一种3D打印机的多头打印机构的制作方法

本发明涉及3d打印领域，尤其涉及一种3d打印机的多头打印机构。

背景技术：

3d打印机又称三维打印机，即快速成形技术的一种机器，它是一种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，是一种累积制造技术，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体，其基本原理是通过把数据和原料放进3d打印机中，机器会按照程序把产品一层层打印出来，而打印出的产品，并可以即时使用。3d打印机过去常在模具制造、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，可用于珠宝，鞋类，工业设计，建筑，工程和施工(aec)，汽车，航空航天，牙科和医疗产业，教育，地理信息系统，土木工程，和许多其他领域。

由于目前3d打印机的速度还不是很快，因此在使用3d打印机打印较大的物件时，往往需要几个小时，甚至十几个小时的时间。在打印较大物体且保证大比例的填充的条件下，这个时间可能还要更长。此外，我们在打印的时候还发现一个比较严重的问题，那就是打印的物体容易变形，不能够使用。因此，我们需要对此进行改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种3d打印机的多头打印机构，本发明采用三个口径不同的打印头，不可以提高打印机的打印效率，而且可以防止打印变形。打印的时候使用挤出口径较小的打印头打印物体的轮廓，保证打印物体的轮廓精细光滑，轮廓内部填充则使用挤出口径稍大的打印头打印，以提高打印速度，轮廓外部的支撑则使用挤出口径较大的打印头打印，不仅可以提高打印速度，而且可以支撑打印物体的轮廓，防止变形，大大提升打印效率，同时不影响物体的打印精度，尤其对于打印大型物体和倾斜物体，效果更加明显。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种3d打印机的多头打印机构，包括与3d打印机的运动轨迹连接的固定滑块以及设置在固定滑块上的温控打印头，所述温控打印头包括控制器以及与控制器连接的打印头，所述打印头包括并排设置在固定滑块上的第一打印头、第二打印头和第三打印头；所述第一打印头、第二打印头和第三打印头各设置有连接控制器的加热线圈和温度传感器；所述第一打印头包括连接加热线圈和温度传感器的第一加热块以及设置在第一加热块上的第一喷嘴和第一喉管；所述第二打印头包括连接加热线圈和温度传感器的第二加热块以及设置在第二加热块上的第二喷嘴和第二喉管；所述第三打印头包括连接加热线圈和温度传感器的第三加热块以及设置在第三加热块上的第三喷嘴和第三喉管；所述第三喷嘴的口径大于第二喷嘴的口径，所述第二喷嘴的口径大于第一喷嘴的口径。采用此技术方案，第一打印头为精细打印头，用于打印物体每一层截面的轮廓；所述第二打印头为填充打印头，用于快速打印填充物体每一层轮廓内的截面；所述第三打印头为支撑打印头，用于高速打印支撑物体每一层截面的轮廓。

作为优选，所述第一喷嘴的挤出口径设置为0.2-0.6mm；所述第二喷嘴的挤出口径为1-2mm，所述第三喷嘴的挤出口径为2-5mm。采用此技术方案，有助于提高打印速度，减少打印时间。

作为优选，所述第一喷嘴的口径设置为圆形，其口径设置在0.4mm；所述第二喷嘴的口径设置为圆形或方形，其最小口径设置在1.2mm；所述第三喷嘴的口径设置为圆形或方形或菱形，其最小口径设置在2mm。采用此技术方案，有助于提高打印速度，减少打印时间。

作为优选，所述第一加热块、第二加热块和第三加加热块各设置有喷嘴安装孔和喉管安装孔，所述喉管安装孔与喷嘴安装孔连接；所述加热线圈设置为环形的加热圈，所述环形加热圈设置于喷嘴安装孔的四周。采用此技术方案，环形加热圈不仅有助于喷嘴的加热，而且加热均匀、速度快、节省时间。

作为优选，所述第一喉管、第二喉管和第三喉管的一侧与固定滑块连接，另一侧分别通过第一加热块、第二加热块和第三加热块与第一喷嘴、第二喷嘴和第三喷嘴连接。

作为优选，所述第一喉管、第二喉管和第三喉管的外侧各设置有散热座，所述散热座上设置有若干个散热片，若干所述散热片与散热器连接，所述散热器与控制器连接；所述散热片的厚度设置为由厚到薄，其薄的一侧与散热器连接。采用此技术方案，利用散热器和散热片给喉管降温，减少喉管因高温而导致内部的打印耗材提前融化；其中，散热片与散热片之间的缝隙逐渐减小，使得散热器所吹的风能够通过缝隙吹送到散热片的表面，从而有助于快速降温。

作为优选，所述固定滑块上分别设置有连接第一打印头、第二打印头和第三打印头的进料机构，所述进料机构包括设置在进料槽一侧的从动轮以及设置在进料槽另一侧的驱动轮，所述驱动轮与驱动电机的连接，所述驱动电机与控制器连接。采用此技术方案，将打印耗材从进料槽中插入到从动轮和驱动轮之间，然后再插入到喉管中；在实际使用时，由控制器控制各个驱动电机的转速，驱动电机转动时带动连接的驱动轮，使驱动轮和从动轮之间的耗材往喉管中移动；其中，驱动轮和从动轮上设置有连接耗材的定位槽，定位槽中设置有连接耗材的橡胶圈。

作为优选，所述控制器包括控制电路板以及设置在控制电路板上的微处理器，所述微处理器通过控制电路板与电源、加热线圈、温度传感器、散热器和进料机构连接。采用此技术方案，温度传感器用于将各个打印头的温度实时发送给控制器；加热线圈用于对各个打印头内的耗材进行加热；散热器用于对喉管进行散热；控制器用于接收各个打印头上的温度信号，并将接收的温度信号跟内部设定的温度信号进行比对，当其中一个打印头的温度信号高于内部设置的温度信号时，控制其强度信号高的打印头上的加热线圈的电流或断电，使其打印头的温度降；进料机构由控制器内设定的耗材型号以及参数控制其各个打印头的进料速度。

作为优选，所述微处理器设置有控制系统，所述控制系统用于接收第一打印头、第二打印头和第三打印头上的温度传感器的温度信号，并将接收的温度信号与内部设定的温度信号进行比对，当其中一个打印头上的温度信号超过内部设定的温度信号时，由控制系统控制其打印头上的加热线圈的电流减少或断电，使其打印头的加热块温度降低。

作为优选，所述3d打印机包括机架以及设置在机架上的打印平台、给料机构和三轴运动机构；所述三轴运动机构包括连接固定滑块的x轴运动机构和y轴运动机构以及与打印平台连接的z轴运动机构。采用此技术方案，z轴运动机构驱动打印平台上下移动；x轴运动机构和y轴运动机构驱动固定滑块前后左右移动。

本发明的有益效果是：本发明采用三个口径不同的打印头，不可以提高打印机的打印效率，而且可以防止打印变形。打印的时候使用挤出口径较小的打印头打印物体的轮廓，保证打印物体的轮廓精细光滑，轮廓内部填充则使用挤出口径稍大的打印头打印，以提高打印速度，轮廓外部的支撑则使用挤出口径较大的打印头打印，不仅可以提高打印速度，而且可以支撑打印物体的轮廓，防止变形，大大提升打印效率，同时不影响物体的打印精度，尤其对于打印大型物体和倾斜物体，效果更加明显。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明涉及的3d打印机结构示意图；

图2为本发明涉及的打印头结构示意图；

图3为本发明涉及的打印头侧边示意图；

图4为本发明涉及的电路连接示意图；

图5为本发明涉及的打印物体结构示意图一；

图6为本发明涉及的打印物体结构示意图二。

图中标号说明：1、3d打印机，2、固定滑块，3、第一打印头，4第二打印头，5、第三打印头，6、加热线圈，7、温度传感器，8、散热座，9、散热器，10、进料机构，11、耗材，12、轮廓，13、填充料，14、支撑料，101、进料槽，102、从动轮，103、驱动轮，201、温控打印头，301、第一加热块，302、第一喷嘴，303、第一喉管，401、第二加热块，402、第二喷嘴，403、第二喉管，501、第三加热块，502、第三喷嘴，503、第三喉管，111、机架，112、打印平台，113、给料机构，114、三轴运动机构，1141、x轴运动机构，1142、y轴运动机构，1143、z轴运动机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

参照图1至图6所示，一种3d打印机的多头打印机构，包括与3d打印机1的运动轨迹连接的固定滑块2以及设置在固定滑块2上的温控打印头201，所述温控打印头201包括控制器以及与控制器连接的打印头，所述打印头包括并排设置在固定滑块2上的第一打印头3、第二打印头4和第三打印头5；所述第一打印头3、第二打印头4和第三打印头5各设置有连接控制器的加热线圈6和温度传感器7；所述第一打印头3包括连接加热线圈6和温度传感器7的第一加热块301以及设置在第一加热块301上的第一喷嘴302和第一喉管303；所述第二打印头4包括连接加热线圈6和温度传感器7的第二加热块401以及设置在第二加热块401上的第二喷嘴402和第二喉管403；所述第三打印头5包括连接加热线圈6和温度传感器7的第三加热块501以及设置在第三加热块501上的第三喷嘴502和第三喉管503；所述第三喷嘴502的口径大于第二喷嘴402的口径，所述第二喷嘴402的口径大于第一喷嘴302的口径。采用此技术方案，第一打印头3为精细打印头，用于打印物体每一层截面的轮廓（包括顶层和底层）；所述第二打印头4为填充打印头，用于快速打印填充物体每一层轮廓内的截面；所述第三打印头5为支撑打印头，用于高速打印支撑物体每一层截面的轮廓。其中，第一喷嘴302的中心距离第二喷嘴402的中心设置为15mm，第二喷嘴402的中心距离第三喷嘴502的中心设置为15mm。第一喷嘴302、第二喷嘴402和第三喷嘴502的使用时可由电脑软件设定补偿的距离。

作为优选，所述第一喷嘴302的挤出口径设置为0.2-0.6mm；所述第二喷嘴402的挤出口径为1-2mm，所述第三喷嘴502的挤出口径为2-5mm。采用此技术方案，有助于提高打印速度，减少打印时间。其中，第一喷嘴302、第二喷嘴402和第三喷嘴502也可以根据需要选用口径合适的市场常用外购件装配使用。

作为优选，所述第一喷嘴302的口径设置为圆形，其口径设置在0.4mm；所述第二喷嘴402的口径设置为圆形或方形，其最小口径设置在1.2mm；所述第三喷嘴502的口径设置为圆形或方形或菱形，其最小口径设置在2mm。采用此技术方案，有助于提高打印速度，减少打印时间。

作为优选，所述第一加热块301、第二加热块401和第三加加热块501各设置有喷嘴安装孔和喉管安装孔，所述喉管安装孔与喷嘴安装孔连接；所述加热线圈6设置为环形的加热圈，所述环形加热圈设置于喷嘴安装孔的四周。采用此技术方案，环形加热圈6不仅有助于喷嘴的加热，而且加热均匀、速度快、节省时间。

作为优选，所述第一喉管303、第二喉管403和第三喉管503的一侧与固定滑块2连接，另一侧分别通过第一加热块301、第二加热块401和第三加热块501与第一喷嘴302、第二喷嘴402和第三喷嘴502连接。

作为优选，所述第一喉管303、第二喉管403和第三喉管503的外侧各设置有散热座8，所述散热座8上设置有若干个散热片801，若干所述散热片801与散热器9连接，所述散热器9与控制器连接；所述散热片801的厚度设置为由厚到薄，其薄的一侧与散热器9连接。采用此技术方案，利用散热器9和散热片801给喉管降温，减少喉管因高温而导致内部的打印耗材11提前融化；其中，散热片801与散热片801之间的缝隙逐渐减小，使得散热器9所吹的风能够通过缝隙吹送到散热片801的表面，从而有助于快速降温。

作为优选，所述固定滑块2上分别设置有连接第一打印头3、第二打印头4和第三打印头5的进料机构10，所述进料机构10包括设置在进料槽101一侧的从动轮102以及设置在进料槽101另一侧的驱动轮103，所述驱动轮203与驱动电机的连接，所述驱动电机与控制器连接。采用此技术方案，将打印耗材11从进料槽101中插入到从动轮102和驱动轮103之间，然后再插入到喉管中；在实际使用时，由控制器控制各个驱动电机的转速，驱动电机转动时带动连接的驱动轮103，使驱动轮103和从动轮102之间的耗材11往喉管中移动；其中，驱动轮103和从动轮102上设置有连接耗材11的定位槽，定位槽中设置有连接耗材的橡胶圈。

作为优选，所述控制器包括控制电路板以及设置在控制电路板上的微处理器，所述微处理器通过控制电路板与电源、加热线圈6、温度传感器7、散热器9和进料机构10连接。采用此技术方案，温度传感器7用于将各个打印头的温度实时发送给控制器；加热线圈用于对各个打印头内的耗材11进行加热；散热器9用于对喉管进行散热；控制器用于接收各个打印头上的温度信号，并将接收的温度信号跟内部设定的温度信号进行比对，当其中一个打印头的温度信号高于内部设置的温度信号时，控制其强度信号高的打印头上的加热线圈6的电流或断电，使其打印头的温度降；进料机构10由控制器内设定的耗材型号以及参数控制其各个打印头的进料速度。

作为优选，所述微处理器设置有控制系统，所述控制系统用于接收第一打印头3、第二打印头4和第三打印头5上的温度传感器7的温度信号，并将接收的温度信号与内部设定的温度信号进行比对，当其中一个打印头上的温度信号超过内部设定的温度信号时，由控制系统控制其打印头上的加热线圈6的电流减少或断电，使其打印头的加热块温度降低。

作为优选，所述3d打印机1包括机架111以及设置在机架111上的打印平台112、给料机构113和三轴运动机构114；所述三轴运动机构114包括连接固定滑块2的x轴运动机构1141和y轴运动机构1142以及与打印平台112连接的z轴运动机构1143。采用此技术方案，z轴运动机构1143驱动打印平台上下移动；x轴运动机构1144和y轴运动机构1142驱动固定滑块2前后左右移动。

3d打印机打印时可以通过现有的控制芯片和电脑软件进行编程实现自动化操控，利用电脑软件可以将stl文件格式转化为gcode代码，对于曲线的轮廓，软件是将其分成很多个小段，根据层高，壁厚，速度，温度等切片参数，对于每个小段所对应的生成的代码包括：x轴的移动量、y轴的移动量、挤出电机移动距离、速度和加速度等。根据打印物体的截面形状划分出轮廓的形状，在轮廓内划分出一个填充区域，在轮廓外部划分出一个支撑区域；轮廓由第一打印头进行打印，填充区域由第二打印头进行打印，支撑区域由第三打印头打印。

具体实施例：

在实际使用时，第一打印头打印物体该层截面的轮廓，然后使用第二打印头填充打印物体该轮廓内的截面，在使用第三打印头打印该层轮廓外的支撑截面，当完成该层截面打印时，重新开始下一层的打印，循环作业直到完成整个物体的打印。此外，第三打印头采用溶点较低的支撑耗材，例如；石蜡或热熔胶等，能够在打印完成后方便取出；第二打印头采用材质较便宜的填充材料，有助于节省成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。