粉末支撐式fdm 3d打印的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種粉末支撐式FDM?3D打印機(jī)，包括打印底板、模型材料噴頭、X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)、X軸絲桿、Y軸絲桿、X軸皮帶、Y軸皮帶、模型材料擠出電機(jī)、Z軸電機(jī)、Z軸絲桿，所述模型材料噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，所述模型材料擠出電機(jī)將熔化的材料擠出，其特征在于，在機(jī)器上方增加儲(chǔ)存支撐粉末的粉盒，在所述模型材料擠出電機(jī)的一側(cè)增加送粉電機(jī)，所述送粉電機(jī)下方設(shè)置有粉末支撐噴頭，解決支撐不好去除及因?yàn)槭韬龌蛘咚惴▽?dǎo)致的支撐沒(méi)有撐到的問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】粉末支撐式FDM 3D打印機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種3D打印機(jī)，尤其涉及一種FDM 3D打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]熔融擠出成型(FDM)工藝的材料一般是熱塑性材料，如蠟、ABS、PC、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，材料迅速固化，并與周?chē)牟牧险辰Y(jié)。每一個(gè)層片都是在上一層上堆積而成，上一層對(duì)當(dāng)前層起到定位和支撐的作用。隨著高度的增加，層片輪廓的面積和形狀都會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)形狀發(fā)生較大的變化時(shí)，上層輪廓就不能給當(dāng)前層提供充分的定位和支撐作用，這就需要設(shè)計(jì)一些輔助結(jié)構(gòu)一“支撐”，對(duì)后續(xù)層提供定位和支撐，以保證成形過(guò)程的順利實(shí)現(xiàn)。
[0003]現(xiàn)有的FDM技術(shù)大多數(shù)使用與模型相同的材料做為支撐材料，支撐設(shè)計(jì)得過(guò)于稀疏模型有些地方會(huì)出現(xiàn)塌陷問(wèn)題，支撐設(shè)計(jì)的過(guò)于密集又不好去除。有的則使用水溶性材料作為支撐，前提是打印機(jī)的噴頭需要2個(gè)或2個(gè)以上，其中一個(gè)用于打印支撐材料，而且需要自己設(shè)計(jì)支撐的三維模型。
[0004]支撐材料為模型材料:
[0005]1、支撐的好壞依賴(lài)于軟件算法，且不好掌握；
[0006]2、支撐過(guò)密則與模型粘接的地方比較多，不容易去除；
[0007]3、支撐過(guò)稀則某些地方?jīng)]有支撐，會(huì)導(dǎo)致模型出現(xiàn)塌陷問(wèn)題；
[0008]4、有支撐的模型表面效果比較差；
[0009]5、支撐材料不能循環(huán)利用。
[0010]支撐材料為水溶性材料:
[0011]1、機(jī)器需要2個(gè)或2個(gè)以上的噴頭；
[0012]2、支撐需要打印機(jī)用戶自行設(shè)計(jì)，要求較高；
[0013]3、支撐能完全去除，但是比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，鏤空部分更是有難度；
[0014]4、支撐材料不能循環(huán)利用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0015]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種粉末支撐噴頭的3D打印機(jī)。
[0016]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:粉末支撐式FDM 3D打印機(jī)，包括打印底板、模型材料噴頭、X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)、X軸絲桿、Y軸絲桿、X軸皮帶、Y軸皮帶、模型材料擠出電機(jī)、Z軸電機(jī)、Z軸絲桿，所述模型材料噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，所述模型材料擠出電機(jī)將熔化的材料擠出，在機(jī)器上方增加儲(chǔ)存支撐粉末的粉盒，在所述模型材料擠出電機(jī)的一側(cè)增加送粉電機(jī)，所述送粉電機(jī)下方設(shè)置有粉末支撐噴頭。
[0017]為了將鋪好的粉末刷平，使得模型四周都有支撐，避免了支撐不到位的模型塌陷情況，在所述粉末支撐噴頭上設(shè)置有軟毛刷。
[0018]為了限制了粉末的流動(dòng)，為粉末支撐的全包裹提供了條件，全包裹的支撐可以對(duì)模型進(jìn)行保溫，溫度下降均勻，在所述打印底板的四周增加了打印隔擋盒。
[0019]為了收集打印過(guò)程中和打印結(jié)束后的支撐粉末，便于下次使用，在機(jī)器底板上部增加粉末篩板。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果是支撐為全包裹形式，無(wú)需用戶自己設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單方便；支撐為粉末狀，不會(huì)與模型粘接，能夠很好的除去；支撐去除后很少會(huì)有殘留，能保證模型的表面效果；不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)橹尾坏轿欢纬傻哪Ｐ退輪?wèn)題；支撐去除過(guò)程簡(jiǎn)單易操作；支撐材料能夠循環(huán)利用；全包裹的支撐可以對(duì)模型進(jìn)行保溫，溫度下降均勻，減少模型因?yàn)闇囟犬a(chǎn)生的形變。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1:粉末支撐式FDM 3D打印機(jī)剖視圖；
[0022]圖2:機(jī)器正視剖面圖；
[0023]圖3:機(jī)器側(cè)視圖；
[0024]圖4:XY軸運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖5:噴頭結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作具體說(shuō)明。
[0027]如圖1-5所示，原有的桌面級(jí)FDM3D打印機(jī)在打印開(kāi)始時(shí)，打印底板(3)上升至最高處與模型材料噴頭(17)距離約為I個(gè)打印層厚，模型材料噴頭(17)將材料在噴頭內(nèi)加熱熔化后，X軸電機(jī)(8)、X軸絲桿(2)、X軸皮帶(13)、Y軸電機(jī)(11 )、Y軸絲桿(10)、Y軸皮帶(9)配合運(yùn)動(dòng)，使模型材料噴頭(17)沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)模型材料擠出電機(jī)(14)將熔化的材料擠出，材料迅速固化，并與周?chē)牟牧险辰Y(jié)。待走完一層零件的輪廓和填充后，形成了 一個(gè)零件的截面薄片，此時(shí)Z軸電機(jī)(4)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)Z軸絲桿(5 )，使得打印底板(3)下降一個(gè)打印層的厚度，繼續(xù)下一層零件截面薄片的打印，直至打印完成。如果模型零件有懸空的部分，就需要在打印零件的同時(shí)打印支撐結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有的桌面級(jí)FDM3D打印機(jī)的支撐通常是稀疏的網(wǎng)格狀模型材料堆積而成，支撐越稀疏，與模型剝離越容易，但是支撐效果會(huì)變差，反之支撐越密集，支撐效果越好，但是由于支撐也是由模型打印堆積而成，所以密集的支撐也很難從模型上剝離。
[0028]為了改變FDM桌面級(jí)3D打印機(jī)的支撐方式，粉末支撐式FDM 3D打印機(jī)在現(xiàn)有的桌面級(jí)FDM 3D打印機(jī)的基礎(chǔ)上，增加鋪粉裝置。首先在機(jī)器上方增加儲(chǔ)存支撐粉末的粉盒
(I);在模型材料擠出電機(jī)(14)的左邊增加送粉電機(jī)(12)，在鋪粉時(shí)可將粉盒(I)中的支撐粉末送入送粉電機(jī)(12)下方的粉末支撐噴頭(15)中；粉末支撐噴頭(15)上的軟毛刷(16)用于將鋪好的粉末刷平，使得模型四周都有支撐，避免了支撐不到位的模型塌陷情況；在打印底板(3)的四周增加了打印隔擋盒(7)限制了粉末的流動(dòng)，為粉末支撐的全包裹提供了條件，打印隔擋盒(7)與全包裹的支撐可以對(duì)模型進(jìn)行保溫，溫度下降均勻，減少模型因?yàn)闇囟犬a(chǎn)生的形變；在機(jī)器底板上部增加粉末篩板(6)，用于收集打印過(guò)程中和打印結(jié)束后的支撐粉末，便于下次使用。
[0029]粉末支撐式FDM 3D打印機(jī)開(kāi)始打印前，將需要打印的三維模型在電腦上利用快速成型軟件進(jìn)行切片，計(jì)算出噴頭路徑后，將打印機(jī)與電腦相連。開(kāi)始打印之前，保證支撐粉末和打印材料充足，調(diào)整粉末支撐噴頭(15)和模型材料噴頭(17)在同一水平面上，且打印隔擋盒(7)的最上沿的距離為打印模型的層厚，如0.1mm左右。
[0030]開(kāi)始打印時(shí)，打印底板(3)上升至打印隔擋盒(7)最上沿的平面上，打印一層零件薄片后，Z軸電機(jī)(4)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)Z軸絲桿(5)，使得打印底板(3)下降一個(gè)打印層的厚度，粉末支撐噴頭(15 )在打印底板上方從前至后沿Y軸運(yùn)動(dòng)，同時(shí)送粉電機(jī)(12 )將粉盒(I)中的粉末送入粉末支撐噴頭(15)將支撐粉末鋪在打印底板上，通過(guò)軟毛刷(16)的作用，使得底板上除了剛剛打印完成的零件薄片，其他地方都有支撐粉末，形成一個(gè)新的打印平面。鋪粉完成后，模型材料噴頭繼續(xù)在上一層零件薄片和支撐粉末上打印下一層零件截面。如此打完所有的截面后，噴頭移動(dòng)到歸零位置，打印底板(3)上升至最高處，即打印隔擋盒(7)最上沿，將打印好的模型和支撐粉末推出打印隔擋盒(7)。取出模型使用吹風(fēng)機(jī)將支撐的粉末清理干凈即可，簡(jiǎn)單易操作。
[0031]打印過(guò)程中使用的粉末為專(zhuān)用粉末顆粒，其特點(diǎn)為比重大，不易在空氣中漂浮，熔點(diǎn)高，為阻燃材料。打印時(shí)粉末顆粒填滿打印隔擋盒和打印底板上除模型之外的縫隙，支撐無(wú)需用戶設(shè)計(jì)，也不會(huì)與模型粘連，能很好的保證模型的表面效果。
【權(quán)利要求】
1.粉末支撐式FDM3D打印機(jī)，包括打印底板、模型材料噴頭、X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)、X軸絲桿、Y軸絲桿、X軸皮帶、Y軸皮帶、模型材料擠出電機(jī)、Z軸電機(jī)、Z軸絲桿，所述模型材料噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，所述模型材料擠出電機(jī)將熔化的材料擠出，其特征在于，在機(jī)器上方增加儲(chǔ)存支撐粉末的粉盒，在所述模型材料擠出電機(jī)的一側(cè)增加送粉電機(jī)，所述送粉電機(jī)下方設(shè)置有粉末支撐噴頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末支撐式FDM3D打印機(jī)，其特征在于，在所述粉末支撐噴頭上設(shè)置有軟毛刷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末支撐式FDM3D打印機(jī)，其特征在于，在所述打印底板的四周增加了打印隔擋盒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末支撐式FDM3D打印機(jī)，其特征在于，在機(jī)器底板上部增加粉末篩板。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK203543130SQ201320749978
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】王輝, 任茜茜, 魏璞 申請(qǐng)人:西安非凡士機(jī)器人科技有限公司