一种双挤出头直写式3D打印机的制作方法

一种双挤出头直写式3d打印机
技术领域
1.本实用新型涉及3d打印设备技术领域，尤其涉及一种双挤出头直写式3d打印机。

背景技术：

2.直写式3d打印属于挤出式增材制造技术，是一种极具发展前景的先进制造技术，其最大的优势在于材料的普适性和制造过程的灵活性，可以将多种金属或非金属材料以较低成本和较高精度制造成复杂的三维零件。直写式3d打印的工作原理为：首先，将材料制备为具有剪切变稀特性和粘弹特性的浆状或糊状的墨水；然后，利用直写式3d打印设备将制备的墨水通过喷嘴挤出为连续的细丝；接着，挤出的细丝通过层层堆积成为三维实体零件中间体；最后，堆积的三维实体零件中间体通过固化成形为最终的三维实体零件。桌面级打印设备可参考申请号为201820467843.6、名称为一种桌面级复合材料3d打印机的中国实用新型专利。现有的直写式3d打印机的基板支架为固定式结构，不可调节，对设备的放置平台的水平度要求较高，无法满足设备在任意平台均可使用的精度要求，且只能对一种材料进行直写3d打印，存在一定局限性。

技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可调性好的双挤出头直写式3d打印机，可满足设备在任意平台的使用精度要求，且能实现两种材料的复合3d打印。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种双挤出头直写式3d打印机，包括机箱、伺服电机、竖直螺杆、基板支架和挤出机构；
5.三组以上所述伺服电机设置在机箱上；
6.三组以上所述伺服电机各连接一根竖直螺杆；
7.所述竖直螺杆与基板支架螺纹连接；
8.所述挤出机构包括设置在安装板上的两组以上针管，两组以上所述针管位于同一水平高度，两组以上所述针管内的墨水各不相同。
9.进一步地，还包括高度调节柱和打印基板，三组以上所述高度调节柱转动设置在所述基板支架上，所述高度调节柱与所述打印基板螺纹连接。
10.进一步地，所述机箱设有打印室，所述伺服电机设置在所述打印室的底部。
11.进一步地，还包括水平移动机构，所述水平移动机构设置在所述打印室中，所述针管与所述水平移动机构滑动连接。
12.进一步地，所述挤出机构还包括喷嘴、挤出电机、安装板、活塞、第二螺母、第二螺杆和压板，两组所述喷嘴与两组所述针管一一对应连接，所述活塞设置在所述针管的内部，所述压板抵接在所述活塞上，所述第二螺母设置在所述压板上，所述第二螺杆与所述第二螺母螺纹连接，所述第二螺杆与所述挤出电机连接，所述挤出电机和针管均设置在所述安装板上，所述安装板与所述第二滑块连接。
13.本实用新型的有益效果在于：提供一种双挤出头直写式3d打印机，相较于现有的桌面级直写式3d打印机采用不可调节的、固定式的基板结构，本实用新型的打印基板具有调节效率高、精度高的优点，能够消除部件间装配、使用过程中产生的水平度累积公差，降低了打印机对放置平台的水平度的要求，配合两组以上装配不同种类墨水的针管，扩大了打印机的适用范围，提高了3d打印质量。本实用新型提供的双挤出头直写式3d打印机具有体积小、操作方便、便于携带、可实现复合3d打印的优点。
附图说明
14.图1为本实用新型的直写式3d打印机的正向结构示意图；
15.图2为本实用新型的直写式3d打印机的背向结构示意图；
16.图3为本实用新型的直写式3d打印机中的机箱的部分正向结构示意图；
17.图4为本实用新型的直写式3d打印机中的竖直调节机构的结构示意图；
18.图5为本实用新型的直写式3d打印机中的水平移动机构的结构示意图；
19.图6为本实用新型的直写式3d打印机中的第一水平导轨的结构示意图；
20.图7为本实用新型的直写式3d打印机中的第一移动机构的结构示意图；
21.图8为本实用新型的直写式3d打印机中的第二移动机构的结构示意图；
22.图9为本实用新型的直写式3d打印机中的挤出机构的正向结构示意图；
23.图10为本实用新型的直写式3d打印机中的挤出机构的背向结构示意图；
24.标号说明：
25.1、机箱；101、壳体；102、前面板；103、后面板；2、竖直调节机构；201、伺服电机；202、竖直螺杆；203、第一螺母；204、基板支架；205、高度调节柱；206、打印基板；3、水平移动机构；301、第一水平导轨；301a、导轨安装架；301b、导轨条；302、第一移动机构；302a、第一电机；302b、主动轴；302c、从动轴；302d、第一皮带；302e、第一卡簧；303、第二移动机构；303a、第一滑块；303b、第一凹槽；303c、第二电机；303d、旋转轴；303e、第二皮带；303f、第二卡簧；303g、第二滑块；303h、第二导轨；303i、凸台；303j、第二凹槽；4、挤出机构；401、喷嘴；402、针管；403、挤出电机；404、安装板；405、活塞；406、第二螺母；407、第二螺杆；408、压板409、第二喷嘴；410、第二针管；411、第二挤出电机；412、第二活塞；413、第三螺母；414、第三螺杆；415、第二压板。
具体实施方式
26.为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
27.本实用新型提供一种双挤出头直写式3d打印机，应用在直写式3d打印作业中。
28.请参照图1至图10所示，本实用新型的一种双挤出头直写式3d打印机，包括机箱1、伺服电机201、竖直螺杆202、基板支架204和挤出机构4；
29.三组以上所述伺服电机201设置在机箱1上；
30.三组以上所述伺服电机201各连接一根竖直螺杆202；
31.所述竖直螺杆202与基板支架204螺纹连接；
32.所述挤出机构4包括设置在安装板404上的两组以上针管402，两组以上所述针管
402位于同一水平高度，两组以上所述针管402内的墨水各不相同。
33.从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：提供一种双挤出头直写式3d打印机，打印作业前先调节高度调节柱205调节打印基板206的水平度，分别控制三组伺服电机201带动对应的竖直螺杆202旋转，从而调节基板支架204的高度，调节后再控制挤出电机403或第二挤出电机411将墨水挤出为细丝并控制水平移动机构3让挤出的细丝按规划的路径移动将细丝挤出在打印基板206上进行沉积实现3d打印。相较于现有的桌面级直写式3d打印机采用不可调节的、固定式的基板结构，本实用新型的打印基板206具有调节效率高、精度高的优点，能够消除部件间装配、使用过程中产生的水平度累积公差，降低了打印机对放置平台的水平度的要求，配合两组以上装配不同种类墨水的针管402，扩大了打印机的适用范围，提高了3d打印质量。本实用新型提供的双挤出头直写式3d打印机具有体积小、操作方便、便于携带、可实现复合3d打印的优点。
34.在可选实施例中，打印作业前先调节高度调节柱205调节打印基板206的水平度的具体方法为：将水平仪放置在打印基板206上，调节高度调节柱205使得水平仪在打印基板206任意摆放方向均满足水泡在指示窗口中央；
35.在可选实施例中，还包括高度调节柱205和打印基板206，三组以上所述高度调节柱205转动设置在所述基板支架204上，所述高度调节柱205与所述打印基板206螺纹连接。
36.从上述描述可知，高度调节柱205在转动时，带动打印基板206上某一处上升或下降，从而对打印基板206的水平度进行精调，根据放置在打印基板206上的水平仪确定打印基板206是否水平。
37.在可选实施例中，所述机箱1设有打印室，所述伺服电机201设置在所述打印室的底部。
38.从上述描述可知，打印室用以收纳上述部件，降低环境对打印质量的影响。
39.在可选实施例中，还包括水平移动机构3，所述水平移动机构3设置在所述打印室中，所述挤出机构4与所述水平移动机构3滑动连接。
40.从上述描述可知，挤出机构4将针管402或第二针管410的墨水材料从喷嘴401或第二针管410挤出为细丝，通过水平移动机构3让细丝按规划路径在水平方向沉积，实现单层的打印。
41.在可选实施例中，所述挤出机构4还包括喷嘴401、挤出电机403、安装板404、活塞405、第二螺母406、第二螺杆407和压板408，两组所述喷嘴401与两组所述针管402一一对应连接，所述活塞405设置在所述针管402的内部，所述压板408抵接在所述活塞405上，所述第二螺母406设置在所述压板408上，所述第二螺杆407与所述第二螺母406螺纹连接，所述第二螺杆407与所述挤出电机403连接，所述挤出电机403和针管402均设置在所述安装板404上，所述安装板404与所述第二滑块303g连接。
42.从上述描述可知，两组喷嘴401安装在各自对应的针管402底部，活塞405配合安装在针管402内部，压板408底部和活塞405顶部重合，第二螺母406安装于压板408上，挤出电机403安装在安装板404底部，第二螺杆407通过螺杆的外螺纹和第二螺母406的螺母内螺纹的螺纹啮合与第二螺母406套装在一起，挤出电机403的旋转通过第二螺杆407和第二螺母406的螺纹啮合传动转换为压板408的垂向直线运动；压板408的垂向运动通过挤压活塞405实现针管402内墨水的挤出。
43.本实用新型的工作原理是：双挤出头直写式3d打印机的使用方法如下(以两组针管为例)：s1、进行第一墨水和第二墨水的装填和打印基板水平度的调节；s2、获得打印基板206的起点高度；s3、获得g-code文件并导入到打印机中；s4、进行单层的打印；s5、重复步骤s4，通过层层沉积最终堆积得到三维实体零件中间体；s6、将步骤s5获得的三维实体零件中间体放入温箱进行固化。
44.请参照图1至图10所示，本实用新型的实施例一为：一种双挤出头直写式3d打印机，包括机箱1、竖直调节机构2和挤出机构4，机箱1包括壳体101、前面板102和后面板103，前面板102和后面板103通过螺钉固定在壳体101上，所述竖直调节机构2包括伺服电机201、竖直螺杆202和基板支架204，所述挤出机构4包括设置在安装板404上的两组以上针管402，两组以上所述针管402位于同一水平高度，两组以上所述针管402内的墨水各不相同；
45.装置的总体尺寸为428mmx311mmx338mm；喷嘴401定位精度为：x向定位精度为0.1mm，y向定位精度为0.1mm，z向定位精度为0.05mm；根据墨水材料的性质更换不同尺寸的喷嘴401，喷嘴401内径可更换范围为0.46mm～4mm。
46.三组以上所述伺服电机201设置在壳体101上；
47.三组以上所述伺服电机201各连接一根竖直螺杆202；
48.所述竖直螺杆202与基板支架204螺纹连接。
49.所述竖直调节机构2还包括高度调节柱205和打印基板206，打印基板206的平面总体尺寸为250mmx155mm，打印基板206的上表面的平面度为0.05mm；三组以上所述高度调节柱205转动设置在所述基板支架204上，所述高度调节柱205与所述打印基板206螺纹连接。所述壳体101设有打印室，所述伺服电机201设置在所述打印室的底部。还包括水平移动机构3，所述水平移动机构3设置在所述打印室中，所述挤出机构4与所述水平移动机构3滑动连接。
50.所述挤出机构4还包括喷嘴401、挤出电机403、安装板404、活塞405、第二螺母406、第二螺杆407和压板408，两组所述喷嘴401与两组所述针管402一一对应连接，所述活塞405设置在所述针管402的内部，所述压板408抵接在所述活塞405上，所述第二螺母406设置在所述压板408上，所述第二螺杆407与所述第二螺母406螺纹连接，所述第二螺杆407与所述挤出电机403连接，所述挤出电机403设置在所述安装板404上，所述安装板404与所述水平移动机构3连接。
51.请参照图9至图10所示，本实用新型的实施例二与实施例一的区别在于：所述挤出机构4还包括第二喷嘴409、第二针管410、第二挤出电机411、第二活塞412、第三螺母413、第三螺杆414和第二压板415，上述部件的安装方式参考实施例一，此处不再赘述。
52.请参照图9至图10所示，本实用新型的实施例三与实施例一的区别在于：所述基板支架204设有第一螺母203，所述竖直螺杆202与所述第一螺母203螺纹配合，第一螺母203固定设置在基板支架204上，当竖直螺杆202转动时，第一螺母203在其他部件的制约下只能进行升降运动，从而进行对基板支架204上某一点的高度进行调节。
53.请参照图9至图10所示，本实用新型的实施例四与实施例一的区别在于：所述水平移动机构3包括第一水平导轨301、第一移动机构302和第二移动机构303，所述第一水平导轨301与所述打印室的内壁连接，所述第一移动机构302与所述第一水平导轨301滑动连接，所述第二移动机构303与所述第一移动机构302连接，所述挤出机构4设置在所述第二移动
机构303上。通过第一水平导轨301、第一移动机构302和第二移动机构303的配合，让细丝按规划路径在水平的一个方向沉积。
54.所述第一水平导轨301包括导轨安装架301a和导轨条301b，所述第一移动机构302包括第一电机302a、主动轴302b、从动轴302c、第一皮带302d和第一卡簧302e，所述导轨安装架301a与所述打印室的内壁连接，所述导轨条301b设置在所述导轨安装架301a上，所述第一电机302a、主动轴302b和传动轴均设置在所述打印室的内壁上，所述第一电机302a与所述主动轴302b连接，所述主动轴302b通过所述第一皮带302d与所述从动轴302c连接，所述第一皮带302d通过所述第一卡簧302e与所述第二移动机构303连接。第二电机303c带动旋转轴303d转动，在第二皮带303e的作用下调节第二卡簧303f的位置，从而在水平的另一方向上调节挤出机构4的位置，实现单层的打印。
55.所述第二移动机构303包括第一滑块303a、第二电机303c、旋转轴303d、第二皮带303e、第二卡簧303f、第二滑块303g和第二导轨303h，所述第一滑块303a与所述第一卡簧302e连接，所述第一滑块303a设有与所述导轨条301b滑动配合的第一凹槽303b，所述第二电机303c、旋转轴303d、和第二导轨303h均设置在所述第一滑块303a上，所述第二电机303c与所述旋转轴303d连接，所述第二皮带303e套设在所述旋转轴303d上，所述第二滑块303g通过所述第二卡簧303f与所述第二皮带303e连接，所述第二导轨303h设有第二凹槽303j，所述第二滑块303g设有与所述第二凹槽303j滑动配合的凸台303i，所述挤出机构4与所述第二滑块303g连接。利用第二电机303c带动旋转轴303d转动，在第二皮带303e的作用下调节第二卡簧303f的位置，从而在另一方向上调节打印机构的位置。
56.第一水平导轨301通过导轨安装架301a与前面板102和后面板103的螺纹连接固定在机箱1内，从动轴302c和主动轴302b通过与壳体101的螺纹连接固定在机箱1内；通过第一卡簧302e将第一皮带302d与第二移动机构303的第一滑块303a固连，且第一凹槽303b与第一水平导轨301的导轨条301b配合；第一电机302a的旋转通过主动轴302b、第一皮带302d、从动轴302c组成的皮带轮传动转化为第一卡簧302e在y向的直线移动，由于第一卡簧302e与第一滑块303a固连且第一滑块303a为第二移动机构303的一部分，因此，第一电机302a的旋转实现了第二移动机构303的y向移动；在第二移动机构303中，第二电机303c的旋转通过旋转轴303d和第二皮带303e组成的皮带轮传动转化为第二卡簧303f在x向的直线移动，第二滑块303g与第二卡簧303f固连且通过凸起的导轨条303i与第二导轨303h的凹槽303j配合实现了第二滑块303g在x向的移动。
57.综上所述，本实用新型提供一种双挤出头直写式3d打印机，相较于现有的桌面级直写式3d打印机采用不可调节的、固定式的基板结构，本实用新型的打印基板具有调节效率高、精度高的优点，能够消除部件间装配、使用过程中产生的水平度累积公差，降低了打印机对放置平台的水平度的要求，配合两组以上装配不同种类墨水的针管，扩大了打印机的适用范围，可以实现复合3d打印，提高了3d打印质量。本实用新型提供的双挤出头直写式3d打印机具有体积小、操作方便、便于携带、可实现复合3d打印的优点。
58.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种双挤出头直写式3d打印机，其特征在于，包括机箱、伺服电机、竖直螺杆、基板支架和挤出机构；三组以上所述伺服电机设置在机箱上；三组以上所述伺服电机各连接一根竖直螺杆；所述竖直螺杆与基板支架螺纹连接，所述挤出机构包括设置在安装板上的两组以上针管，两组以上所述针管位于同一水平高度，两组以上所述针管内的墨水各不相同。2.根据权利要求1所述的双挤出头直写式3d打印机，其特征在于，还包括高度调节柱和打印基板，三组以上所述高度调节柱转动设置在所述基板支架上，所述高度调节柱与所述打印基板螺纹连接。3.根据权利要求1所述的双挤出头直写式3d打印机，其特征在于，所述机箱设有打印室，所述伺服电机设置在所述打印室的底部。4.根据权利要求3所述的双挤出头直写式3d打印机，其特征在于，还包括水平移动机构，所述水平移动机构设置在所述打印室中，所述针管与所述水平移动机构滑动连接。5.根据权利要求4所述的双挤出头直写式3d打印机，其特征在于，所述挤出机构还包括喷嘴、挤出电机、安装板、活塞、第二螺母、第二螺杆和压板，两组所述喷嘴与两组所述针管一一对应连接，所述活塞设置在所述针管的内部，所述压板抵接在所述活塞上，所述第二螺母设置在所述压板上，所述第二螺杆与所述第二螺母螺纹连接，所述第二螺杆与所述挤出电机连接，所述挤出电机和所述针管均设置在所述安装板上，所述安装板与所述水平移动机构连接。

技术总结

本实用新型涉及3D打印设备技术领域，尤其涉及一种双挤出头直写式3D打印机，包括机箱、伺服电机、竖直螺杆、基板支架和挤出机构；三组以上所述伺服电机设置在机箱上；三组以上所述伺服电机各连接一根竖直螺杆；所述竖直螺杆与基板支架螺纹连接，所述挤出机构包括设置在安装板上的两组以上针管，两组以上所述针管位于同一水平高度，两组以上所述针管内的墨水各不相同。本实用新型提供的可调性好的双挤出头直写式3D打印机可满足设备在任意平台的使用精度要求和复合3D打印要求。度要求和复合3D打印要求。度要求和复合3D打印要求。

技术研发人员：

涂勇强 何凯伦 吴志聪

受保护的技术使用者：

福建星海通信科技有限公司

技术研发日：

2022.08.22

技术公布日：

2022/12/6