熔融沉积成型高速3d打印的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种熔融沉积成型高速3D打印机，属于3D打印【技术领域】。由于该3D打印机具有十字形打印行走机构，从而能够提升固定于X轴与Y轴相交的位置的挤出喷头的稳定性，进而可以采用双十字形打印行走机构以及固定于机框和打印行走机构的光栅模块，保证在打印过程中X轴与Y轴之间垂直，提高挤出喷头位置的精确度，从而大幅提高3D打印精度，能够满足高精度打印的技术要求，且本实用新型的熔融沉积成型高速3D打印机，其结构相对简单，成本低廉，应用范围也相当广泛。
【专利说明】熔融沉积成型高速3D打印机
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及打印【技术领域】，特别涉及3D打印机结构【技术领域】，具体是指一种 熔融沉积成型高速3D打印机。
【背景技术】
[0002] 烙融沉积成型法（FDM，Fused Deposition Modeling)是一种3D打印常用的工艺。 这种方法是通过XY行走机构控制的加热头，按照零件三维模型每一预设厚度切片层数据 的轮廓及填充轨迹，挤出熔化的丝状材料，如热塑性塑料、蜡或金属的熔丝于基板或已固化 的材料上，从而使熔化的材料沉积固化，这样逐层生成出所需要的零件。
[0003] 现有的采用熔融沉积成型法的3D打印机，其缺点在于，带动喷头的运动机构由于 结构或控制等关系，会产生一定的误差，在应用于高精度要求的产品打印时，就难以满足相 关的技术要求。
[0004] 光栅电子细分技术的实现机构包括光栅尺和光栅读取器，其工作原理是基于物理 学的莫尔条纹原理，如图1所示。当光栅读取器上的线纹与光栅尺上的线纹成某个很小的 角度Θ时，两个光栅上的线纹会互相交叉。在平行光的照射下，可以看到与光栅线纹垂直、 明暗相间的条纹就是莫尔条纹。
[0005] 图1中，W为莫尔条纹的宽度，d为光栅的栅距，则有以下几何关系：
[0006]
【权利要求】
1. 一种熔融沉积成型高速3D打印机，其包括： 机框； 打印行走机构，连接于所述的机框； 打印平台，连接于所述的打印行走机构； 挤出喷头，连接于所述的打印行走机构； 驱动模块，连接并驱动所述的打印行走机构； 控制模块，用于根据设定的打印数据控制所述的驱动模块， 其特征在于， 所述的打印行走机构为具有相互垂直的X轴与Y轴的十字形打印行走机构，所述的挤 出喷头固定于所述的X轴与Y轴相交的位置并可在所述的驱动模块的控制下沿所述的X轴 和Y轴移动； 还包括固定于所述的机框和打印行走机构的光栅模块。
2. 根据权利要求1所述的熔融沉积成型高速3D打印机，其特征在于，所述的光栅模块 包括： X轴光栅尺，固定于所述的机框，并平行于所述的X轴； Y轴光栅尺，固定于所述的机框，并平行于所述的Y轴； X轴光栅读取器，固定于所述Y轴上靠近所述的X轴光栅尺的一端，并可随所述Y轴的 移动沿所述的X轴光栅尺运动，且该X轴光栅读取器连接所述的控制模块；以及 Y轴光栅读取器，固定于所述X轴上靠近所述的Y轴光栅尺的一端，并可随所述X轴的 移动沿所述的Y轴光栅尺运动，且该Y轴光栅读取器连接所述的控制模块。
3. 根据权利要求2所述的熔融沉积成型高速3D打印机，其特征在于，所述的X轴光栅 读取器和Y轴光栅读取器均包括本体、开设于该本体上的光栅尺嵌入槽以及设置于该光栅 尺嵌入槽内的读头，所述的X轴光栅尺和Y轴光栅尺分别设置于对应的X轴光栅读取器和 Y轴光栅读取器的光栅尺嵌入槽内，并延伸至本体外。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的熔融沉积成型高速3D打印机，其特征在于，所 述的打印行走机构为双十字形打印行走机构，该双十字形打印行走机构包括两根平行的X 轴和两根平行的Y轴，所述的X轴与Y轴垂直，所述的挤出喷头固定于所述的两根X轴与两 根Y轴相交的位置。
5. 根据权利要求4所述的熔融沉积成型高速3D打印机，其特征在于，所述的双十字形 打印行走机构还包括： 平行于所述的X轴并分别位于X轴两侧的Y动力-X滑行轴和Y随动-X滑行轴，所述 的Y动力-X滑行轴和Y随动-X滑行轴之间通过传动带联动，所述的Y轴的两端分别活动 连接所述的Y动力-X滑行轴和Y随动-X滑行轴；以及 平行于所述的Y轴并分别位于Y轴两侧的X动力-Y滑行轴和X随动-Y滑行轴，所述 的X动力-Y滑行轴和X随动-Y滑行轴之间通过传动带联动，所述的X轴的两端分别活动 连接所述的X动力-Y滑行轴和X随动-Y滑行轴； 所述的驱动模块连接并驱动所述的Y动力-X滑行轴和X动力-Y滑行轴。
6. 根据权利要求5所述的熔融沉积成型高速3D打印机，其特征在于，所述的Y轴的两 端与所述的Y动力-X滑行轴和Y随动-X滑行轴之间以及所述的X轴的两端与所述的X动 力-Y滑行轴和X随动-Y滑行轴之间均通过滑块连接，所述的滑块具有相互垂直的X轴/Y 轴嵌入位和滑行轴陷入位。
7. 根据权利要求5所述的熔融沉积成型高速3D打印机，其特征在于，所述的驱动模块 包括： X轴电机，连接所述的控制模块，其传动轴连接并驱动所述的X动力-Υ滑行轴；以及 Υ轴电机，连接所述的控制模块，其传动轴连接并驱动所述的Υ动力-X滑行轴。
8. 根据权利要求1所述的熔融沉积成型高速3D打印机，其特征在于，所述的打印行走 机构还包括Ζ轴，所述的Ζ轴固定于所述的机框并垂直于所述的X轴和Υ轴，所述的打印平 台连接于所述的Ζ轴，并可沿所述的Ζ轴垂直运动。
9. 根据权利要求8所述的熔融沉积成型高速3D打印机，其特征在于，所述的Ζ轴为Ζ 轴滚珠丝杆，且所述的打印行走机构还包括两根Ζ轴光轴和Ζ轴背板，所述的两根Ζ轴光轴 均平行于所述的Ζ轴滚珠丝杆并分别位于Ζ轴滚珠丝杆的两侧，所述的Ζ轴滚珠丝杆和两 根Ζ轴光轴均固定于所述的Ζ轴背板，所述的打印平台活动套接与所述的Ζ轴滚珠丝杆和 两根Ζ轴光轴。
【文档编号】B29C67/00GK204054666SQ201420149051
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】刘海川, 袁振国, 林进发, 季明, 宋建勇 申请人:磐纹科技（上海）有限公司