一种带有微泡系统的FDM3D打印机喷头的制作方法

一种带有微泡系统的fdm 3d打印机喷头
技术领域
[0001]
本发明属于3d打印技术领域，具体涉及一种带有微泡系统的fdm 3d打印机喷头。


背景技术：

[0002]
3d打印技术原理要求打印模型的上层悬空部位结构要有下层部分的支撑，所以，被打印模型的某些部位如果悬空或浮空的，打印时就需要设计支撑结构。fdm 3d打印机采用熔融沉积法进行打印时，其工作原理是将打印材料加热至半熔融状态后，以层层叠加堆积的方式挤出在打印平板上，虽然打印凝固较快，但在打印过程中受重力因素影响，当模型的某个面与垂直线角度a大于45度且悬空时，材料会在凝固前发生坠落，这就是3d打印中的45度角原则，即a过大需增加支撑结构。另外，若模型有浮空结构，切片打印时会形成空间孤岛，此时增加支撑是唯一的选择。
[0003]
现有的fdm 3d打印机支撑为单层线状结构，如附图图7所示，这种单层线状结构通过熔融沉积，层层叠加堆积形成打印件的支撑。单层线状的直径为喷嘴直径。对于工业fdm 3d打印机来说，打印工件较大，喷嘴直径也大，在打印悬空结构时生成的支撑就非常结实，使其在打印过程中起到支撑悬空部位的作用。在打印结束后工件就不需要该部分支撑，所以需要进行去除支撑工作；凡事皆有利弊，支撑解决了打印过程中材料凝固前的坠落问题；但是，又称生了新的问题：由于支撑较为结实，去除支撑已经成为3d打印工件制作的一大难题；此项工作，困难重重，费人费力，效率低下，令人烦恼。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于提供一种带有微泡系统的fdm 3d打印机喷头，以克服现有技术的不足。
[0005]
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种带有微泡系统的fdm 3d打印机喷头, 包括进料机，所述进料机下方设置有喷头，所述喷头中连接有微泡系统；所述微泡系统包括进气装置、电磁阀、散热器；所述进气装置通过导气管连接在电磁阀进气口一端；所述电磁阀的输出口通过导气管连接在散热器上，所述散热器另一端通过导气管连接在喷嘴中。
[0006]
进一步的，所述进气装置为高压储气瓶或者是空气压缩机。
[0007]
进一步的，所述电磁阀5通过控制软件实施开启和闭合的操控。
[0008]
本发明的有益效果效果：本发明一种带有微泡系统的fdm 3d打印机喷头，针对fdm 3d打印工件完成后支撑难以去除的问题，在喷头中连接有微泡系统；在fdm 3d打印机打印过程中，当工件打印到支撑部分时，通过进气装置和电磁阀，给加热至半熔融状态的材料中均匀地注入微气泡，由此形成层层叠加堆积的带有气体微泡的支撑结构。由于该支撑结构内部含有气体微泡，在打印完成后去除工件所产生的支撑就变得很简单，降低了去除支撑所付出的人工消耗，很大程度上提高了工作效率；同时，打印所需的原材料体积会随之下降，节约了打印成本。
附图说明
[0009]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0010]
图1为本发明平面结构示意图。
[0011]
图2为本发明三维结构示意图。
[0012]
图3为本发明仰视三维结构示意图。
[0013]
图4为本发明剖面结构示意图。
[0014]
图5为本发明软件工作流程图。
[0015]
图6为本发明支撑件结构剖面示意图。
[0016]
图7为现有技术支撑件结构剖面示意图。
[0017]
附图标记说明：1．进料机
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2.喷头
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3.喷嘴
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4.进气装置
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5.电磁阀
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6.散热器
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7.进气端
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8.输出端
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9.打印工件
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10.第一支撑件
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11.气体微泡
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12.第二支撑件。
具体实施方式
[0018]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]
下面结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述：如图1至图6所示：一种带有微泡系统的fdm 3d打印机喷头, 包括进料机1，所述进料机1下方设置有喷头2，所述喷头2中连接有微泡系统；所述微泡系统包括进气装置4、电磁阀5及散热器6；所述进气装置4通过导气管连接在电磁阀5进气端7；所述电磁阀5的输出端8通过导气管连接在散热器6上，所述散热器6另一端通过导气管连接在喷嘴3中。
[0020]
如图1至图6所示，进一步的，所述进气装置4为气瓶或者是空气压缩机。
[0021]
如图1至图6所示，进一步的，所述电磁阀5通过控制软件实施开启和闭合的操控。
[0022]
本实施例中，所述进料机1下方设置有喷头2，所述喷头2中连接有微泡系统；所述进料机1和喷头2固定安装在fdm 3d打印机支架上。
[0023]
本实施例中，所述微泡系统包括进气装置4、电磁阀5及散热器6。所述进气装置4为外接气源，具体为高压储气瓶或者是空气压缩机，所用气体为压缩空气或者为氮气，所述压缩空气或者氮气通过导气管与喷头2连接。所述电磁阀5通过控制软件实施开启和闭合的操控；所述控制电磁阀的软件部分设置在主板上；其型号为：jmt-800-dt。
[0024]
本实施例中，本发明的一种带有微泡系统的fdm 3d打印机喷头，其jmt-800-dt软件具体工作流程如图5所示：（1）在计算机上分析要打印的三维模型；（2）为零件悬空部位添加支撑；（3）切片程序对模型进行切片；
（4）设备按照步骤（3）的切片程序进行打印；（5）打印过程中，程序识别打印头打印状态是否为支撑状态，如果不是支撑状态，正常出料，如为支撑状态，加入气体微泡；（6）每一层打印完成进入下一层工作；（7）所有切片层打印完成；（8）去除支撑；（9）结束。
[0025]
本实施例中，所述散热器6的设置是为了将喷头2传导过来的热量降低，以避免影响电磁阀5的正常工作；通常情况下，喷头2加热后的温度在200度至220度之间，与喷头2连接的金属管或者金属片的温度传导非常快，在很短的时间内即可将喷头2的温度传递至电磁阀5；故此，在喷头2与电磁阀5之间设置散热器6，可以有效地保障电磁阀5的正常工作。
[0026]
本实施例中，由于第一支撑件10内部含有气体微泡，相比现有技术（附图7）中近乎实体的第二支撑件12而言，本发明（附图6）中显示的在打印完成后，去除打印工件9所产生的带有气体微泡的第一支撑件10就变得非常简单；从而大大降低了去除第一支撑件10时人力物力的消耗；同时，打印工件9所需的原材料体积会随之下降，很大程度节约了成本。
[0027]
本发明的工作原理如下：如图1至图6所示，通过微泡系统中的进气装置4，给加热至半熔融状态的打印材料中均匀地注入气体微泡11，由此形成层层叠加堆积的第一支撑件10。
[0028]
具体的，fdm 3d打印机工作过程中，实施加工的主要由两部分：第一部分，实体部分。
[0029]
当fdm 3d打印机打印实体部分时：通过jmt-800-dt中的切片软件cura_dgo_14.07.01识别打印件的实体部分和第一支撑件10部分；当喷头2位于工件实体部位打印时，电磁阀5关闭，喷嘴3正常工作。
[0030]
第二部分：支撑部分。
[0031]
当fdm 3d打印机打印支撑件时: 通过jmt-800-dt中的控制软件repetierhost_1_0_6的操控，电磁阀5根据喷头2运动速度进行一定频率的开启/关闭，导气管中的气体以相应的频率有规律、有节奏、有节制的进入喷嘴3。此时，喷嘴3在喷出熔融体支撑材料的同时，包裹着被进气装置4注入的微量气体进入支撑材料；进而，在进料机1的挤压下，支撑材料以熔融体形态从喷嘴3的出料孔中挤出；与此同时，微泡系统中的电磁阀5在控制软件repetierhost_1_0_6的操控下，将压缩空气输入至喷嘴3内；在此过程中，微量气体瞬间变为微量气泡充斥在熔融体的支撑材料中从喷嘴3的出料孔中挤出；继而，包裹微泡的支撑材料受到外界空气的影响，层层叠加累积，逐渐生成带有气体微泡的第一支撑件10，至此，本发明一种带有微泡系统的fdm 3d打印机喷头，完成了实体部分和支撑部分的局部打印工作，按此程序周而复始，往复进行，直至打印工件9的圆满完成。
[0032]
尽管以上详细描述了本发明的优选实施例；但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，在没有做出创造性劳动的前提下，凡是对本发明的精神和原则进行的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。