本實用新型涉及3D打印技術領域，具體是一種基于FDM技術的多噴頭全自動3D打印機。

背景技術：

基于FDM技術的傳統(tǒng)3D打印設備是單噴頭打印或雙噴頭打印。單噴頭打印機成型時間長、打印速度慢，只可打印單一色彩模型。雙噴頭打印機包含主、副噴頭，主噴頭打印模型，副噴頭打印支撐，而后處理中支撐是被去除掉的，因此雙噴頭打印機仍無法實現(xiàn)多彩色打印。另外，即使利用不同顏色材料實現(xiàn)模型各組成部分的打印，并通過粘貼達到多彩色模型制作的目的，也會由于過程繁瑣、達不到全自動化的效果而無法滿足市場需求。

申請?zhí)?01520136145.4公開了一種多噴頭3D打印機，在打印機上設置有至少一個粗加工噴頭、一個精加工噴頭、一個支撐噴頭，將這些不同型號的噴頭裝置在一臺打印機上面，多種噴頭可以使用多種顏色的打印材料進行3D打印。該3D打印機可做到精粗加工，彩色打印，但是所有噴頭需裝在一個本體上，打印空間小、結構復雜。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型擬解決的技術問題是，提供一種基于FDM技術的多噴頭全自動3D打印機。該打印機的掃描頭只沿Y方向進行噴絲打印，工作臺根據(jù)零件的需求可在X軸方向進行運動，并與掃描頭一起構成了X-Y平面的運動系統(tǒng)；每固化一層，Z軸帶動工作臺下降一個層片的厚度，然后噴頭噴絲打印，在設定空間內，可在打印機底座搭建一個噴頭或多個噴頭交替打印，空間不干涉，實現(xiàn)噴頭全自動化與模型的多彩色打印功能。

本實用新型解決所述技術問題的技術方案是，提供一種基于FDM技術的多噴頭全自動3D打印機，其特征在于該打印機包括執(zhí)行機構、傳動機構、驅動機構、支撐機構、料盤裝置機構和底座；所述執(zhí)行機構包括第一掃描頭、第二掃描頭、第三掃描頭和工作臺；所述傳動機構包括X向傳動機構、第一Y向傳動機構、第二Y向傳動機構、第三Y向傳動機構和Z向傳動機構；所述驅動機構包括X向伺服電機、第一Y向伺服電機、第二Y向伺服電機、第三Y向伺服電機和Z向伺服電機；所述支撐機構包括X向安裝底板、第一Y向安裝底板、第二Y向安裝底板、第三Y向安裝底板、第一Z向直線導軌安裝底板、Z向安裝底板、第二Z向直線導軌安裝底板、第一支撐板、第二支撐板和第三支撐板；所述料盤裝置機構包括第一料盤、第二料盤、第三料盤、第一絲料掛鉤、第二絲料掛鉤和第三絲料掛鉤；

所述第一掃描頭包括噴頭和噴嘴，噴嘴安裝在噴頭上；所述第二掃描頭、第三掃描頭與第一掃描頭的結構和安裝方式完全相同；所述第一掃描頭與第一Y向傳動機構連接；所述第二掃描頭與第二Y向傳動機構連接；第三掃描頭與第三Y向傳動機構連接；所述工作臺分別與X向傳動機構與Z向傳動機構連接；

所述X向傳動機構垂直搭建在Z向傳動機構上，包括第一X向直線導軌、第二X向直線導軌、X向滾珠絲杠和X向聯(lián)軸器；所述第一X向直線導軌、第二X向直線導軌和X向滾珠絲杠均與X向安裝底板連接；所述第一Y向傳動機構與第一Y向安裝底板連接，包括第一Y向滾珠絲杠和第一Y向聯(lián)軸器；所述第二Y向傳動機構、第三Y向傳動機構與第一Y向傳動機構的結構和安裝方式完全相同，第二Y向傳動機構與第二Y向安裝底板連接，第三Y向傳動機構與第三Y向安裝底板連接；所述Z向傳動機構包括第一Z向直線導軌、第二Z向直線導軌、Z向滾珠絲杠和Z向聯(lián)軸器；所述第一Z向直線導軌緊固在第一Z向直線導軌安裝底板上；第二Z向直線導軌緊固在第二Z向直線導軌安裝底板上；所述Z向滾珠絲杠與Z向安裝底板連接；

所述X向伺服電機通過X向聯(lián)軸器與X向滾珠絲杠連接；所述第一Y向伺服電機通過第一Y向聯(lián)軸器與第一Y向滾珠絲杠連接；所述第二Y向伺服電機與第二Y向傳動機構連接；所述第三Y向伺服電機與第三Y向傳動機構連接；所述Z向伺服電機通過Z向聯(lián)軸器與Z向滾珠絲杠連接；

所述第一Y向安裝底板的左右兩端分別與第一Z向直線導軌安裝底板和第一支撐板的上端連接；所述第二Y向安裝底板的左右兩端分別與Z向安裝底板和第二支撐板的上端連接；所述第三Y向安裝底板的左右兩端分別與第二Z向直線導軌安裝底板和第三支撐板的上端連接；所述第一Z向直線導軌安裝底板、Z向安裝底板和第二Z向直線導軌安裝底板的下端安裝于底座上；所述第一支撐板、第二支撐板和第三支撐板的下端安裝于底座上；

所述第一料盤位于第一Z向直線導軌安裝底板的中心位置；所述第二料盤位于第一支撐板的中心位置；所述第三料盤位于第三支撐板的中心位置；所述第一絲料掛鉤、第二絲料掛鉤和第三絲料掛鉤分別位于第一料盤、第二料盤和第三料盤的上方位置；所述第一料盤包括固定夾、緊固螺母、絲料盤和料盤安裝軸；所述料盤安裝軸與Z向安裝底板連接，絲料盤安裝在料盤安裝軸上，通過固定夾卡住，利用緊固螺母鎖緊；所述第二料盤與第三料盤與第一料盤的結構和安裝方式完全相同。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型有益效果在于：

1、該打印機克服了傳統(tǒng)3D純色打印的缺陷?？筛鶕?jù)意愿在Y方向擴展2個及以上的噴頭結構，不僅實現(xiàn)多噴頭交替全自動的三維打印，也可選擇不同顏色的絲材，實現(xiàn)多彩色模型的制作。該打印機結構簡單、成本低廉、操作簡便。

2、該打印機的掃描頭只沿Y方向進行噴絲打印，僅有1個自由度，運動過程、運動方式、運動路線較為簡單；在設定空間內，可在打印機底座搭建一個噴頭或多個噴頭交替打印，空間不干涉，每個噴頭都是一個獨立的單元，實施送絲、熔融、出絲、走軌跡各成型步驟都更為簡單。工作臺運動路線包括X、Z兩個方向，打印時，工作臺沿Z方向每次下降一個打印層面的厚度，因此豎直方向的運動形式是直線下降的單向運動，而X方向的運動是與Z方向獨立的往復運動，所以該打印機的運動慣量較小，工作臺行程范圍較大，打印區(qū)域較廣。

3、該打印機的各支撐板間距相當，有足夠的空間位置放置打印所需料盤，設計的絲料盤安裝機構，解決了多噴頭3D打印機成型材料放置的難題。在支撐板上部，對應于絲料盤安裝機構設計有絲料掛鉤，它可對送入噴頭的絲料進行約束，避免了材料的打結、纏繞。

4、該打印機采用滾珠絲杠傳動機構，較于使用齒形帶傳動的3D打印機具有運動平穩(wěn)、傳動效率高、定位精確、承載能力強、結構簡單緊湊的特點。打印機Y方向傳動機構僅使用滾珠絲杠副，沒有使用導軌副，因此其Y方向的傳動系統(tǒng)部件少，連接方便，結構簡單。

5、該打印機的驅動機構采用伺服電機，較于使用步進電機的3D打印機具有控制精度高、運行性能穩(wěn)定的特點。

附圖說明

圖1為本實用新型基于FDM技術的多噴頭全自動3D打印機一種實施例的整體結構的等軸測示意圖；

圖2本實用新型基于FDM技術的多噴頭全自動3D打印機一種實施例的主視結構示意圖；

具體實施方式

下面給出本實用新型的具體實施例。具體實施例僅用于進一步詳細說明本實用新型，不限制本申請權利要求的保護范圍。

本實用新型提供了一種基于FDM技術的多噴頭全自動3D打印機(簡稱打印機，參見圖1-2)包括執(zhí)行機構1、傳動機構2、驅動機構3、支撐機構4、料盤裝置機構5和底座6；所述執(zhí)行機構1包括第一掃描頭101、第二掃描頭102、第三掃描頭103和工作臺104；所述傳動機構2包括X向傳動機構201、第一Y向傳動機構202、第二Y向傳動機構203、第三Y向傳動機構204和Z向傳動機構205；所述驅動機構3包括X向伺服電機301、第一Y向伺服電機302、第二Y向伺服電機303、第三Y向伺服電機304和Z向伺服電機305；所述支撐機構4包括X向安裝底板401、第一Y向安裝底板402、第二Y向安裝底板403、第三Y向安裝底板404、第一Z向直線導軌安裝底板405、Z向安裝底板406、第二Z向直線導軌安裝底板407、第一支撐板408、第二支撐板409和第三支撐板410；所述料盤裝置機構5包括第一料盤501、第二料盤502、第三料盤503、第一絲料掛鉤504、第二絲料掛鉤505和第三絲料掛鉤506；

所述第一掃描頭101包括噴頭1011和噴嘴1012，噴嘴1012安裝在噴頭1011上；所述第二掃描頭102、第三掃描頭103與第一掃描頭101的結構和安裝方式完全相同；所述第一掃描頭101與第一Y向傳動機構202連接；所述第二掃描頭102與第二Y向傳動機構203連接；第三掃描頭103與第三Y向傳動機構204連接；第二掃描頭102、第三掃描頭103與第一掃描頭101可沿Y方向作水平往復運動；所述工作臺104位于底座6的上方，分別與X向傳動機構201與Z向傳動機構205連接，X向傳動機構201帶動工作臺104沿X方向作水平往復運動，Z向傳動機構205帶動工作臺104沿Z方向作豎直往復運動；

所述X向傳動機構201垂直搭建在Z向傳動機構205上，平行置于底座6的上方，包括第一X向直線導軌2011、第二X向直線導軌2012、X向滾珠絲杠2013和X向聯(lián)軸器2014；所述第一X向直線導軌2011、第二X向直線導軌2012和X向滾珠絲杠2013均與X向安裝底板401連接；所述第一Y向傳動機構202平行置于打印機的正上方，與第一Y向安裝底板402連接，包括第一Y向滾珠絲杠2021和第一Y向聯(lián)軸器2022；所述第二Y向傳動機構203、第三Y向傳動機構204與第一Y向傳動機構202的結構和安裝方式完全相同，第二Y向傳動機構203與第二Y向安裝底板403連接，第三Y向傳動機構204與第三Y向安裝底板404連接；第一Y向傳動機構202、第二Y向傳動機構203和第三Y向傳動機構204在水平方向上由前至后排列；所述Z向傳動機構205位于底座6的左豎直方向；包括第一Z向直線導軌2051、第二Z向直線導軌2052、Z向滾珠絲杠2053和Z向聯(lián)軸器2054；所述第一Z向直線導軌2051通過螺釘緊固在第一Z向直線導軌安裝底板405上；第二Z向直線導軌2052通過螺釘緊固在第二Z向直線導軌安裝底板407上；所述Z向滾珠絲杠2053與Z向安裝底板406連接。

所述X向伺服電機301通過X向聯(lián)軸器2014與X向滾珠絲杠2013連接；所述第一Y向伺服電機302通過第一Y向聯(lián)軸器2022與第一Y向滾珠絲杠2021連接；所述第二Y向伺服電機303與第二Y向傳動機構203連接；所述第三Y向伺服電機304與第三Y向傳動機構204連接；所述Z向伺服電機305通過Z向聯(lián)軸器2054與Z向滾珠絲杠2053連接；

所述第一Y向安裝底板402的左右兩端分別與第一Z向直線導軌安裝底板405和第一支撐板408的上端連接；所述第二Y向安裝底板403的左右兩端分別與Z向安裝底板406和第二支撐板409的上端連接；所述第三Y向安裝底板404的左右兩端分別與第二Z向直線導軌安裝底板407和第三支撐板410的上端連接；所述第一Z向直線導軌安裝底板405、Z向安裝底板406和第二Z向直線導軌安裝底板407的下端通過螺釘安裝于底座6的左側；所述第一支撐板408、第二支撐板409和第三支撐板410的下端通過螺釘安裝于底座6的右側；

所述第一料盤501位于第一Z向直線導軌安裝底板405的中心位置；所述第二料盤502位于第一支撐板408的中心位置；所述第三料盤503位于第三支撐板410的中心位置；所述第一絲料掛鉤504、第二絲料掛鉤505和第三絲料掛鉤506分別位于第一料盤501、第二料盤502和第三料盤503的上方位置；所述第一料盤501包括固定夾5011、緊固螺母5012、絲料盤5013和料盤安裝軸5014；所述料盤安裝軸5014通過螺釘與Z向安裝底板406連接，絲料盤5013安裝在料盤安裝軸5014上，通過固定夾5011卡住，利用緊固螺母5012鎖緊；所述第二料盤502與第三料盤503與第一料盤501的結構和安裝方式完全相同。

本實用新型基于FDM技術的多噴頭全自動3D打印機的工作原理和工作流程是：

工作原理：通過Z方向將構建的CAD模型依據(jù)其色彩信息按照一定的工藝數(shù)據(jù)進行離散分層，并利用不同色彩層片所處位置的信息控制打印機工作臺104，使其切換移動于不同顏色的掃描頭之間。當完成模型某一色彩的打印，控制信息發(fā)出色彩轉換指令，該掃描頭終止打印并回至初始狀態(tài)，工作臺104沿Z方向下降一個層片的厚度后，繼續(xù)沿Y方向運行至指定顏色的掃描頭位置，然后裝有此顏色絲料的掃描頭移動至待繼續(xù)打印模型的起始位置進行該色彩區(qū)域的成型。

所述打印機的第一掃描頭101、第二掃描頭102和第三掃描頭103只有一個自由度，可沿Y方向噴絲打印，工作臺104有兩個自由度，可沿X方向水平運動和沿Z方向豎直運動。打印時，第一料盤501、第二料盤502和第三料盤503為三組掃描頭提供三種不同顏色的ABS絲，絲料由與各掃描頭相對應的噴頭加熱融化后，被擠壓出來。可根據(jù)建模信息所指定的某一顏色的掃描頭，按照模型的層片輪廓信息數(shù)據(jù)，沿Y方向噴絲走軌跡，而工作臺104在X向傳動機構201的驅動下沿X方向運動，完成了該層片的掃描填充。所述工作臺104在Z向傳動機構205的驅動下沿Z方向下降一個層片的厚度，選擇另一顏色掃描頭進行下一層片的打印，最后層層疊加堆積成所需彩色實體模型。其中在打印途中，第一掃描頭101、第二掃描頭102和第三掃描頭103可相互交替調換、實現(xiàn)了多彩色模型全自動打印的功效。

工作流程：控制系統(tǒng)對輸入的CAD模型進行重構建模，利用相關的算法信息對所建模型進行色彩劃分及層片信息處理，并將所得數(shù)據(jù)傳輸至打印機。當打印機接收到成型指令后，按照此模型色彩層所處位置的變化進行掃描頭的切換。打印時，以紅黃綠三種顏色為例，紅黃綠三種顏色的絲料分別通過第一料盤501、第二料盤502和第三料盤503被送入至第一掃描頭101、第二掃描頭102和第三掃描頭103中，經過與各掃描頭相對應的噴頭升溫，將其加熱融化成半熔融狀態(tài)。然后，工作臺104在Z向傳動機構205的驅動下，沿著Z方向由初始位置移動至距離第三掃描頭103只有一個打印層片的厚度，完成豎直方向位移后，所述工作臺104在X向傳動機構201的驅動下沿X方向水平移動至載有紅色絲料第一掃描頭101的位置，工作臺104停止運動。第一掃描頭101在第一Y向傳動機構202的驅動下，根據(jù)控制指令沿Y方向開始噴絲、走軌跡打印。與此同時，工作臺104根據(jù)所打印模型的信息沿X軸方向進行運動，與第一掃描頭101一起構成了X-Y平面打印運動系統(tǒng)。完成紅色層片的輪廓信息后，第一掃描頭101停止打印并回至起始位置，工作臺104沿豎直方向下降一個層片的厚度后，并通過X方向移動至載有黃色絲料第二掃描頭102的位置，所述第二掃描頭102在第二Y向傳動機構203的驅動下移動至待繼續(xù)打印模型的起始位置重復噴絲、走軌跡的動作，完成黃色層面的掃描填充。第二掃描頭102停止打印并回至起始位置，工作臺104在豎直方向下降一個層片的厚度后，并沿X方向移動至載有綠色絲料第三掃描頭103的位置，所述第三掃描頭103在第三Y向傳動機構204的驅動下移動至待繼續(xù)打印模型的起始位置重復噴絲、走軌跡的動作，完成綠色層面的掃描填充。重復上述步驟，最后將打印好的層片層層疊加堆積成所需實體模型。

本實用新型未述及之處適用于現(xiàn)有技術。