一种线长可调的线型3D打印机喷头的制作方法

本实用新型涉及3d打印技术领域，具体涉及一种线长可调的线型3d打印机喷头。

背景技术：

3d打印(3dp)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。

随着3d打印技术不断融入现代工业产品的设计生产当中。3d打印技术近年来飞速发展，不仅在机械领域得到广泛运用，也逐渐进入生物、医疗等领域，但是3d打印的打印速度较慢的特点，直接制约了此项技术的应用范围。目前的传统fdm打印机喷头以点为单位，再使各点相连成线，效率低，打印速度慢，极大程度上限制3d打印技术充分发挥其优点。目前已经存在的线型打印喷头，不能根据实际情况随时调节线长，且不能旋转，虽然实现了打印速度的提升，但是能够打印的形状极其有限，不能运用到实际当中。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种以线为单位，各线相连成面，可根据打印的形状变化，随时改变线长和喷头360度旋转的线型3d打印机喷头，在提升打印速度的同时，使打印机仍然可以实现各种复杂形状的打印。

一种线长可调的线型3d打印机喷头，包括线长调节机构、熔料机构、u型支架以及旋转机构，其特征在于，所述线长调节机构包括线长调节块，所述线长调节块通过加热块两侧的长度调节孔安装在加热块的两侧，所述线长调节块向外一侧开有螺纹孔，所述线长调节块通过螺纹孔与丝杆螺纹连接，且所述丝杆一端与联轴器固定连接，同时所述联轴器一侧固定安装有36步进电机。

可选的，所述加热块底面固定安装有喷嘴，且所述喷嘴底面设置有矩形喷料口，同时所述矩形喷料口两侧设置有沉头孔，所述加热块安装在线长调节机构内部，且所述加热块从上至下依次设置有进料口和长度调节孔以及出料口，同时所述加热块上表面设置有熔料机构。

可选的，所述熔料机构包括熔料块，且所述熔料块一侧安装有加热器，所述熔料块另外两侧安装有散热板，且每个所述散热板外侧均安装有风扇，同时所述熔料块两侧均连接有加热器电源线，所述熔料块上表面设置有方形通孔，且所述熔料块通过方形通孔螺栓连接有u型支架。

可选的，所述u型支架包括u型板，所述u型板上表面左右两端通过螺栓固定连接有支撑板，且所述支撑板之间通过螺栓固定连接有连接板，所述u型板上表面左右两端以及u型板的左右两侧均安装有散热板，且u型板的左右两侧的散热板一侧安装有风扇，所述u型板左右两侧设置有通孔，且通过通孔安装有36步进电机。

可选的，所述旋转机构包括圆形导轨和滑块，所述滑块固定安装在支撑板上表面，所述滑块表面通过螺栓连接有滑轮，且所述滑轮与所述圆形导轨之间滑动连接，所述圆形导轨上表面安装有电机固定板，且所述电机固定板上表面安装有42步进电机，所述42步进电机一端的电机轴贯穿电机固定板与连接板上的法兰联轴器连接。

可选的，所述长度调节孔贯穿加热块左右两侧，且所述线长调节块的长度为长度调节孔长度的一半，同时的长度调节孔截面面积与线长调节块的截面面积相同。

可选的，所述支撑板左右两侧表面均安装有滑块，且所述滑块表面设置的滑轮数量为两个，同时圆形导轨处于两个滑轮之间设置。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型采用包括包括线长调节机构、熔料机构、u型支架以及旋转机构，能够在进行3d打印时以线为单位，通过各线相连成面，大大提升了3d打印的速度。

2、本实用新型的喷头可根据打印的形状变化，能够通过36步进电机控制丝杆转动，带动两端线长调节块插入长度调节孔的长度，进而控制线长调节块之间形成的空间的长度变化，来获得所需线长能够随时改变线长，并且通过42步进电机对喷头进行360度的旋转，在提升打印速度的同时，使打印机仍然可以实现各种复杂形状的打印。

3、本实用新型能够对打印过程中产生的热量进行快速散发，避免在使用过程中散热性不好导致局部温度过高损坏相关部件，有利于增长部件的使用寿命。

附图说明

图1为一种线长可调的线型3d打印机喷头的整体结构示意图；

图2为一种线长可调的线型3d打印机喷头的主视图；

图3为一种线长可调的线型3d打印机喷头的加热块和喷嘴安装示意图；

图4为一种线长可调的线型3d打印机喷头的加热块剖视图；

图5为一种线长可调的线型3d打印机喷头长度调节块的示意图；

图6为一种线长可调的线型3d打印机喷头的长度调节块剖视图；

图7为一种线长可调的线型3d打印机喷头的度调节块、联轴器、丝杆步进电机安装示意图；

图8为一种线长可调的线型3d打印机喷头线长调节机构和喷嘴的安装示意图；

图9为一种线长可调的线型3d打印机喷头熔料机构的示意图；

图10为一种线长可调的线型3d打印机喷头u型支架的安装示意图。

图11为一种线长可调的线型3d打印机喷头u型板的结构示图。

图12为一种线长可调的线型3d打印机喷头滑块的示意图。

图13为一种线长可调的线型3d打印机喷头滑块、滑轮、连接板和法兰联轴器的安装示意图。

图14为一种线长可调的线型3d打印机喷头滑块、滑轮和圆形导轨的整体示意图。

图15为一种线长可调的线型3d打印机喷头旋转机构的整体示意图；

图16为一种线长可调的线型3d打印机喷头旋转机构的打印路径图。

其中：1、线长调节机构；2、熔料机构；3、u型支架；4、旋转机构；5、喷嘴；51、矩形喷料口；52、沉头孔；6、加热块；61、进料口；62、出料口；63、长度调节孔；7、线长调节块；71、螺纹孔；8、丝杆；9、联轴器；10、36步进电机；11、熔料块；1101、方形通孔；12、散热板；13、风扇；14、加热器；15、加热器电源线；16、支撑板；17、u型板；18、连接板；19、滑块；20、滑轮；21、法兰联轴器；22、圆形导轨；23、电机固定板；24、42步进电机。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

作为一个实施例，本实用新型提出一种线长可调的线型3d打印机喷头，包括线长调节机构1、熔料机构2、u型支架3以及旋转机构4，其特征在于，所述线长调节机构1包括线长调节块7，所述线长调节块7通过加热块6两侧的长度调节孔63安装在加热块6的两侧，所述线长调节块7向外一侧开有螺纹孔71，所述线长调节块7通过螺纹孔71与丝杆8螺纹连接，且所述丝杆8一端与联轴器9固定连接，同时所述联轴器9一侧固定安装有36步进电机10。

线长调节块7一端正对长度调节孔63内，另一端向外且开有螺纹孔71，与36步进电机10之间由联轴器9和丝杆8连接，36步进电机10控制丝杆8转动，带动两端线长调节块7插入长度调节孔63的长度，进而控制线长调节块7之间形成的空间的长度变化，来获得所需线长。

下面对本实用新型较佳实现方式进行详细说明。

请参阅图7和图8，所述线长调节机构1包括线长调节块7，所述线长调节块7通过加热块6两侧的长度调节孔63安装在加热块6的两侧，所述线长调节块7向外一侧开有螺纹孔71，所述线长调节块7通过螺纹孔71与丝杆8螺纹连接，且所述丝杆8一端与联轴器9固定连接，同时所述联轴器9一侧固定安装有36步进电机10。

线长调节块7通过向外一侧开有的螺纹孔71与丝杆8螺纹连接，丝杆8一端与联轴器9固定连接，联轴器9一侧固定安装有36步进电机10,，通过36步进电机10控制丝杆8转动，带动两端线长调节块7插入长度调节孔63的长度，喷嘴5控制线长调节机构1上的两个36步进电机10，两个36步进电机10通过丝杆8带动线长调节块7进出加热块6，进而控制两调节块之间形成的空间的长度变化，来获得所需线长。

请参阅图3和图4，所述加热块6底面固定安装有喷嘴5，且所述喷嘴5底面设置有矩形喷料口51，同时所述矩形喷料口51两侧设置有沉头孔52，所述加热块6安装在线长调节机构1内部，且所述加热块6从上至下依次设置有进料口61和长度调节孔63以及出料口62，同时所述加热块6上表面设置有熔料机构2。

通过矩形喷料口51进行打印材料流出，沉头孔52用于对喷嘴5进行固定，加热块6上表面设置有熔料机构2，熔料机构2用于对原材料的熔化。

请参阅图9和图10，所述熔料机构2包括熔料块11，且所述熔料块11一侧安装有加热器14，所述熔料块11另外两侧安装有散热板12，且每个所述散热板12外侧均安装有风扇13，同时所述熔料块11两侧均连接有加热器电源线15，所述熔料块11上表面设置有方形通孔1101，且所述熔料块11通过方形通孔1101螺栓连接有u型支架3。

熔料块11侧面安装有加热器14用于对原材料的加热，熔料块11两侧安装有散热板12对熔料块11进行散热，避免温度过高损坏设备，所述散热板12外侧均安装有风扇13，风扇13能够加速热量的散发。

请参阅图1和图2和图11，所述u型支架3包括u型板17，所述u型板17上表面左右两端通过螺栓固定连接有支撑板16，且所述支撑板16之间通过螺栓固定连接有连接板18，所述u型板17上表面左右两端以及u型板17的左右两侧均安装有散热板12，且u型板17的左右两侧的散热板12一侧安装有风扇13，所述u型板17左右两侧设置有通孔，且通过通孔安装有36步进电机10。

u型板17两侧的较大孔以及其两边的两个通孔用于安装36步进电机10，u型板17上安装有支撑板16，支撑板16之间连接有连接板18，连接板18用来安装滑块19，且支撑板16与u型板17之间设置有散热板12，支撑板16的竖直设置以及散热板12的安装有利于装置整体的热量散发。

请参阅图12和图13和图14以及图15，所述旋转机构4包括圆形导轨22和滑块19，所述滑块19固定安装在支撑板16上表面，所述滑块19表面通过螺栓连接有滑轮20，且所述滑轮20与所述圆形导轨22之间滑动连接，所述圆形导轨22上表面安装有电机固定板23，且所述电机固定板23上表面安装有42步进电机24，所述42步进电机24一端的电机轴贯穿电机固定板23与连接板18上的法兰联轴器21连接，所述支撑板16左右两侧表面均安装有滑块19，且所述滑块19表面设置的滑轮20数量为两个，同时圆形导轨22处于两个滑轮20之间设置。

滑块两端开有沉头孔用来安装滑轮19，滑轮19中间的孔与连接板18连接，法兰联轴器21通过中间的孔安装在连接板上。圆形导轨22安装在两滑轮20之间。电机固定板23中间开有通孔用于安装42步进电机24，42步进电机24对喷头5进行360°旋转，在提升打印速度的同时，使打印机仍然可以实现各种复杂形状的打印。

请参阅图1和图16，一种线长可调的线型3d打印机喷头，包括线长调节机构1、熔料机构2、u型支架3以及旋转机构4。控制旋转机构4中的42步进电机24运动来完成复杂图形的打印，实现不同形状面的打印。打印过程中打印耗材经过熔料块11加热熔化，使其获得流动性，此时加热块同样达到熔化耗材所需温度，使耗材在线长调节机构中不会冷却凝固，最终通过控制流过加热块的耗材长度实现对线长的控制。对于规则图像(见路径图)，如矩形，线长调节机构调整线长为矩形长(或宽)，喷嘴5在喷料同时沿矩形宽(或长)方向行走，形成表面，若矩形长与宽都已经超过喷嘴5最大线长，则控制喷嘴5以最大线长，多次行走完成；再如圆形(或圆弧)，线长调整为圆直径，线长中心移动至圆形位置，喷嘴5在喷料同时，旋转机构4的42步进电机24带动喷嘴5旋转360度形成圆形，若圆形半径已超过最大线长，需要3d打印机的x、y轴移动机构，带动喷嘴5绕圆形旋转360度，此时喷嘴5旋转机构使得喷嘴出料口延长线始终过圆心。对于不规则图形，需要实时控制线长以及喷嘴5旋转。

综上所述，本实用新型的优点在于：

本装置能够在3d打印过程中，以线为单位，通过各线相连成面，大大提升了3d打印的速度，通过熔料块两侧安装的线长调节块侧面连接的丝杆以及联轴器以及36步进电机，能够对线长调节块之间形成的空间的长度变化，来获得所需线长，并且喷头可根据打印的形状变化，能够随时改变线长和对喷头进行360度的旋转，通过42步进电机，对喷头进行360°旋转，在提升打印速度的同时，使打印机仍然可以实现各种复杂形状的打印，本装置能够对打印过程中产生的热量进行快速散发，避免在使用过程中散热性不好导致局部温度过高损坏相关部件，有利于增长部件的使用寿命。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。