng)，將托盤(pán)上的模型割掉與托盤(pán)分離。
2.—種三維打印機(jī)，屬熔融沉積制造工藝，其特征在于包括有底座，機(jī)身安裝在底座上，機(jī)身可以繞底座安裝軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使托盤(pán)不水平，從而使得打印時(shí)模型的Z軸傾斜。
3.如權(quán)利要求1所述的三維打印機(jī)，還包括權(quán)利要求2所述的特征。
【專(zhuān)利摘要】本創(chuàng)新涉及一種熔融沉積型三維打印機(jī)。打印機(jī)上安裝有電熱絲，該電熱絲在打印時(shí)收納于機(jī)身上不妨礙托盤(pán)運(yùn)動(dòng)之處；電熱絲在打印結(jié)束后相對(duì)托盤(pán)運(yùn)動(dòng)，將托盤(pán)上的模型割掉與托盤(pán)分離。該打印機(jī)還可包括有底座，機(jī)身安裝在底座上，機(jī)身可以繞底座安裝軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使托盤(pán)不水平，從而使得打印時(shí)模型的Z軸傾斜。該創(chuàng)新使打印機(jī)功率更小，更省電、更安靜；模型在打印時(shí)更穩(wěn)定、更便于一次成型；大幅減少支撐的打印，縮短打印時(shí)間提升效率，節(jié)約成本。
【IPC分類(lèi)】B29C67-06, B33Y30-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104669627
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510139801
【發(fā)明人】錢(qián)志湘
【申請(qǐng)人】錢(qián)志湘
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年3月28日