一种桌面级3d打印机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及3D打印机技术领域，具体涉及一种桌面级3D打印机。
【背景技术】
[0002]3D打印即快速成型技术的一种，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。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、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、枪支以及其他领域都有所应用。打印机通过位于截面厚度方向(即Z方向)以及平面方向(即X-Y方向)的三个步进电机控制喷头在χ-γ-ζ三个方向的运动，从而使得喷头按照一定的路径出丝，喷出的熔融状丝材黏结到工作台上，每加工完一层，工作台下降一层的高度，反复逐层沉积，直至完成一个3D模型的打印。
[0003]现有的3D打印机主要存在以下几方面的弊端:1、在需要打印多色模型时，在一个机头载架上，多增加几个进料电机，每个进料电机控制进一种料，所有的料全部是进入一个喷嘴容器内，当需要打A种颜色料时，控制A颜色的进料电机工作，其它进料电机停止，这样出来的就是A颜色，需要B颜色时，控制B颜色的进料电机工作，其它进料电机停止，需要AB颜色混合时，控制AB颜色的进料机同时工作，其它进料机停止，这样虽然也能起到多色打印的效果，但因所有颜色都在同一个容器里，容器里有上一个颜色的一定量残留，当切换颜色时，不能立马改变颜色，也就是看似多色效果，但与实际设计颜色位置相比，是存在误差的，同时这种打印出来的多色是分层的。2、在桌面级3D打印行业，普遍打印精度不高，因为设备本身的机械运动精度不高，因为其运动X、Y、Z轴没有相对的基准，大多数的做法是上框通过钣金结构折弯而成，或是通过开塑料模具注塑而成，亦或是拼接而成，不管通过以上哪种方式，同心度、平行度、垂直度等误差要求控制在0.03mm之内，都是非常困难的，且一致性无法保证，其工艺性质决定误差性比较大，且这样做出来的产品，对安装调整要求也很高，耗工时、返工率高，间接成本上升，直接反馈在打印成品上的精度不高。3、现有的桌面级3D打印机，有效打印面积以MakerBot的Z18这一款设备为例，它的打印成型尺寸为305*305*457mm，多数现有的桌面级3D打印机打印尺寸均在上述尺寸左右，想要打印更大尺寸的模型，存在运行及打印精度低的问题。4、现有技术中，Z向运动组件普遍采用的是单Z轴运动机构，传动动力的一根丝杆及导向的两根光轴，位于机器的单边，形成一种悬臂结构，机器运行时容易产生振动，随着打印产品的重量不同或是打印产品在Z轴平台上的摆放位置不同，对Z轴平台都会产生影响，最终影响打印质量。
[0004]由此可见，能否发明出一种新型的桌面级3D打印机，使其在实现多色打印的同时，且能够打印出大尺寸模型，具有打印精度高、效果好、切换颜色方便优点，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供一种桌面级3D打印机，实现有效的多色打印，打印出的模型精度高，打印效果好，能做到近似零误差的切换颜色。同时能够达到类似ABS需要恒温打印材料的环境特性，让需要打ABS的客户有了技术支持，含有目前市场最大有效打印面积的产品，能满足各种客户的需求。
[0006]为了达到上述技术效果，本发明技术方案包括:
[0007]—种桌面级3D打印机，包括机架、控制器、物料传输装置、XYZ轴运动装置、进料装置、喷头装置，所述控制器、物料传输装置和XYZ轴运动装置安装在机架上，所述进料装置和喷头装置安装在XYZ轴运动装置上，所述物料传输装置与所述进料装置连接，所述进料装置与所述喷头装置连接，所述控制器与所述物料传输装置、XYZ轴运动装置、进料装置、喷头装置电连接，其中，
[0008]XYZ轴运动装置，所述XYZ轴运动装置包括X轴运动组件、Y轴运动组件、Z轴升降组件、用于装设3D打印头的打印头载架和固定框，所述固定框安装在机架上，所述固定框包括呈四边形的上框和底座，所述X轴运动组件和Y轴运动组件固定于上框，所述Z轴升降组件固定于上框和底座上；所述Z轴升降组件包括Z轴平台、Z轴丝杆、丝杆基座和Z轴电机，所述Z轴丝杆贯穿所述丝杆基座，并与丝杆基座螺纹连接，所述Z轴丝杆的一端固定在所述上框，另一端与所述Z轴电机连接，所述Z轴平台与所述丝杆基座固定连接，所述Z轴丝杆的数量为2?10个，所述每个每个所述Z轴丝杆上，位于Z轴平台下方安装有Z轴同步带轮，所述每个每个所述Z轴同步带轮之间套接有同步带。
[0009]进一步的，所述进料装置包括进料槽；所述喷头装置包括喷料装置和散热装置，所述进料装置贯穿所述打印头载架与所述喷料装置连接，所述散热装置固定安装在打印头载架上，所述喷料装置包括加热块和与所述加热块连接的喷嘴，所述喷嘴贯穿所述加热块，所述喷嘴的数量为2?15个，所述进料槽数量与所述喷嘴数量相同，每个进料槽的输出端与I个喷嘴的输入端连接。
[0010]本发明的桌面级3D打印机，各结构设计合理，其中XYZ轴运动装置在打印时精度更高，调节定位更方便，打印时运动平稳，以保证机器的XYZ轴各项运动误差控制在0.03mm之以；在中XYZ轴运动装置上加装进料装置和喷头装置，设置有多个进料槽和多个喷嘴，SP每种颜色单独控制进料和出料，有效解决现有技术中更换颜色打印时，不能及时停止前一个打印喷头释放打印材料，经常会出现残余的打印材料继续喷出的问题，本发明的喷头装置进料和出料控制方便且可及时更换不同颜色打印材料，能做到近似零误差的切换颜色。本发明以Z轴丝杆作为传递动力，以光轴作为向导，同时同步带将Z轴丝杆形成同步，保证了 Z轴凭条的平整性，同步带可以使Z轴丝杆同步，不受打印产品重量及摆放位置的影响。保证3D打印机的Z轴运动平稳，尺寸精确。
[0011]进一步的，所述控制器上安装有触控屏。采用触控屏进行打印设置及操作，操作更具人性化。
[0012]进一步的本发明桌面级3D打印机外表安装全透明外罩，以保证打印室的温度能维持在20-60摄氏度，以适应多种材料的打印特性。可以很好的解决类似ABS需要恒温打印材料的特性，让需要打ABS的客户有了技术支持。
[0013]进一步的，所述X轴运动组件包括光轴1、X驱动装置和在上框相对的两个边对称设置的两个X光轴、两个X轴滑块，所述X光轴贯穿X轴滑块，且两端固定在上框，所述光轴I与X光轴垂直设置，所述光轴I贯穿所述打印头载架，且两端固定在X轴滑块上，所述X驱动装置与所述X轴滑块固定连接；
[0014]所述Y轴运动组件包括光轴I1、Y驱动装置和在上框相对的另外两个边对称设置的两个Y光轴、两个Y轴滑块，所述Y光轴贯穿Y轴滑块，且两端固定在上框，所述光轴II与Y光轴垂直设置，所述光轴II贯穿所述打印头载架，且两端固定在Y轴滑块上，所述Y驱动装置与所述Y轴滑块固定连接；
[0015]所述Z轴平台上安装有打印平台，所述Z轴平台与打印平台通过正反螺丝组件连接。
[0016]本发明的运动装置，其中，X轴运动组件、Y轴运动组件结构设计合理。使得在打印时精度更高，调节定位更方便。在需要运动X轴时，X驱动组件驱动X轴滑块沿X光轴运动，进一步驱动固定在X轴滑块上的光轴I，光轴I带动打印头载架沿X光轴运动；在需要运动Y轴时，Y驱动组件驱动Y轴滑块沿Y光轴运动，进一步驱动固定在Y轴滑块上的光轴II，光轴II带动打印头载架沿Y光轴运动。Z轴升降组件安装有打印平台，方便客户使用，通过正反螺丝与打印平台、Z轴平台连接在一起，3D打印设备在安装调试时，一次性调平，后续做到免维护，能保证3D打印机的Z轴运动平稳，尺寸精确，对3D打印机的打印产品质量有很大的帮助。使得本发明在Z轴打印平台上做了调平后锁死结构，免去了后续客户再调平，给客户使用上带来方便。
[0017]进一步的，所述的X驱动装置包括X轴电动机和与所述X轴电动机连接的X轴同步带，所述X轴同步带锁定在所述X轴滑块上；所述的Y驱动装置包括Y轴电动机和与所述Y轴电动机连接的Y轴同步带，所述Y轴同步带锁定在所述Y轴滑块上；
[0018]所述X光轴和Y光轴的两端均安装有同步带轮，每个所述X轴同步带套接在两个Y光轴上相对的两个同步带轮上，每个所述Y轴同步带套接在两个X光轴相对的两个同步带轮上；
[0019]其中一个X光轴上的一个同步带轮与所述Y轴电动机的输出端连接，其中一个Y光轴上的一个同步带轮与所述X轴电动