本實(shí)用新型涉及一種3D打印系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

3D打印既不需要用紙，也不需要用墨，而是以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細(xì)胞組織等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型，制造出實(shí)體產(chǎn)品。其優(yōu)點(diǎn)是大大節(jié)省工業(yè)樣品制作時(shí)間，且可以“打印”造型復(fù)雜的產(chǎn)品。

現(xiàn)有基于FDM(Fused Deposition Modeling工藝熔融沉積制造)技術(shù)的3D打印系統(tǒng)一般以單打印頭或固定間距的雙打印頭結(jié)構(gòu)為主，工業(yè)型3D打印機(jī)多使用SLA成形技術(shù)。熔融沉積(FDM)有時(shí)候又被稱為熔絲沉積，它將絲狀的熱熔性材料進(jìn)行加熱融化，通過帶有微細(xì)噴嘴的擠出機(jī)把材料擠出來。噴頭可以相對(duì)工作臺(tái)沿X、Y、Z軸方向進(jìn)行移動(dòng)，熔融的絲材被擠出后隨即會(huì)和前一層材料粘合在一起。一層材料沉積后噴頭相對(duì)工作臺(tái)沿Z軸按預(yù)定的增量上升一個(gè)厚度，然后重復(fù)以上的步驟直到工件完全成型。

目前使用FDM的3D打印機(jī)多為單頭單色打印，隨著打印精度的提高，打印時(shí)間呈幾何級(jí)上升。3D彩色打印一般通過使用特殊的打印頭并配以特殊的專用耗材來實(shí)現(xiàn)，設(shè)備成本較高。3D打印多為單材質(zhì)打印，物件對(duì)材質(zhì)有多種要求時(shí)，一般都是通過由多個(gè)不同材質(zhì)的物件相互組合來滿足，需另外設(shè)計(jì)各物件間的組合結(jié)構(gòu)，增加了多余結(jié)構(gòu)和工序，提高了設(shè)計(jì)難度和成本。單頭的3D打印機(jī)，在耗材消耗完后，必須暫停工作以更換耗材，有些打印機(jī)甚至?xí)蚝牟挠猛陮?dǎo)致打印失敗。常見的3D打印機(jī)種類繁多，功能也有所不同，但都無法進(jìn)行功能升級(jí)。一臺(tái)打印機(jī)，生產(chǎn)出來的時(shí)候，它的功能就基本確定不變了，最多進(jìn)行軟件方面的優(yōu)化。如果用戶需要其他功能，只能選擇購買另一臺(tái)打印機(jī)，之前購買的打印機(jī)就可能成了閑置物品。

因此，現(xiàn)有的3D打印機(jī)存在工作效率低，無法實(shí)現(xiàn)多種類顏色、材料的同時(shí)運(yùn)用，無法進(jìn)行功能升級(jí)產(chǎn)能擴(kuò)大的缺點(diǎn)，實(shí)用性有待加強(qiáng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種3D打印系統(tǒng)，其克服了背景技術(shù)所存在的不足。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種3D打印系統(tǒng)，包括機(jī)架、打印平臺(tái)、至少一個(gè)打印模組、用于對(duì)打印模組進(jìn)行供料的給料機(jī)構(gòu)、用于驅(qū)動(dòng)打印平臺(tái)沿豎直方向移動(dòng)的Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述打印平臺(tái)、打印模組、給料機(jī)構(gòu)、Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在機(jī)架上，所述打印模組包括至少一個(gè)打印頭、用于驅(qū)動(dòng)打印頭沿橫向移動(dòng)的X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、用于驅(qū)動(dòng)打印頭沿縱向移動(dòng)的Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及單片機(jī)控制電路板，所述打印頭連接單片機(jī)控制電路板；打印系統(tǒng)上的打印頭的數(shù)量是多個(gè)。

一較佳實(shí)施例之中：所述X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括二根橫向滑桿、橫向絲桿、移動(dòng)架，所述移動(dòng)架包括二個(gè)橫向滑座、連接二個(gè)橫向滑座的連桿、設(shè)置在連桿上的連接座，二個(gè)橫向滑座分別滑動(dòng)設(shè)置在二根橫向滑桿上，所述連接座與橫向絲桿傳動(dòng)連接。

一較佳實(shí)施例之中：所述Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括縱向滑桿、縱向絲桿、安裝座，縱向滑桿和縱向絲桿連接在二個(gè)橫向滑座之間，安裝座滑動(dòng)設(shè)置在縱向滑桿上，安裝座與縱向絲桿傳動(dòng)連接。

一較佳實(shí)施例之中：所述連接座包括上蓋和下蓋，上蓋和下蓋扣合在橫向絲桿上。

一較佳實(shí)施例之中：所述單片機(jī)控制電路板安裝在下蓋底部。

一較佳實(shí)施例之中：所述橫向滑座包括上蓋和下蓋，上蓋和下蓋扣合在橫向滑桿上。

一較佳實(shí)施例之中：所述安裝座上至少連接一個(gè)打印頭。

一較佳實(shí)施例之中：所述Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的安裝座的數(shù)量至少是一個(gè)。

一較佳實(shí)施例之中：所述縱向滑桿位于縱向絲桿上方；所述安裝座包括對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)連接塊，二連接塊扣合在縱向滑桿和縱向絲桿上。

一較佳實(shí)施例之中：系統(tǒng)多個(gè)打印頭當(dāng)中，用于打印物件輪廓的打印頭噴嘴口徑小于用于打印物件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的打印頭噴嘴口徑。

本技術(shù)方案與背景技術(shù)相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)功能升級(jí)和產(chǎn)能擴(kuò)大。通過添加打印模組數(shù)目和打印模組上打印頭數(shù)目的方式，一臺(tái)3D打印機(jī)的功能和產(chǎn)能可以由最基礎(chǔ)的單頭單色單物體打印升級(jí)成多色多材質(zhì)多物體成批量打印，以滿足不同用戶不同時(shí)期的不同需求。具體地:

1.本實(shí)用新型可以采用多個(gè)打印頭同時(shí)打印一個(gè)物件來有效提高打印效率。打印每一層時(shí)，分配各自的打印區(qū)域給各個(gè)打印頭，使多個(gè)打印頭合作共同完成一個(gè)物件的打印。當(dāng)然，也可多個(gè)打印頭分別打印物件，使打印批量進(jìn)行，提供打印效率。

2.本實(shí)用新型可以采用不同顏色的耗材來進(jìn)行彩色打印。打印時(shí)，根據(jù)需要在多個(gè)打印頭上使用不同顏色的耗材來打印同一個(gè)物件，使同一個(gè)物件的不同部位能夠呈現(xiàn)出不同的顏色。免除后續(xù)的上色工序。

3.本實(shí)用新型可以采用不同材質(zhì)耗材的打印頭來進(jìn)行多材質(zhì)打印。打印時(shí)，根據(jù)需要在多個(gè)打印頭上使用不同材質(zhì)的耗材來打印同一個(gè)物件，使物件的不同部位擁有不同的特性(如透明度、柔韌性、硬度等)。這將使原來需要由多個(gè)不同材質(zhì)零件組合成的物件可以直接一體成型，提高產(chǎn)品檔次、避免材料的浪費(fèi)、減少產(chǎn)品的零件數(shù)和生產(chǎn)工序數(shù)，有利于提高產(chǎn)品的附加值并降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

4.本實(shí)用新型可以進(jìn)行不間斷打印，不會(huì)因打印頭所用耗材用完而中斷打印。在打印開始前，視準(zhǔn)備工作的打印頭的耗材剩余量給備用打印頭使用對(duì)應(yīng)的相同耗材。當(dāng)工作的打印頭所用耗材低于一定量時(shí)，備用打印頭開始啟用預(yù)熱。在備用打印頭預(yù)熱完畢可以使用時(shí)，代替原工作的打印頭繼續(xù)打印工作。原工作的打印頭停止工作復(fù)位，等待更換耗材。能充分利用耗材，避免浪費(fèi)，保障打印工作持續(xù)進(jìn)行。

5.X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)當(dāng)中，連接座與橫向絲桿傳動(dòng)連接，相比齒輪皮帶或齒條，能夠更有效的保障打印的精確度。同樣，Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)當(dāng)中，安裝座與縱向絲桿傳動(dòng)連接,能夠更有效的保障打印的精確度。

6.連接座、橫向滑座采用上、下蓋結(jié)構(gòu)的方式扣合在絲桿上，安裝座采用左右結(jié)構(gòu)的方式合扣在絲杠滑桿上，維修、更換時(shí)非常方便。

7.打印時(shí)，在打印輪廓部分時(shí)使用較小口徑噴嘴的打印頭，通過高精度打印來保證物件表面的精細(xì)；在打印物件內(nèi)部填充部分時(shí)使用較大口徑噴嘴的打印頭，通過低精度打印來提高打印速度。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1繪示了本實(shí)用新型一種3D打印系統(tǒng)的立體示意圖。

圖2繪示了圖1所示一種3D打印系統(tǒng)的打印模組示意圖。

圖3繪示了圖2所示打印模組的局部示意圖。

圖4繪示了圖1所示一種3D打印系統(tǒng)的單片機(jī)控制電路板的示意圖。

圖5繪示了3D打印系統(tǒng)的打印模組上配備多個(gè)打印頭的示意圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖4，本實(shí)用新型的一種3D打印系統(tǒng)，包括機(jī)架10、打印平臺(tái)20、至少一個(gè)打印模組30、用于對(duì)打印模組進(jìn)行供料的給料機(jī)構(gòu)40、用于驅(qū)動(dòng)打印平臺(tái)沿豎直方向移動(dòng)的Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)50，所述打印平臺(tái)20、打印模組30、給料機(jī)構(gòu)40、Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)50設(shè)置在機(jī)架10上。

所述打印模組30包括至少一個(gè)打印頭32、用于驅(qū)動(dòng)打印頭沿橫向移動(dòng)的X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)34、用于驅(qū)動(dòng)打印頭沿縱向移動(dòng)的Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)36及單片機(jī)控制電路板38，所述打印頭32連接單片機(jī)控制電路板38。所述3D打印系統(tǒng)上的打印頭32的數(shù)量可以是多個(gè)，可以是一個(gè)打印模組30上設(shè)置多個(gè)打印頭32(如圖5所示)，也可以是設(shè)置多個(gè)打印模組30。

系統(tǒng)多個(gè)打印頭32當(dāng)中，用于打印物件輪廓的打印頭噴嘴口徑小于用于打印物件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的打印頭噴嘴口徑。

所述X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)32包括二根橫向滑桿341、橫向絲桿342、移動(dòng)架343。所述移動(dòng)架343包括二個(gè)橫向滑座344、連接二個(gè)橫向滑座的連桿345、設(shè)置在連桿上的連接座346，二個(gè)橫向滑座344分別滑動(dòng)設(shè)置在二根橫向滑桿341上，所述連接座346與橫向絲桿342傳動(dòng)連接。

優(yōu)選地，所述連接座346包括上蓋和下蓋，上蓋和下蓋扣合在橫向絲桿342上。所述單片機(jī)控制電路板38安裝在下蓋底部。

優(yōu)選地，所述橫向滑座344也包括上蓋和下蓋，上蓋和下蓋扣合在橫向滑桿341上。

所述Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)36包括縱向滑桿361、縱向絲桿362、安裝座363，縱向滑桿361和縱向絲桿362連接在二個(gè)橫向滑座344之間，安裝座363滑動(dòng)設(shè)置在縱向滑桿361上，安裝座363與縱向絲桿362傳動(dòng)連接。所述安裝座363上可以連接一個(gè)或者是多個(gè)打印頭32。所述縱向滑桿361位于縱向絲桿362上方。所述安裝座363包括對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)連接塊364，二連接塊364左右配合扣合在縱向滑桿361和縱向絲桿362上。

機(jī)架10有多個(gè)控制信號(hào)輸出口，每個(gè)信號(hào)輸出口可連接一個(gè)單片機(jī)控制電路38，用以識(shí)別和控制單片機(jī)所屬的各打印模組30的打印工作，即機(jī)架10的控制信號(hào)輸出口數(shù)目為可控制的打印模組30最大數(shù)目。

每個(gè)打印模組30由一個(gè)單片機(jī)控制電路板38控制，電路板38信號(hào)輸入端連接機(jī)架10，電路板38信號(hào)輸出端連接X、Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)口和打印頭32的噴頭控制信號(hào)輸出口。單片機(jī)控制電路板38的噴頭控制信號(hào)輸出口的數(shù)目與連接Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)口數(shù)目相同，決定了打印模組30能安裝的打印頭32的最大數(shù)目。

具體地，請(qǐng)參見圖4，單片機(jī)控制電路板38側(cè)面上設(shè)有一排Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制信輸口382和一排噴頭控制信號(hào)輸出口384。當(dāng)多個(gè)打印頭32安裝在同一個(gè)Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的安裝座363上時(shí)，通過打印路徑取合集的方式，打印多個(gè)較小的物件，此時(shí)使用一個(gè)Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制信輸口382連接Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)，用多個(gè)噴頭控制信號(hào)輸出口384分別連接多個(gè)打印頭32；當(dāng)多個(gè)打印頭32分別安裝在Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的多個(gè)安裝座363上時(shí)(如圖5所示)，通過獨(dú)立控制的方式，打印多個(gè)較大的物件，此時(shí)使用多個(gè)Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制信號(hào)輸出口382分別連接Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的不同步進(jìn)電機(jī)，用多個(gè)噴頭控制信號(hào)輸出口384分別連接多個(gè)打印頭32。

當(dāng)一個(gè)打印模組30上一個(gè)Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上安裝有多個(gè)打印頭32時(shí)，打印模組30同時(shí)打印多個(gè)不同形狀物件的方法：

由一個(gè)打印模組30上的打印頭1、打印頭2、……打印頭n同時(shí)打印不同形狀的物件1、物件2、……物件n。物件1、物件2、……物件n的數(shù)據(jù)模型切片后，在打印一層前，將打印頭1、打印頭2、……打印頭n對(duì)應(yīng)的打印路徑取合集，得到X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)路徑。X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿運(yùn)動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng)，各打印頭在運(yùn)動(dòng)到各自的打印路徑時(shí)進(jìn)行打印。等所有物件該層打印完畢后，依上述方法打印所有物件的下一層，直至打印完成。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍，即依本實(shí)用新型專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本實(shí)用新型涵蓋的范圍內(nèi)。