一种多彩熔融型3D打印机的制作方法

本发明涉及3d打印机领域，特指一种多彩熔融型3d打印机。

背景技术：

基于熔融沉积式(fuseddepositionmodeling，以下简称fdm)的3d打印技术最早出现在上世纪80年代，其工作原理是通过逐层增加材料来生成3d实体，在进行3d打印时，首先由计算机通过设计、扫描等方式得到待打印物体的三维模型，再通过电脑辅助设计技术沿某个方向完成一系列的数字切片，并将这些切片的信息传送到3d打印机上，由计算机根据数字切片生成机器指令，3d打印机根据该机器指令打印出薄型层面，并将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型，形成三维立体实物，最终完成3d打印。

目前fdm3d打印机都仅限于单色打印，虽然通过更换打印材料可以实现多色打印；但过程非常复杂、耗时，需要有经验的3d操作工才能完成，且打印的表面质量会由于中间停顿，留下接痕，影响打印质量；因此，市场上也出现了彩色3d打印机，如现有技术201611164065.5中公开了一种多彩色一体成形3d打印机，包括打印机框架、原料架、喷头供料模块、抓手机构，原料架固定在打印机框架上，喷头供料模块卡在原料架上，顶部抓手机构通过导轨可以水平方向，竖直方向自由滑动，抓手机构抓取不同喷头供料模块；喷头供料模块由原料、卡丝装置、伸缩装置、加热装置、卷丝装置、喷嘴组成；现有技术虽然可以打印多色彩的产品，但每个喷头供料装置只能提供一种颜色的材料，导致需要的颜色越多，喷头供料装置的个数也要对应增加，从而大大增加了制造成本；且每个喷头都有各自的加热装置，工作时才进行加热，导致中间会出现停顿，严重影响打印效率，更进一步会在打印件上产生接痕，影响表面质量；并且抓手机构每次将所需颜色的喷头移动到要打印的位置，不仅程序设计上比较麻烦，且其运动误差会逐渐积累到打印件上，造成错位等严重的质量问题。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种多彩熔融型3d打印机。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多彩熔融型3d打印机，包含截面呈多边形的壳体、设置在壳体正面上的封闭门、水平设置在壳体内底部的工作台、设置在壳体内且位于工作台上方的多彩喷头组件、设置在壳体内侧壁上用于驱动多彩喷头组件三维移动的移动机构、多个设置在壳体外侧面上给多彩喷头组件提供打印材料的供料机构、控制上述机构工作的控制器；所述多彩喷头组件包括呈环形的基座、设置在基座中部的加热装置、分别设置在基座上呈圆周均匀放置且与供料机构个数相同的喷头存放孔、从上到下贯穿加热装置中部的喷头打印孔、分别放置在喷头存放孔内且打印材料颜色不同的喷头、设置在壳体内顶部用于抓取喷头置于喷头存放孔或喷头打印孔内的机械手；所述加热装置内还设置有用于吸住喷头的电磁铁。

优选的，所述基座上缠绕有一圈预热线圈。

优选的，所述机械手包括设置在壳体内顶部的驱动电机、与喷头打印孔同轴放置且上端与驱动电机输出端固定连接的电动伸缩杆、水平放置且一端与电动伸缩杆下端固定连接的连接杆、设置在连接杆另一端下方的换料电机、竖直放置且上端与换料电机输出端固定连接的驱动杆、沿喷头打印孔径向放置且中部与驱动杆下端固定连接的双向滑台、分别设置在双向滑台输出端上且朝外放置的电动夹爪。

优选的，所述移动机构包括三根竖直设置在壳体内侧壁上且圆周均匀放置的直线伺服模组、三根两端分别与直线伺服模组输出端和基座边缘铰链连接的驱动杆。

优选的，所述封闭门由透明材料制成。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明设置有多种打印材料颜色不同的喷头，能根据需要的颜色通过机械手自动进行切换，打印出多种颜色的3d打印件，提高自动化程度和生产效率，改善表面质量；

2、本发明当基座上的喷头每次被机械手抓取到喷头打印孔内后，由于喷头打印孔位于加热装置的中部，再加上电磁铁固定，不仅能使喷头受热更加均匀，且能提高位置精度；

3、本发明通过预热线圈能对基座上的喷头进行预热，使其温度略低于打印材料的熔点，在喷头进行切换后利用加热装置能立刻融化，不需要等待，提高生产效率，改善打印质量。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

附图1为本发明所述的多彩熔融型3d打印机的主视图；

附图2为图1中a-a处的放大剖视图；

附图3为本发明所述的多彩熔融型3d打印机中多彩喷头组件的局部结构图；

附图4为本发明所述的多彩熔融型3d打印机中控制器的框架图。

其中：1、壳体；2、移动机构；21、直线伺服模组；22、驱动杆；3、封闭门；4、供料机构；5、多彩喷头组件；51、预热线圈；52、电磁铁；53、机械手；531、驱动电机；532、电动伸缩杆；533、连接杆；534、换料电机；535、换料杆；536、电动双向滑台；537、电动夹爪；54、加热装置；55、喷头存放孔；56、基座；57、喷头；6、控制器；7、工作台。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

附图1-4为本发明所述的多彩熔融型3d打印机，包含截面呈多边形的壳体1、设置在壳体1正面上的封闭门3、水平设置在壳体1内底部的工作台9、设置在壳体1内且位于工作台9上方的多彩喷头组件5、设置在壳体1内侧壁上用于驱动多彩喷头组件5三维移动的移动机构2、多个设置在壳体1外侧面上给多彩喷头组件5提供打印材料的供料机构4、控制上述机构工作的控制器6；所述多彩喷头组件5包括呈环形的基座56、设置在基座56中部的加热装置54、分别设置在基座56上呈圆周均匀放置且与供料机构4个数相同的喷头存放孔55、从上到下贯穿加热装置54的喷头打印孔、分别放置在喷头存放孔55内且打印材料颜色不同的喷头57、设置在壳体1内顶部用于抓取喷头57置于喷头存放孔55或喷头打印孔内的机械手53；所述加热装置54内还设置有用于吸住喷头57的电磁铁52；所述基座56上缠绕有一圈预热线圈51；所述移动机构2包括三根竖直设置在壳体1内侧壁上且圆周均匀放置的直线伺服模组21、三根两端分别与直线伺服模组21输出端和基座56边缘铰链连接的驱动杆22；工作时，通过电脑将程序输入控制器6，通过单片机控制，预热线圈51先进行预热，机械手53再抓取所需颜色的喷头57置于加热装置54上的喷头打印孔内，接着通过电磁铁52进行固定，然后利用加热装置54对喷头57加热，使打印材料立刻融化，最后通过移动机构2驱动多彩喷头组件5在工作台9上进行打印；当打印过程中需要更换打印材料颜色时，移动机构2先驱动多彩喷头组件5暂停，电磁铁52断电再松开打印喷头57，接着通过机械手53将加热装置54上的喷头57取下置于基座56上空的喷头存放孔55内，然后在从基座56上抓取所需颜色的喷头57置于加热装置54上的喷头打印孔内，依次循环工作，直至完成打印。

进一步，所述机械手53包括设置在壳体1内顶部的驱动电机531、与喷头打印孔同轴放置且上端与驱动电机531输出端固定连接的电动伸缩杆532、水平放置且一端与电动伸缩杆532下端固定连接的连接杆533、设置在连接杆533另一端下方的换料电机534、竖直放置且上端与换料电机534输出端固定连接的换料杆535、沿喷头打印孔径向放置且中部与换料杆535下端固定连接的电动双向滑台536、分别设置在双向滑台输出端上且朝外放置的电动夹爪537；所述连接杆533的长度为喷头存放孔与喷头打印孔之间间距的一半；工作时：通过单片机控制，驱动电机531先驱动电动伸缩杆532沿竖直方向转动，通过连接杆533带动换料杆535绕着喷头打印孔做圆周运动，直到转动到所需颜色的喷头上方，然后驱动电机531暂定，接着通过电动伸缩杆532驱动电动双向滑台536向下运动，并置于基座56和加热装置54上的喷头之间，然后电动双向滑台536驱动两侧的输出端分别带动电动夹爪537朝基座56和加热装置54上的喷头伸去，接着同时驱动两个电动夹爪537分别夹住基座56和加热装置54上的喷头，并同时缩回，然后电动伸缩杆532驱动电动双向滑台536向上运动，使得喷头分别与基座56和加热装置54脱离，然后换料电机534驱动换料杆535转动180度，最后在通过电动伸缩杆532驱动电动双向滑台536向下运动，使喷头分别插入基座56和加热装置54内完成换料，接着电动伸缩杆532驱动电动双向滑台536向上运动，回到初始位置；由于设置有两个电动夹爪537，可同时抓取加热装置54和基座56上的喷头57进行更换，大大提高了生产效率。

进一步，所述封闭门3由透明材料制成，便于观察打印机内的打印情况，避免喷头57空打。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明设置有多种打印材料颜色不同的喷头，能根据需要的颜色通过机械手自动进行切换，打印出多种颜色的3d打印件，提高自动化程度和生产效率，改善表面质量；

2、本发明当基座上的喷头每次被机械手抓取到喷头打印孔内后，由于喷头打印孔位于加热装置的中部，再加上电磁铁固定，不仅能使喷头受热更加均匀，且能提高位置精度；

3、本发明通过预热线圈能对基座上的喷头进行预热，使其温度略低于打印材料的熔点，在喷头进行切换后利用加热装置能立刻融化，不需要等待，提高生产效率，改善打印质量。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。