本发明涉及3d打印机，尤其涉及一种3d打印机及其部件、换料方法。
背景技术：
1、传统的基于“熔融沉积成型”(fdm/fff)原理的3d打印机，包括运动组件、打印喷头、打印底板等，其中，打印喷头始终位于打印底板的上方，将打印物(如塑料)依赖重力“沉积”在打印底板上从上向下进行打印。但是，不管是xy运动平面固定在高处、打印底板z轴向下运动，还是打印底板z轴向固定、打印喷头向上运动，机器整体重心较高，在高速打印时容易产生振动，振动会让打印机不稳定，影响打印质量，也限制了打印机速度的提升。
2、本发明提出一种倒立打印的方式旨在解决上述问题，通过将喷头设置方向朝上，将加热的耗材以重力方向相反的方向“喷射”到打印底板上，倒立式3d打印机的擦料问题、供料问题、导料问题无法采用与传统的3d打印机相同的方式实施，也有待本领域技术人员进行解决。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本发明提供以下技术方案：
2、本发明提供一种3d打印机，包括打印喷头组件、打印底板和进料机构，
3、所述进料机构被配置为用于将耗材引入所述打印喷头组件；
4、所述打印喷头组件被配置为能够在打印底板上从下向上进行打印。
5、进一步的，所述打印喷头组件位于打印底板的下方，所述打印喷头组件被配置为朝打印底板方向喷出耗材进行打印。
6、进一步的，所述3d打印机还包括进料口，所述进料口被配置为接收进料机构(即导料机构和/或送料机构)输出的耗材并输送至打印喷头组件处用于打印。
7、进一步的，所述进料机构包括至少一个送料机构，所述送料机构在进料方向上位于耗材盒和打印喷头组件之间，被配置为用于引出耗材盒内的耗材并向打印喷头组件的方向输送耗材。
8、进一步的，所述进料机构还包括导料机构，导料机构在进料方向上位于送料机构和打印喷头组件之间，或耗材盒和打印喷头组件之间；导料机构被配置为对送料机构或耗材盒送出的耗材进行衔接和/或切换，将耗材输送至打印喷头组件处。
9、优选的，所述3d打印机还包括基座盖板和基座，进料口设置在所述基座盖板上，所述导料机构的出料孔设置在进料口内或与进料口连接。
10、进一步的，所述送料机构包括固定板、挤出机机构和凸轮控制机构；所述挤出机机构和凸轮控制机构均固定在固定板上，所述挤出机机构用于将耗材挤出送至导料机构处；所述凸轮控制机构用于控制挤出机机构夹紧或放松状态，控制的耗材进出。
11、优选的，所述基座的上开口处设有放置板，所述固定板固定在放置板上。
12、进一步的，所述挤出机机构包括挤出机支架、第一弹性件和挤出机扳手，所述挤出机扳手设置在挤出机支架上，所述挤出机支架包括支架连接部和挤出通道，所述支架连接部和挤出机扳手之间连接有第一弹性件；所述挤出机支架上设有挤出电机，挤出电机的驱动轴连接挤出齿轮，挤出齿轮一侧还设有挤出惰轮，在挤出电机的驱动下挤出齿轮和挤出惰轮将耗材挤出；所述凸轮控制机构包括凸轮电机、第一挡块和凸轮，所述凸轮电机的驱动轴与所述凸轮连接，所述凸轮上设有第一挡块，所述挤出惰轮设置在挤出机扳手上，第一挡块在凸轮电机的作用下转动对挤出机扳手的挤压与释放，从而控制挤出惰轮挤压挤出齿轮或远离挤出齿轮。
13、进一步的，所述送料机构还包括耗材检测机构以及第一接近传感器，所述耗材检测机构用于检测挤出通道内是否有耗材；所述第一接近传感器与凸轮控制机构分别设置在挤出机扳手的两侧，所述第一接近传感器用于感应所述挤出机扳手，当第一接近传感器感应到挤出机扳手则触发挤出电机开始工作。
14、进一步的，所述导料机构包括导料盒，所述导料盒上设有一个出料孔和至少一个进料孔，当进料孔多于一个时，每个进料孔对应设有一个进料分通道，多个进料分通道汇成一个总通道，所述总通道与出料孔连接。
15、进一步的，所述导料机构还包括导料单元，所述导料单元设置在所述总通道处，所述导料单元包括步进电机、主动齿轮和从动齿轮，所述步进电机和主动齿轮连接，所述主动齿轮在所述步进电机的驱动以及从动齿轮的配合下带动耗材进退；每个所述进料分通道上均设有耗材读取装置，用于读取进料分通道内是否存在耗材以及读取耗材的颜色、尺寸和/或材质。具体的，耗材读取装置是判读哪个进料分通道内的耗材已经完成预装载，触发有耗材的进料分通道，并控制对应进料分通道所对应的挤出电机和步进电机同步工作，将对应颜色/材质的料送到热端处进行打印。
16、所述耗材读取装置包括读取耗材颜色的ccd传感器或光纤颜色传感器和/或能够读取耗材直径的rgb相机或深度相机。
17、进一步的，所述导料机构还包括耗材移除装置，所述耗材移除装置包括杠杆、杠杆轴和第二弹性件，所述第二弹性件的一端与所述杠杆的一端固定，所述第二弹性件的另一端与导料盒连接，杠杆轴固定在步进电机的电机固定支架上，所述杠杆被配置为当其一端被按压时，杠杆的另一端将带动从动齿轮与主动齿轮分离，当按压杠杆的一端时，从动齿轮和主动齿轮夹紧的耗材被放松，可以手动抽出耗材，从而实现耗材移除功能。
18、进一步的，所述3d打印机还包括切料机构，所述切料机构包括至少一个可活动的切刀，被配置为用于切断打印喷头组件上的耗材。
19、进一步的，切料机构设置在所述打印喷头组件上，所述切料机构还包括第一销钉、切刀刀柄、刀套、第三弹性件和第二销钉，切刀放置在刀套内；所述第一销钉和第二销钉相对于切刀刀柄可转动连接；
20、优选的，所述第一销钉固定在打印喷头组件的外壳上，所述第一销钉上设有滚花齿纹，防止从打印喷头组件的外壳上松脱；
21、所述切刀刀柄上设有用于放置刀套的第一放置空间、第一连接孔和第六连接，设置第一放置空间的切刀刀柄处设有活动槽，所述第一销钉置于第一连接孔内并与打印喷头组件固定连接，所述第二销钉置于第六连接孔内并与打印喷头组件固定连接；所述第三弹性件套设在第二销钉上，所述放置刀套通过连接轴在所述活动槽内活动；切刀刀柄被配置为在外力的撞击下压缩第三弹性件，第三弹性件被压缩到极限时完成切割。
22、进一步的，3d打印机还包括x轴传动机构、y轴传动机构和z轴运动组件，具体是，x轴传动机构、y轴传动机构和z轴运动组件设置在所述基座盖板上，所述打印喷头组件被配置为在x轴传动机构、y轴传动机构的作用下朝向打印底板的方向进行打印操作；在z轴运动组件的作用下，打印底板在打印喷头组件的上方往返运动。
23、进一步的，所述y轴传动机构包括y向传送带，所述y向传送带包括上层y向传送带和下层y向传送带，所述上层y向传送带和下层y向传送带间设有供x轴传动机构放置的第二放置空间，所述上层y向传送带上设有x向传送带放置的放置通孔；
24、所述y轴传动机构还包括y向导轨、第二固定座、第二转轴和第二驱动装置，所述第二滑块设置在y向导轨上，y向导轨固定在所述基座盖板上，所述第二转轴放置在第二固定座内，所述第二固定座固定在基座盖板上，所述y向传送带上设有供第二滑块在y向导轨移动的第三通孔；所述y向传送带放置在第二转轴之间，并在第二转轴之间传送。
25、进一步的，所述x轴传动机构置于所述y向传送带内，所述x轴传动机构包括x向传送带、x向导轨和第一滑块，所述第一滑块设置在所述x向导轨上，所述第一滑块与所述打印喷头组件固定连接，所述x向传送带上设有供打印喷头组件通过的第一通孔以及供第一滑块在x向导轨移动的第二通孔；
26、所述x轴传动机构还包括支撑柱和第二滑块，所述支撑柱分别与第二滑块和x向导轨固定，所述x向导轨在所述支撑柱和第二滑块的作用下沿y向运动。
27、进一步的，所述3d打印机还包括擦料机构，所述擦料机构被配置为用于去除打印喷头组件上的多余耗材。
28、进一步的，所述3d打印机还包括擦料机构，所述擦料机构包括喷头清理机构；所述擦料机构还包括擦料机架，所述喷头清理机构设置在擦料机架内部；
29、所述喷头清理机构包括挡板上设有供喷头通过的擦料孔；在喷头移动时将废料抖下去，实现废料清理的目的。
30、进一步的，所述擦料孔为锥形孔，所述擦料孔的锥形底面设置在挡板的上表面方向，可供喷头在所述锥形孔内相对锥形孔轻微移动，轻微移动可以是往返移动1mm。
31、进一步的，所述喷头清理机构还包括擦料组件，所述擦料组件用于清理喷头上的废料；所述擦料组件包括清除料斗和倾倒口，所述倾倒口连接在所述清除料斗的下方；所述清除料斗底部设有能够允许喷头穿过的第一开槽，所述第一开槽和所述倾倒口之间设有导料过渡面；
32、或，所述擦料组件包括毛刷或外包特氟龙管的可旋转的清理件；
33、所述清理件或毛刷固定在推杆支架上，且设置在推刀上方；或当喷头在擦料孔内移动时，喷头上的废料可通过所述清理件蹭掉。
34、进一步的，所述喷头清理机构还包括挡片，所述挡片设置在擦料孔的上方，所述挡片的面积至少等于擦料孔的面积。
35、进一步的，所述擦料机构还包括废料清理机构，所述废料清理机构设置在擦料机架的一端部；所述废料清理机构包括推杆、推杆支架和推刀，所述推杆支架固定在擦料机架上，所述推杆支架上设有导向孔，所述导向孔内设有推杆，所述推杆的一端与所述推刀固定连接，所述推刀放置在挡板上，所述推杆上套设有第四弹性件，所述第四弹性件的一端与所述推杆的另一端固定连接。
36、所述擦料机构还包括废料收集机构，所述废料收集机构设置在擦料机架的底部且远离废料清理机构；
37、所述废料收集机构包括闸门装置，所述闸门装置包括闸门和驱动装置；或，所述废料收集机构包括接料盘。
38、所述驱动装置包括闸门驱动电机；或，所述驱动装置包括长连接轴、短连接轴、轴承和扭簧，所述扭簧套设在长连接轴上，通过长连接轴将闸门与擦料机架活动连接；轴承设置在短连接轴上，并设置在闸门的边沿处，当受到外力作用时，外力通过轴承给闸门一个作用力将闸门打开。
39、本发明提供一种擦料机构，所述擦料机构用于对一种自下而上打印的3d打印机进行擦料处理，当擦料机构的最低平面被配置为在喷头的顶部所在的平面或略低于喷头底部所在平面(即保证喷头可以穿过擦料孔)，所述擦料机构被配置为按照如下方法来进行工作：
40、(1)打印喷头组件中的喷头通过x轴传动机构、y轴传动机构运动至挡板上的擦料孔正下方；
41、(2)喷头加热，将需要擦除的耗材从喷头喷出距离d，
42、(3)当喷头喷耗材从喷头喷出距离d后，喷头向擦料组件方向移动，擦料组件将喷头上的残料刮或擦干净，喷头回位，往复运行一次或多次，最后回到原位置，在此过程中因为喷头套在挡板上的擦料孔里，因而会带动挡板往复运动；
43、(4)打印喷头组件通过x轴传动机构、y轴传动机构移动至不与擦料机构发生干涉的位置；
44、(5)将废料收集机构内的废料清理；
45、(6)打印喷头组件到待打印的位置正下方。
46、进一步的，在废料清理之前还包括：
47、通过移动打印喷头组件压缩推杆，推杆带动推刀将成团的耗材推开，如此往复一次或多次；
48、打印喷头组件移动至不与擦料机构升降发生干涉的位置，推杆在第四弹性件的作用下恢复原位置。
49、本发明提供一种擦料机构，所述擦料机构用于对一种自下而上打印的3d打印机进行擦料处理，当所述擦料机构设有升降机构时，所述擦料机构被配置为按照如下方法来进行工作：
50、(1)将打印底板抬升，使打印喷头组件和打印的模型之间有一定安全距离；
51、(2)通过x轴传动机构、y轴传动机构将喷头移动至不与擦料机构升降发生干涉的位置；
52、(3)擦料机构抬升至位于打印底板与喷头之间，且不与打印的模型发生干涉的位置；
53、(4)打印喷头组件中喷头通过x轴传动机构、y轴传动机构运动至擦料孔的正下方；
54、(5)擦料机构下降，使擦料孔套住喷头尖端；
55、(6)喷头加热，将需要擦除的耗材从喷头尖端喷出距离d；
56、(7)当喷头喷耗材从喷头喷出距离d后，喷头向擦料组件方向移动，擦料组件将喷头上的残料刮或擦干净，喷头回位，往复运行一次或多次；
57、(8)擦料机构抬升至不与擦料机构升降发生干涉的位置；
58、(9)打印喷头组件通过x轴传动机构、y轴传动机构移动至不与擦料机构发生干涉的位置；
59、(10)擦料机构下降到打印喷头组件处，通过移动打印喷头组件压缩推杆，推杆带动推刀将废料推开，如此往复一次或多次；
60、(11)打印喷头组件移动至不与擦料机构升降发生干涉的位置，推杆也在第四弹性件的作用下恢复原位置；
61、(12)将废料收集机构内的废料清理；
62、(13)打印喷头组件到待打印的位置正下方；
63、(14)打印底板下降至待打印的位置，继续打印。
64、本发明提供一种送料机构，所述送料机构用于对一种自下而上打印的3d打印机进行送料机构，所述送料机构被配置为按照如下方法来进行工作：
65、初始状态，挤出机机构处于放松的状态，第一挡块远离挤出机扳手，设置在所述挤出机扳手上的挤出惰轮挤压所述挤出齿轮；
66、进行送料时，所述送料机构的具体流程为：
67、第一挡块在凸轮电机轴的带动下挤压挤出机扳手的手柄部，使挤出机机构处于夹紧的状态，所述挤出机扳手带动挤出惰轮远离挤出齿轮，当第一接近传感器感应到挤压挤出机扳手时，第一接近传感器触发挤出电机开始工作，耗材从气动接头处插入，在挤出电机的作用下带动耗材从挤出通道口挤出，将耗材送至导料机构的进料孔处，实现送料的目的；
68、停止送料的具体流程为：
69、第一挡块在凸轮电机轴的带动下远离挤出机扳手的手柄部，使挤出机机构处于放松的状态，所述挤出机扳手带动挤出惰轮挤压所述挤出齿轮，当第一接近传感器无法感应到挤压挤出机扳手时触发挤出电机停止工作，此时挤出惰轮和所述挤出齿轮将耗材夹紧实现停止送料的目的。
70、本发明提供一种导料机构，所述导料机构用于对一种自下而上打印的3d打印机进行导料，导料机构被配置为按照如下方法来进行工作：
71、一、送料机构的挤出电机将所需的耗材输入至进料分通道；
72、二、进料分通道内所对应的耗材读取装置对耗材进行读取，并触发挤出电机和步进电机同步工作，通过主动齿轮将耗材输入至热端处开始打印；
73、三、当需要更换另一耗材时，需将上一进料分通道所对应的挤出电机与导料机构中的步进电机反向运动，将其进料分通道耗材退出至耗材读取装置读取无耗材位置处；
74、四、另一耗材所对应的送料机构的挤出电机将所需的耗材输入至另一进料分通道；
75、五、另一进料分通道内所对应的耗材读取装置对耗材进行读取，并触发其对应的挤出电机和步进电机同步工作，通过主动齿轮将耗材输入至热端处开始打印。耗材读取装置耗材读取装置进一步的，当导料机构出现故障时，手动按压杠杆的一端，所述杠杆的另一端将带动从动齿轮顶起，从动齿轮、耗材和主动齿轮分离，将耗材抽出导料机构，进行维修。
76、本发明提供一种自下而上打印的3d打印机的换料方法，所述换料方法适用于3d打印机，换料方法包括：
77、1)打印喷头组件在x轴传动机构和y轴传动机构的作用下带动切料机构移动至3d打印机的固定架处，通过撞击切刀刀柄将耗材切断；
78、2)进料分通道所对应的挤出电机与导料机构中的步进电机以及第二挤出电机反向运动，将其进料分通道内的耗材退出至耗材读取装置读取无耗材位置处或其对应送料机构的挤出齿轮侧；
79、3)触发凸轮控制机构的凸轮电机转动从而带动第一挡块远离挤出机扳手，挤出机扳手上的挤出惰轮挤压挤出齿轮将耗材夹紧，同时第一接近传感器触发挤出电机停止工作；
80、4)送料机构的挤出齿轮反向转动将耗材回退；
81、5)通过另一套送料机构的凸轮控制机构的凸轮电机转动带动第一挡块挤压挤出机扳手，并通过对应的第一接近传感器触发挤出电机开始工作，将另一耗材送到对应的送料机构的进料分通道；
82、6)进料分通道内所对应的耗材读取装置对另一耗材进行读取，并触发挤出电机、步进电机和第二挤出电机同步工作，将另一耗材送到喷头侧，继续打印；
83、7)利用权利要求20或21中所述的擦料机构进行擦料处理，与此同时第二挤出电机排出切断耗材后残留的耗材，并额外挤出长度为d的耗材，d大于等于0mm；或，步骤4)-步骤6)运行的同时，利用权利要求20或21中所述的擦料机构进行擦料处理。
84、本发明具有以下有益效果：
85、(1)本发明中的打印喷头组件整体通过x轴传动机构和y轴传动机构固定在基座盖板上运动，且打印底板设置在打印喷头组件的上方，打印喷头向上喷出耗材粘附在打印底板上，这种结构降低了3d打印机整体的重心，能显著提升机器的稳定性，不会因高速打印造成振动影响打印质量以及限制打印机的运行速度；
86、(2)本发明的打印喷头组件安装在x轴传动机构上并固定基座盖板上，由于热空气具有上升的特性，能够显著降低3d打印机腔体的控温难度，让打印模型能够更慢地冷却，避免温度变化过大导致塑料收缩明显；
87、(3)本发明的上层y向传送带和下层y向传送带间设有供x轴传动机构放置的放置空间，所述上层y向传送带上设有x向传送带放置的放置通孔，y向传送带将x轴传动机构和y轴传动机构的运行部件均遮挡起来，另外基座盖板上还设有保护罩，仅将打印喷头组件运行的范围漏出，更进一步的将x轴传动机构和y轴传动机构的运行部件均遮挡起来，这样既能防止废料掉落阻挡运行部件损坏部件，又能避免使用者误触运动部件发生危险的情况；
88、(4)本发明设有的送料机构通过凸轮电机的旋转带动第一挡块对挤出机机构进行夹紧或放松状态控制，进而实现对耗材进出的控制，本发明中的送料机构简单，应用灵活，可根据需求设置，通过送料机构将不同的耗材送至热端处或导料机构处达到换料的目的，从而实现多色3d打印；
89、(5)本发明设有切料机构，可将喷头上原有的耗材切掉，从而不影响后续再次使用该耗材时发生进料卡顿、堵头等情况；
90、(6)本发明设有的擦料机构，包括升降机构、喷头清理机构、废料清理机构和废料收集机构，通过喷头清理机构将的废料蹭掉的同时，通过推杆推动推刀将废料推至废料收集机构内，对废料进行了及时的收集，另外废料收集机构采用机械的方式实现对闸门的控制，提升了整个机构的可靠性，为倒立式3d打印机的溢料问题和喷头清洁提供了一种行之有效的解决方案；
91、(7)本发明的打印底板上设有温感变色的加热板，通过加热板显示出特定颜色以警示用户，让用户直观感受加热板当前温度，避免烫伤，同时加热板表面上设有黏附层，能满足黏附或防滑的需求。