一种适用于多种材料进行打印的3D打印机的制作方法

一种适用于多种材料进行打印的3d打印机
技术领域
1.本实用新型涉及3d打印技术领域，具体涉及一种适用于多种材料进行打印的3d打印机。


背景技术：

2.3d打印机又称三维打印机(3dp)，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。逐层打印的方式来构造物体的技术。3d打印机的原理是把数据和原料放进3d打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。3d打印机堆叠薄层的形式有多种多样。3d打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料，堆叠薄层的形式有多种多样，可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。
3.3d打印的基本原理是分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3d 实体，在进行3d打印时，首先由控制器通过设计、扫描等方式得到待打印物体的三维模型，再通过电脑辅助设计技术(例如cad)沿某个方向完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3d打印机上，由控制器根据切片生成机器指令，3d打印机根据该机器指令打印出薄型层面，并将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型，形成三维立体实物，完成3d打印。
4.由于很多产品具有两种以上不同的颜色或者是由两种以上不同材质的材料组成，而现有的3d打印机在打印由多种颜色或多种材料组成的三维产品时需要频繁的更换原料，不仅操作麻烦，而且由于喷头内残料的存在会影响产品的打印质量。同时目前各种快速成型技术均面临快速材料转换的问题，实际的各种零件或产品很少是由单一材料构成的，这就要求3d打印设备可以满足多材料打印的要求，而目前3d打印领域还是重点关注单材料工件，出现的多材料打印，必须将多个打印头排列在一起组装，需要的打印头数量较多，喷头价格高，这样成本较高，每个打印头上附带的电机导致了打印头总体尺寸偏大，影响了有效成型尺寸。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种适用于多种材料进行打印的3d打印机，用以实现同一个喷头实现不同材质之间的无缝切换，无需加装多个数量的喷头，同时在进行不同进料流道的切换后，清洗流道内可以由增加泵喷射高压的清洗液对喷射流道进行清洗，这样确保喷射不同材料之间不会造成相互干扰的情况，保证打印的产品质量合格。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下方案：
7.一种适用于多种材料进行打印的3d打印机，3d打印机包括壳体及用于打印的喷头，壳体外壁上设有与3d打印机连接的控制器，控制器与外部电源连接，所述壳体内设有工作台，喷头设于工作台上方，所述喷头内部设有用于喷射材料的喷射流道，喷射流道侧面设
第二齿条，8-第三齿条，9-第一电机，10-第二电机，11-第三电机，12
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燕尾块，13-燕尾槽，14-工作台，15-污水槽，16-排污管，17-控制器，18-进料驱动装置，19-储料箱，20-增压泵，21-储水箱，22-进料管，23-导轮，24-进水管， 25-滑板，26-驱动齿轮，27-电磁阀门。
具体实施方式
23.下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。
25.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.实施例1
27.一种适用于多种材料进行打印的3d打印机，3d打印机包括壳体1及用于打印的喷头2，壳体1外壁上设有与3d打印机连接的控制器17，控制器17与外部电源连接，所述壳体1内设有工作台14，喷头2设于工作台14上方，所述喷头2内部设有用于喷射材料的喷射流道3，喷射流道3侧面设有至少二个与喷射流道3接通的进料流道4，喷射流道3的数量与需要喷涂的材料数量相对应，可以增减，可以设计多个，不需要的进料流道4可由封堵塞封堵，喷射流道3正上方设有与喷射流道3接通的清洗流道5，壳体1外侧壁上设有储料箱19，壳体 1内侧壁上设有与储料箱19对应且连通的进料驱动装置18，进料驱动装置18通过进料管22与进料流道4接通，壳体1顶部设有储水箱21，壳体1内顶壁设有与储水箱21接通的增压泵20，增压泵20通过进水管24与清洗流道5接通，进料管22、进水管24上均设有与控制器17接通的电磁阀门27；
28.还包括三维驱动机构，三维驱动机构包括第一齿条6、两个竖直对称设置的第二齿条7、两个水平对称设置的第三齿条8，第一齿条6横向设于工作台14上方且两端与第二齿条7滑动连接，第二齿条7下端与第三齿条8滑动连接，第一齿条 6上设有与其滑动连接的第一电机9，第一电机9输出端通过驱动齿轮26与第一齿条6啮合，喷头2朝下固定在电机外壳上，第一齿条6端部、第二齿条7端部分别设有第二电机10、第三电机11，第二电机10输出端通过驱动齿轮26与第二齿条7啮合，第三电机11的输出端通过驱动齿轮26与第三齿条8啮合，三个电机均与控制器17连接。
29.本实施例中，结合图1-3所示，利用本实用新型进行3d打印时，首先对物体的图形和材料数据通过计算机软件的处理，设计出需要打印的三维固体实物的立体模型，并沿着与实际铅垂方向对应的计算机内部方向对三维固体实物的立体模型切片分层，得到每层的成型数据。之后，电磁阀门27、进料驱动装置18(为现有技术)、各电机通过控制器17控制，控
制器17采用常见的plc或者单片机，并与外部电源接通，在相应的储料箱19内放入相应的打印材料，控制器17 控制各进料管22上电磁阀门27的开启时间，不同材质的材料经对应的进料管 22(橡胶管)进入到进料流道4，然后经喷射流道3喷出，开始打印工作，当需要切换进料管22路时，为确保喷射流道3内残留的材料不会对后续的材料造成影响，先对喷射流道3进行高压冲洗，控制器17控制增压泵20启动，将储水箱 21的内清洗液增压后经进水管24(橡胶管)输送至清洗流道5，最后由喷射流道3喷出，这样可以有效的对喷射流道3内的残留物进行冲洗，确保下一材料在进行使用时不会被污染，保证后期产品的质量，而在工作台14侧面设有污水槽 15，冲洗时将喷头2对准污水槽15，污水槽15内的污水经排污管16排至指定地方，这样便可实现同一个喷头2实现不同材质之间的无缝切换，无需加装多个数量的喷头2，当需要切换打印材质时，相应材质的电磁阀门27工作，控制材质流动进入喷头2，在工作台14上逐层打印出3d实物。同时在进行不同进料流道4的切换后，清洗流道5内可以由增加泵喷射高压的清洗液对喷射流道3进行清洗，这样确保喷射不同材料之间不会造成相互干扰的情况，保证打印的产品质量合格。
30.在进行打印时，喷头2(电压式喷头2)是需要进行三维移动的，而喷头2 可以在第一电机9的带动下沿着第一齿条6的长度方向进行水平横向移动，第一齿条6在第二电机10驱动下沿着第二齿条7长度方向上下移动，第二齿条7在第三电机11驱动下可沿第三齿条8长度方向前后移动，这样通过控制器17控制各电机的启停，齿轮传动精确，较准确的控制喷头2三维移动的方向位置，从而精准的进行3d打印。
31.实施例2
32.所述第一齿条6、第二齿条7、第三齿条8的侧面均设有平滑面，平滑面上设有沿其长度方向凹陷的燕尾槽13，第一电机9的底面设有滑板25，滑板25底面、第一齿条6两端及第二齿条7下端均设有燕尾块12，燕尾块12滑动嵌入燕尾槽13内。
33.所述第一齿条6的齿朝上设置，两个第二齿条7的齿相对设置，两个第三齿条8的齿朝上设置。
34.所述第二齿条7的上端设于导轮23，导轮23滑动设于壳体1内顶面的滑槽内，滑槽与第三齿条8相互平行且与第三齿条8等长。
35.本实施例中，结合图1和3所示，三个齿条的侧面均设有平滑面，即一半是齿条一半是平面的结构，在平滑面上沿齿条长度方向开设一燕尾槽13，燕尾槽 13与燕尾块12的配合使得连接更为牢固，不易脱落，第一齿条6的齿是向上的，第一电机9固定在滑板25上，滑板25底面的燕尾块12滑动嵌入在第一齿条6 的燕尾槽13内，在第一电机9的输出轴的驱动齿轮26与第一齿条6啮合，这样控制器17控制第一电机9动作，驱动齿轮26与第一齿条6的配合，使得第一电机9带动滑板25可以沿着第一齿条6长度方向横向滑动，而喷头2可以固定在第一电机9外壳上，也可以固定在滑板25上，第一电机9采用振动较小的伺服电机，这样喷头2便可以在第一齿条6上横向移动，同理，第一齿条6两端的燕尾块12嵌入在两侧第二齿条7上的燕尾槽13内，第二电机10固定在第一齿条 6的端部，第二电机10的动作便可以带动第一齿条6沿第二齿条7长度方向上下移动，使得喷头2能上下移动，第二齿条7下端的燕尾块12嵌入在第三齿条 8上的燕尾槽13内，第三电机11固定在第二齿条7的下端，第三电机11的启动便能带动第二齿条7沿第三齿条8长度方向前后移动，使得喷头2能前后移动，在第二齿条7的上端安装一个导轮23，导轮23滑动嵌入在壳体1内顶壁的滑槽内，导轮23可以使得第
二齿条7前后移动时更为顺畅，同时也能使得第二齿条 7上端具有支撑着力点，这样三个齿条的连接稳定更好，使得喷头2在进行打印时更加稳定，三个齿条相互之间的滑动，实现喷头2的三维移动，进而较好实现产品的3d打印。
36.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。