基于FDM技术的3D打印机的制作方法

本发明涉及一种3D打印设备，具体涉及一种基于FDM技术的3D打印机。

背景技术：

3D 打印机，即快速成形技术的一种机器，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。

现在主流的3D 打印技术主要包括四种：光固化成型（SLA），三维粉末粘接（3DP），选择性激光烧结（SLS），熔融沉积快速成型（FDM）。其中，基于光固化成型技术，三维粉末粘接技术和选择性激光烧结技术的3D 打印机虽然精度较高，适用材料也比较广泛，往往需要较大的功率，技术比较复杂，设备成本、维护成本和材料成本都很高，所以目前应用范围主要集中于高端制造领域。

熔融沉积快速成型（FDM）又称为熔丝沉积，它是将丝状热熔性材料加热融化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。热熔材料熔化后从喷头喷出，沉积在打印工作台面板或者前一层已固化的材料上，温度低于固化温度后开始固化，通过材料的层层堆积形成最终成品。

FDM 技术的优势在于制造简单，运行维护成本低廉，但是目前基于FDM 技术的3D 打印机普遍存在以下问题，（1）进丝力动力不强的缺陷，造成3D打印机进料不足，使打印精度大大降低，（2）运行封闭性不好，造成传感器温度易受外界环境干扰的问题，同时，由于保温性不好的原因，也会造成打印一些收缩率较高的材料时模型翘曲比较严重的现象，防尘做不好，会造成模型结构的不稳定，出现斑点式的瑕疵，（3）打印头加热过程中漏丝，造成3D打印机精度大大减小的，漏丝严重的时候，甚至会造成模型打印失败，而人工在高温打印头上清理，会造成不必要的危险。

综上所述，现有技术存在以下缺陷：现有的基于FDM 技术的3D打印机，密封效果较差，料盘为固定式的，料盘不可调节，不具备自动清洁的功能，打印头在打印过程中易漏丝，大大减小了3D打印的精度。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术问题而提供一种新型的基于FDM技术的3D打印机。

本发明的技术方案如下：基于FDM技术的3D打印机，包括箱体、工作台、传动机构、供电电源、打印机头及位于打印机头底端的打印喷嘴，所述工作台、传动机构及打印机头设置在所述箱体内；还包括：密封装置，包括铰连于所述箱体上的盖板，所述盖板可覆盖箱体的前部和顶部；所述箱体上设置有自动收线器，所述自动收线器上缠绕的钢丝线的一端固定在盖板上；供料装置，包括卷丝盘、耗材丝、丝架臂及铰链装置，耗材丝缠绕在卷丝盘中心；所述丝架臂端部呈90°弯折，并且，所述卷丝盘中心可旋转地套接于所述丝架臂端部；所述铰链装置包括固定部及自由部，其固定部固定连接于箱体后部，其自由部固定连接于所述丝架臂相对另一端；清洁装置，包括底座，所述底座一端固定连接于箱体侧部，所述底座的相对另一端设置有清洁部；所述清洁部包括壳体，位于所述壳体内的伸缩装置，该伸缩装置可伸出所述壳体顶部；所述壳体顶部设置有擦拭棉；所述擦拭棉底部与壳体上表面具有间隔，所述擦拭棉上表面略高于打印喷嘴底端，所述擦拭棉配合连接所述伸缩装置的顶部。

优选方案，所述箱体的顶部及前部形成一可视窗口，所述盖板为L型折弯透明盖板，所述盖板盖合在可视窗口上。

优选方案，所述盖板的折弯处呈弧面状。

优选方案，所述盖板的内面边缘位置均设置密封圈。

优选方案，所述的铰链装置为直角合页。

优选方案，所述壳体顶部固定连接一盖体，所述盖体中心开设通孔，所述伸缩装置包括设置于所述壳体内部底面中心的固定轴及套设于所述固定轴表面的滑动销，所述滑动销顶部伸出所述通孔，所述滑动销位于壳体内的部分的表面设置有阻挡环，所述固定轴外套设有压缩弹簧，所述压缩弹簧顶部与底部分别与所述阻挡环底面及壳体底面相抵触。

优选方案，所述底座与箱体侧部固定的一端设置有安装板。

优选方案，所述安装板呈矩形，所述底座垂直连接于所述安装板中部，所述安装板两端设置有安装孔。

优选方案，所述安装孔为长条孔。

优选方案，所述擦拭棉采用耐高温海绵。

本发明的有益效果为：使用上述方案的3D打印机，打印机在搬运或运输中，旋转卷丝盘使其与打印机表面相贴合能够较好的保护该打印机，并节省很多空间；在打印工作中，旋转卷丝盘使其与打印机表面呈90度，增强了进丝的力度，使3D打印机进料不足的问题得到很大程度的提升；3D打印机设置盖板，用于密封壳体，并用自动收线器与盖板连接，自动收线器设置死点，以固定盖板的开合角度，电源、原料架和步进电机等均设置在壳体外侧，能够节约设备的空间，从而具有更大的打印空间，本发明实现打印腔的全封闭，具有保温、降噪、防尘、节约设备空间的特点、具有良好的市场应用价值；可以自动实现喷嘴漏丝地有效清理，使3D打印机打印出来的产品精度大大提高。

附图说明

图1为本发明卷丝盘贴合箱体状态示意图；

图2为本发明卷丝盘与箱体垂直状态示意图；

图3为本发明密封装置结构示意图；

图4为本发明打印机结构示意图；

图5为本发明清洁装置结构示意图；

图6为本发明清洁装置结构剖面图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。

如图1至图6所示，本发明的基于FDM技术的3D打印机，包括箱体1、工作台10、传动机构2、供电电源、打印机头及位于打印机头底端的打印喷嘴301，所述工作台10、传动机构2及打印机头设置在所述箱体1内；还包括：密封装置，包括铰连于所述箱体1上的盖板4，所述盖板4可覆盖箱体1的前部和顶部；所述箱体1上设置有自动收线器5，所述自动收线器5上缠绕的钢丝线的一端固定在盖板4上；供料装置，包括卷丝盘6、耗材丝、丝架臂7及铰链装置13，耗材丝缠绕在卷丝盘6中心；所述丝架臂7端部呈90°弯折，并且，所述卷丝盘6中心可旋转地套接于所述丝架臂7端部；所述铰链装置13包括固定部及自由部，其固定部固定连接于箱体1后部，其自由部固定连接于所述丝架臂7相对另一端；清洁装置，包括底座8，所述底座8一端固定连接于箱体1侧部，所述底座8的相对另一端设置有一壳体9，所述壳体9顶部固定连接一盖体901，所述盖体901中心开设通孔，所述壳体9内包括设置于所述壳体9内部底面中心的固定轴902及套设于所述固定轴902表面的滑动销903，所述滑动销903顶部伸出所述通孔，所述滑动销903位于壳体9内的部分的表面设置有阻挡环904，所述固定轴902外套设有压缩弹簧905，所述压缩弹簧905顶部与底部分别与所述阻挡环904底面及壳体9底面相抵触；所述滑动销903顶端可拆卸地连接有擦拭棉906，例如，所述擦拭棉906可以粘合在所述滑动销903顶端，又如，所述擦拭棉906中心嵌设有底部开口的安装帽，所述安装帽内侧设置内螺纹，在所述滑动销903上部的侧面设置有外螺纹，所述擦拭棉906通过安装帽与所述滑动销903螺接，当所述擦拭棉906使用时间久而起不到清洁效果可更换新的继续使用。

所述自动收线器5固定于箱体1上，所述自动收线器5包括外壳，外壳内形成容腔，该容腔内设置卷簧，钢丝线缠绕在卷簧上，所述外壳设置出线口，钢丝线的一端从出线口伸出并固定在盖板4上，所述容腔内固定卷簧和自锁棘爪，所述卷簧和自锁棘爪分别设在卷筒内部的两侧，卷簧内端与主轴固定连接、外端与卷筒筒壁固定连接，自锁棘爪设在与主轴固定连接的固定座上，自锁棘爪与棘爪座之间设有回位弹簧，在与自锁棘爪尖端相对应的卷筒上设有弧形内齿，自锁棘爪尖端与弧形内齿相配合。

钢丝线拉出过程中，卷筒旋转，当棘爪遇到卷筒的弧形内齿时，松开手，棘爪挡住卷筒使得钢丝线保持锁止状态，不能回收，当需要回收时，往外拉一下钢丝线，使棘爪越过卷筒的弧形内齿，这时在内部卷簧的驱动下，钢丝线回收，从而对盖板4进行牵引。

所述箱体1的两侧分别设置腔室一和腔室二；所述腔室一内固定供电电源，所述腔室二内固定有控制部分，所述腔室一和腔室二外部通过PVC盖板覆盖；所述打印机头上包括养料管11和万向接头12，所述养料管11一端与万向接头12连接，另一端贯穿并固定于箱体1上；所述万向接头12设置为90度弧形，内部镶嵌聚四氟乙烯管，所述万向接头12底部设置环形槽，用于自由旋转；所述原料架固定于箱体1外侧，原料通过养料管11和万向接头12送入打印机头，打印机头连接排线的一端，排线的另一端贯穿箱体1并连接控制模块，进一步有助于避免排线与养料管11因长期高速打印而损伤。

打印机上设置进料管，进料管一端固定于箱体1背板上，一端与万向接头12相连，原料从进料管的一端进入通过万向接头12到进入打印机头，形成平等于打印底板的送料机构；打印机头选用排线出线方式，排线从机器的右侧或者背侧引出，所述排线为FPC/FFC排线，但不仅限于此；盖板4与箱体1铰接，可实现开合，盖板4覆盖箱体1的顶部和前部，形成封闭的容置腔，收线器固定于3D打印机的箱体1上，自动收线器5的钢丝线固定于盖板4上，在盖板4打开时，自动收线器5利用死点可以固定盖板4的打开角度，在盖板4合上时，自动收线器5可以将钢丝线收回，节省空间。

所述盖板4的内面边缘和箱体1接触的位置上均设置密封圈，所述密封圈的纵截面呈沙漏状；相较于普通密封圈，将其纵截面设置成沙漏状更能有效隔音及密封。

所述擦拭棉906底部与壳体9上表面具有间隔，该间隔为所述擦拭棉906可下降的高度，起到对擦拭棉906缓冲的作用，避免其受力较重而易破损；所述擦拭棉906上表面略高于打印喷嘴301底端，当打印喷嘴301移动至擦拭棉906顶部时，打印喷嘴301底端与擦拭棉906相接触，从而进行擦拭清洁。

上述方案的工作原理为，3D打印机的打印机构包括有横向滑杆及打印头，该打印头可在所述横向滑杆上左右平移，所述擦拭棉906通过底座8固定于打印机侧部且位于横向滑杆一端，当打印头移动到擦拭棉906顶部时，打印头底部的打印喷嘴301即与擦拭棉906相接触，从而进行擦拭清洁；所述滑动销903可在所述固定轴902上垂直移动，通过位于滑动销903底部的压缩弹簧905，可使擦拭棉906在接触到打印喷嘴301底端时受作用力下降，压缩弹簧905的弹力使擦拭棉906受向上的作用力，从而使起到对擦拭棉906缓冲的作用，避免其受力较重而易破损，而且使擦拭棉906与打印喷嘴301相互抵触进行更贴合的擦拭。

所述箱体1的顶部及前部形成一可视窗口，所述盖板4为L型折弯透明盖板4，所述盖板4盖合在可视窗口上。

所述盖板4的折弯处呈弧面状。

所述盖板4的内面边缘位置均设置密封圈。

所述的铰链装置13为直角合页。

所述壳体9顶部固定连接一盖体901，所述盖体901中心开设通孔，所述伸缩装置包括设置于所述壳体9内部底面中心的固定轴902及套设于所述固定轴902表面的滑动销903，所述滑动销903顶部伸出所述通孔，所述滑动销903位于壳体9内的部分的表面设置有阻挡环904，所述固定轴902外套设有压缩弹簧905，所述压缩弹簧905顶部与底部分别与所述阻挡环904底面及壳体9底面相抵触。

所述底座8与打印机侧部固定的一端设置有安装板801。

所述安装板801呈矩形，所述底座8垂直连接于所述安装板801中部，所述安装板801两端设置有安装孔，优选的，该安装孔为长条孔802。

所述底座8与打印机侧部固定的一端设置有安装板801，进一步，所述安装板801呈矩形，所述底座8垂直连接于所述安装板801中部，所述安装板801两端设置有长条孔802，该长条孔802垂直于所述安装板801底部，从而可根据使用情况来调节底座8的安装高度。

所述擦拭棉906采用耐高温海绵，进而避免其被高温的打印喷嘴301烫坏。

本发明的有益效果为：使用上述方案的3D打印机，打印机在搬运或运输中，旋转卷丝盘6使其与打印机表面相贴合能够较好的保护该打印机，并节省很多空间；在打印工作中，旋转卷丝盘6使其与打印机表面呈90度，增强了进丝的力度，使3D打印机进料不足的问题得到很大程度的提升；3D打印机设置盖板4，用于密封壳体9，并用自动收线器5与盖板4连接，自动收线器5设置死点，以固定盖板4的开合角度，电源、原料架和步进电机等均设置在箱体1外侧，能够节约设备的空间，从而具有更大的打印空间，本发明实现打印腔的全封闭，具有保温、降噪、防尘、节约设备空间的特点、具有良好的市场应用价值；可以自动实现喷嘴漏丝地有效清理，使3D打印机打印出来的产品精度大大提高。