一种3D打印机的制作方法

本实用新型涉及3D打印技术领域，尤其是一种3D打印机。

背景技术：

现有技术中，对于3D打印都是采用沿X轴、Y轴、Z轴三个方向的运动机构带动打印平台及打印喷嘴的移动，实现根据设定路径进行工件的打印。但是单个喷嘴的打印效率低下。而目前有采用多个喷嘴同时进行的3D打印机，如中国专利申请，专利申请号为：2016104073439的实用新型专利申请，其中在一个圆盘的连接件上设六个喷嘴，每个喷嘴可以沿半径方向移动，同时圆盘的连接件可以转动，当圆盘转动60°，即可完成对整个圆周的打印，但是在打印不规则的部件时，会出现有些喷嘴打印的量大，有些喷嘴打印的量小，造成部分喷嘴需要等待，效率虽然有所提升，但还是比较慢；另外，控制器需要控制的设备多，造成控制难度大，成本高；最重要的一点是，每个喷嘴在移动至圆盘连接件的中心时，喷嘴的中心无法到达中心，从而造成了打印的盲区，打印性能差。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种结构简单，能极大的提高打印效率的3D打印机。

为了达到上述目的，本实用新型所设计的一种3D打印机，它包括机架及设置在机架上沿三维空间中X轴方向往复运动的第一运动机构、沿Y轴方向往复运动的第二运动机构、沿Z轴方向往复运动的升降机构，还包括设置在机架上的控制器，所述的第二运动机构固定在机架的上端，整个第一运动机构设置在第二运动机构上，且第二运动机构带动第一运动机构沿Y轴方向往复运动，在机架上设置一根竖直方向的导向杆，在导向杆上滑动连接有打印平台，所述的打印平台与升降机构连接，升降机构带动打印平台在Z轴方向往复运动；在第一运动机构上设置有安装架，第一运动机构带动安装架在X轴方向往复运动；在安装架上设置有一个旋转机构，旋转机构的输出轴竖直向下，在旋转机构的输出轴上通过连接板固定有喷嘴安装板，在喷嘴安装板上安装有至少两个喷嘴，且其中一个喷嘴的中心线与旋转机构的输出轴的中心线重合；在喷嘴的出口一端设置有加热块，每个喷嘴穿过加热块且加热块与喷嘴之间能实现热量传递，在加热块上设置有加热装置，在机架上或者安装架上设置有送料电机，送料电机为对应的喷嘴供应打印原料。上述方案中控制器用于控制第一运动机构、第二运动机构、升降机构、送料电机、旋转机构等。同时第一运动机构、第二运动机构的运动方向可以相互交换，效果等同。

所述的旋转机构包括设置在安装架旋转电机和输出轴，输出轴竖直向下设置，在旋转电机的转轴上设置主动齿轮，在输出轴上设置从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮之间传动连接。上述方案中，通过第一运动机构、第二运动机构带动与输出轴的中心线重合的喷嘴作为主喷嘴进行打印，同时通过升降机构带动打印平台升降，主喷嘴侧边的一个喷嘴作为辅助喷嘴，其余喷嘴为第三喷嘴；在打印工件壁时，主喷嘴和辅助喷嘴同时打印工件壁，第一运动机构和第二运动机构带动主喷嘴沿设定路线打印，而辅助喷嘴在第一运动机构、第二运动机构带动下并通过旋转机构溅起旋转一定角度实现辅助喷嘴打印的工件壁与主喷嘴打印的工件壁始终贴合；打印支撑材料和填充材料时，在旋转机构的转动下，使主喷嘴、辅助喷嘴、第三喷嘴在与运动方向相垂直的竖直平面内的投影间的间隔相同，主喷嘴、辅助喷嘴及第三喷嘴同时打印。通过上述机构的设计及打印的方式，能实现两个喷嘴同时打印工件壁，打印一次即可完成两次的壁厚，提高了打印效率。另外在打印支撑材料、填充材料时效率更高。同时每个喷嘴打印的粗细度可降低，提高打印精度。

在喷嘴安装板上设置有四个喷嘴，其中一个喷嘴的中心线与输出轴的中心线重合，四个喷嘴在某一竖直平面内的投影之间的间距相同。该结构能更好的实现对支撑材料及填充材料的打印，使得支撑材料及填充材料的打印更加均匀。

四个喷嘴沿一条直线间隔设置或者四个喷嘴呈边长相同的菱形设置。根据实际情况选择即可，可控制各个喷嘴之间的间隙。

所述的输出轴为中空结构，送料电机输送的打印原料穿过输出轴后送入喷嘴。

作为优化，在旋转机构输出轴上的喷嘴安装板上设置两个喷嘴，其中一个喷嘴的中心线与旋转机构的输出轴的中心线重合；在安装架上或者输出轴上设置有一个或多个第二旋转机构，第二旋转机构上分别连接一个用于安装喷嘴的连接杆，在连接杆的端部设置一个喷嘴，所有的喷嘴的出料点处于同一水平内或者部分喷嘴的出料点之间的高度差为打印一层材料的厚度。该结构的设计，能实现多个喷嘴同时打印工件壁，通过各个第二旋转机构的角度变化，实现各个喷嘴打印的工件壁始终与主喷嘴打印的工件壁形状一致，且逐层贴合，一次性打印的壁厚得到增加，极大的提高了打印效率。

作为优化，在喷嘴安装板上安装有两个喷嘴，且其中一个喷嘴的中心线与旋转机构的输出轴的中心线重合；两个喷嘴的出料点的高度差为打印一层材料的厚度。该结构的设计，能在打印时多个喷嘴在Z轴方向一次性打印多层，也能提高打印效率。

一种使用上述3D打印机的打印方法，通过第一运动机构、第二运动机构带动与输出轴的中心线重合的喷嘴作为主喷嘴进行打印，同时通过升降机构带动打印平台升降，主喷嘴侧边的一个喷嘴作为辅助喷嘴，其余喷嘴为第三喷嘴；在打印工件壁时，主喷嘴和辅助喷嘴同时打印工件壁，第一运动机构和第二运动机构带动主喷嘴沿设定路线打印，而辅助喷嘴在第一运动机构、第二运动机构带动下并通过旋转机构旋转一定角度实现辅助喷嘴打印的工件壁与主喷嘴打印的工件壁始终贴合；打印支撑材料和填充材料时，在旋转机构的转动下，使主喷嘴、辅助喷嘴、第三喷嘴在与运动方向相垂直的竖直平面内的投影间的间隔相同，主喷嘴、辅助喷嘴及第三喷嘴同时打印。

本实用新型所得到的一种3D打印机，通过主喷嘴与输出轴的中心线重合，并利用选机构带动辅助喷嘴转动，使得辅助喷嘴打印的工件壁与在该位置处主喷嘴打印的工件壁之间贴合，一次打印壁厚加倍且精度不变，极大的提高了打印效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的旋转机构与喷嘴连接处的结构示意图；

图3为本实用新型实施例2的喷嘴设置示意图；

图4为本实用新型实施例3的旋转机构与喷嘴连接处的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本实用新型作进一步的描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例描述的一种3D打印机，它包括机架1及设置在机架1上沿三维空间中X轴方向往复运动的第一运动机构2、沿Y轴方向往复运动的第二运动机构3、沿Z轴方向往复运动的升降机构4，还包括设置在机架1上的控制器，所述的第二运动机构3固定在机架1的上端，整个第一运动机构2设置在第二运动机构3上，且第二运动机构3带动第一运动机构2沿Y轴方向往复运动，在机架1上设置一根竖直方向的导向杆5，在导向杆5上滑动连接有打印平台6，所述的打印平台6与升降机构4连接，升降机构4带动打印平台6在Z轴方向往复运动；在第一运动机构2上设置有安装架13，第一运动机构2带动安装架13在X轴方向往复运动；在安装架13上设置有一个旋转机构7，旋转机构7的输出轴8竖直向下，在旋转机构7的输出轴8上通过连接板固定有喷嘴安装板9，在喷嘴安装板9上安装有两个喷嘴10，且其中一个喷嘴10的中心线与旋转机构7的输出轴8的中心线重合；在喷嘴10的出口一端设置有加热块12，每个喷嘴10穿过加热块12且加热块12与喷嘴10之间能实现热量传递，在加热块12上设置有加热装置11，在机架1上或者安装架13上设置有送料电机17，送料电机17为对应的喷嘴10供应打印原料。

所述的旋转机构7包括设置在安装架13旋转电机14和输出轴8，输出轴8竖直向下设置，在旋转电机14的转轴上设置主动齿轮16，在输出轴8上设置从动齿轮15，主动齿轮16与从动齿轮15之间传动连接。

实施例2：

如图1、图2、图3所示，本实施例描述的一种3D打印机，它包括机架1及设置在机架1上沿三维空间中X轴方向往复运动的第一运动机构2、沿Y轴方向往复运动的第二运动机构3、沿Z轴方向往复运动的升降机构4，还包括设置在机架1上的控制器，所述的第二运动机构3固定在机架1的上端，整个第一运动机构2设置在第二运动机构3上，且第二运动机构3带动第一运动机构2沿Y轴方向往复运动，在机架1上设置一根竖直方向的导向杆5，在导向杆5上滑动连接有打印平台6，所述的打印平台6与升降机构4连接，升降机构4带动打印平台6在Z轴方向往复运动；在第一运动机构2上设置有安装架13，第一运动机构2带动安装架13在X轴方向往复运动；在安装架13上设置有一个旋转机构7，旋转机构7的输出轴8竖直向下，在旋转机构7的输出轴8上通过连接板固定有喷嘴安装板9，在喷嘴安装板9上安装四个喷嘴10，且其中一个喷嘴10的中心线与旋转机构7的输出轴8的中心线重合；在喷嘴10的出口一端设置有加热块12，每个喷嘴10穿过加热块12且加热块12与喷嘴10之间能实现热量传递，在加热块12上设置有加热装置11，在机架1上设置有送料电机17，送料电机17为对应的喷嘴10供应打印原料。

所述的旋转机构7包括设置在安装架13旋转电机14和输出轴8，输出轴8竖直向下设置，在旋转电机14的转轴上设置主动齿轮16，在输出轴8上设置从动齿轮15，主动齿轮16与从动齿轮15之间传动连接。

在喷嘴安装板9上设置有四个喷嘴10，其中一个喷嘴10的中心线与输出轴8的中心线重合，四个喷嘴10在某一竖直平面内的投影之间的间距相同。四个喷嘴10呈边长相同的菱形设置。

实施例3：

本实施例描述的一种3D打印机，它包括机架1及设置在机架1上沿三维空间中X轴方向往复运动的第一运动机构2、沿Y轴方向往复运动的第二运动机构3、沿Z轴方向往复运动的升降机构4，还包括设置在机架1上的控制器，所述的第二运动机构3固定在机架1的上端，整个第一运动机构2设置在第二运动机构3上，且第二运动机构3带动第一运动机构2沿Y轴方向往复运动，在机架1上设置一根竖直方向的导向杆5，在导向杆5上滑动连接有打印平台6，所述的打印平台6与升降机构4连接，升降机构4带动打印平台6在Z轴方向往复运动；在第一运动机构2上设置有安装架13，第一运动机构2带动安装架13在X轴方向往复运动；在安装架13上设置有一个旋转机构7，旋转机构7的输出轴8竖直向下，在旋转机构7的输出轴8上通过连接板固定有喷嘴安装板9，在喷嘴安装板9上安装两个喷嘴10，且其中一个喷嘴10的中心线与旋转机构7的输出轴8的中心线重合；在喷嘴10的出口一端设置有加热块12，每个喷嘴10穿过加热块12且加热块12与喷嘴10之间能实现热量传递，在加热块12上设置有加热装置11，在机架1上或者安装架13上设置有送料电机17，送料电机17为对应的喷嘴10供应打印原料。

所述的旋转机构7包括设置在安装架13旋转电机14和输出轴8，输出轴8竖直向下设置，在旋转电机14的转轴上设置主动齿轮16，在输出轴8上设置从动齿轮15，主动齿轮16与从动齿轮15之间传动连接。

在喷嘴安装板9上设置有两个喷嘴10，其中一个喷嘴10的中心线与输出轴8的中心线重合，四个喷嘴10在某一竖直平面内的投影之间的间距相同。

如图4所示，在旋转机构7输出轴8上的喷嘴安装板9上设置两个喷嘴10，其中一个喷嘴10的中心线与旋转机构7的输出轴8的中心线重合；在输出轴8上设置有一个第二旋转机构18，第二旋转机构18上分别连接一个用于安装喷嘴10的连接杆，在连接杆的端部设置一个喷嘴10，所有的喷嘴10的出料点处于同一水平内。

实施例4：

本实施例描述的一种3D打印机，它包括机架1及设置在机架1上沿三维空间中X轴方向往复运动的第一运动机构2、沿Y轴方向往复运动的第二运动机构3、沿Z轴方向往复运动的升降机构4，还包括设置在机架1上的控制器，所述的第二运动机构3固定在机架1的上端，整个第一运动机构2设置在第二运动机构3上，且第二运动机构3带动第一运动机构2沿Y轴方向往复运动，在机架1上设置一根竖直方向的导向杆5，在导向杆5上滑动连接有打印平台6，所述的打印平台6与升降机构4连接，升降机构4带动打印平台6在Z轴方向往复运动；在第一运动机构2上设置有安装架13，第一运动机构2带动安装架13在X轴方向往复运动；在安装架13上设置有一个旋转机构7，旋转机构7的输出轴8竖直向下，在旋转机构7的输出轴8上通过连接板固定有喷嘴安装板9，在喷嘴安装板9上安装两个喷嘴10，且其中一个喷嘴10的中心线与旋转机构7的输出轴8的中心线重合；在喷嘴10的出口一端设置有加热块12，每个喷嘴10穿过加热块12且加热块12与喷嘴10之间能实现热量传递，在加热块12上设置有加热装置11，在机架1上或者安装架13上设置有送料电机17，送料电机17为对应的喷嘴10供应打印原料。

所述的旋转机构7包括设置在安装架13旋转电机14和输出轴8，输出轴8竖直向下设置，在旋转电机14的转轴上设置主动齿轮16，在输出轴8上设置从动齿轮15，主动齿轮16与从动齿轮15之间传动连接。

在喷嘴安装板9上设置有两个喷嘴10，其中一个喷嘴10的中心线与输出轴8的中心线重合，四个喷嘴10在某一竖直平面内的投影之间的间距相同。四个喷嘴10呈边长相同的菱形设置。

在旋转机构7输出轴8上的喷嘴安装板9上设置两个喷嘴10，其中一个喷嘴10的中心线与旋转机构7的输出轴8的中心线重合；在输出轴8上设置有一个第二旋转机构18，第二旋转机构18上分别连接一个用于安装喷嘴10的连接杆，在连接杆的端部设置一个喷嘴10，部分喷嘴10的出料点之间的高度差为打印一层材料的厚度。

实施例5：

本实施例描述的一种3D打印机，它包括机架1及设置在机架1上沿三维空间中X轴方向往复运动的第一运动机构2、沿Y轴方向往复运动的第二运动机构3、沿Z轴方向往复运动的升降机构4，还包括设置在机架1上的控制器，所述的第二运动机构3固定在机架1的上端，整个第一运动机构2设置在第二运动机构3上，且第二运动机构3带动第一运动机构2沿Y轴方向往复运动，在机架1上设置一根竖直方向的导向杆5，在导向杆5上滑动连接有打印平台6，所述的打印平台6与升降机构4连接，升降机构4带动打印平台6在Z轴方向往复运动；在第一运动机构2上设置有安装架13，第一运动机构2带动安装架13在X轴方向往复运动；在安装架13上设置有一个旋转机构7，旋转机构7的输出轴8竖直向下，在旋转机构7的输出轴8上通过连接板固定有喷嘴安装板9，在喷嘴安装板9上安装有两个喷嘴10，且其中一个喷嘴10的中心线与旋转机构7的输出轴8的中心线重合；在喷嘴10的出口一端设置有加热块12，每个喷嘴10穿过加热块12且加热块12与喷嘴10之间能实现热量传递，在加热块12上设置有加热装置11，在机架1上或者安装架13上设置有送料电机17，送料电机17为对应的喷嘴10供应打印原料。

所述的旋转机构7包括设置在安装架13旋转电机14和输出轴8，输出轴8竖直向下设置，在旋转电机14的转轴上设置主动齿轮16，在输出轴8上设置从动齿轮15，主动齿轮16与从动齿轮15之间传动连接。

在喷嘴安装板9上安装有两个喷嘴10，且其中一个喷嘴10的中心线与旋转机构7的输出轴8的中心线重合；两个喷嘴10的出料点的高度差为打印一层材料的厚度。

实施例6：

本实施例描述的一种使用实施例2中的3D打印机的打印方法，通过第一运动机构2、第二运动机构3带动与输出轴8的中心线重合的喷嘴10作为主喷嘴10-1进行打印，同时通过升降机构4带动打印平台6升降，主喷嘴10-1侧边的一个喷嘴10作为辅助喷嘴10-2，其余喷嘴10为第三喷嘴10-3；在打印工件壁时，主喷嘴10-1和辅助喷嘴10-2同时打印工件壁，第一运动机构2和第二运动机构3带动主喷嘴10-1沿设定路线打印，而辅助喷嘴10-2在第一运动机构2、第二运动机构3带动下并通过旋转机构7旋转一定角度实现辅助喷嘴10-2打印的工件壁与主喷嘴10-1打印的工件壁始终贴合；打印支撑材料和填充材料时，在旋转机构7的转动下，使主喷嘴10-1、辅助喷嘴10-2、第三喷嘴10-3在与运动方向相垂直的竖直平面内的投影间的间隔相同，主喷嘴10-1、辅助喷嘴10-2及第三喷嘴10-3同时打印。