一种固液材料结合式双喷头3D打印机及其打印方法技术

本发明专利技术公开了一种固液材料结合式双喷头3D打印机及其打印方法；双喷头3D打印机包括机架、XY面运动模块、Z轴运动模块、载物板、固体材料打印单元、液体材料打印单元和总控模块，其中固体材料打印单元包括固体打印头模块和送丝模块，固体打印头模块的送丝喉管的上端穿过冷却模块的固定板与XY面运动滑块内的送丝通道连通，下端伸入金属加热块的圆形通孔，并与固体喷嘴连通；本发明专利技术可以打印固体材料和液体材料结合的物品，或单独打印固体材料或液体材料物品，以及双组份液体材料的混合物品；本发明专利技术可以灵活控制液体材料的送料模式和打印速度，适用于包含热敏型或热固性液体材料在内的多种材料3D打印。

【技术实现步骤摘要】
一种固液材料结合式双喷头3D打印机及其打印方法
本专利技术涉及一种3D打印设备与打印方法，具体涉及一种固液材料结合式双喷头3D打印机及其打印方法，属于3D打印

技术介绍
3D打印是一种以数字模型文件为基础，将固体粉末、液体材料或聚合物熔体材料通过逐层打印的方式来构造物体的快速成型技术。目前现有的3D打印技术众多，包括挤出成型(熔融沉积式FDM和液体直写式LDW)、光固化成型(激光扫描式SLA、投影固化式DLP或聚合物喷射式PolyJet)和铺粉成型(激光烧结式SLS/SLM或喷墨粘结式3DP)等，其中挤出式3D打印是发展最早、应用最广泛的一种。在传统的挤出式3D打印技术中，多以单喷头设计为主，且技术较为成熟。随着多颜色和多材质3D打印技术的发展，越来越多的3D打印设备开始采用双喷头或多喷头设计。然而，无论是单喷头、双喷头还是多喷头设计，现有的挤出式3D打印机大多数只打印单一品类材料，譬如使用FDM打印机打印热塑性材料类制品或使用LDW打印机打印液体材料类物品，无法同时打印包含热塑性固体材料和液体材料的复合材质物品，如含塑料支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固液材料结合式双喷头3D打印机，其特征在于：包括机架、XY面运动模块、Z轴运动模块、载物板、固体材料打印单元、液体材料打印单元和总控模块；/n所述的机架为四方体框架结构；XY面运动模块水平安装在机架上部；Z轴运动模块安装在机架后部，载物板安装在Z轴运动模块的Z轴升降架上；/n所述的XY面运动模块的第一杆件和第二杆件沿Y轴方向相对间隔设置；第三杆件和第四杆件沿X轴方向相对间隔设置；X轴第一同步带和X轴第二同步带沿X轴方向相对间隔设置，分别位于第三杆件和第四杆件旁边；Y轴第一同步带和Y轴第二同步带沿Y轴方向相对间隔设置，分别位于第二杆件和第一杆件旁边；X轴电机同步带经由两个同步轮分别与X轴...

【技术特征摘要】
1.一种固液材料结合式双喷头3D打印机，其特征在于：包括机架、XY面运动模块、Z轴运动模块、载物板、固体材料打印单元、液体材料打印单元和总控模块；
所述的机架为四方体框架结构；XY面运动模块水平安装在机架上部；Z轴运动模块安装在机架后部，载物板安装在Z轴运动模块的Z轴升降架上；
所述的XY面运动模块的第一杆件和第二杆件沿Y轴方向相对间隔设置；第三杆件和第四杆件沿X轴方向相对间隔设置；X轴第一同步带和X轴第二同步带沿X轴方向相对间隔设置，分别位于第三杆件和第四杆件旁边；Y轴第一同步带和Y轴第二同步带沿Y轴方向相对间隔设置，分别位于第二杆件和第一杆件旁边；X轴电机同步带经由两个同步轮分别与X轴电机和第一杆件连接，Y轴电机同步带经由两个同步轮分别与Y轴电机和第三杆件连接；第一杆件两端分别通过X轴第一同步带和X轴第二同步带与第二杆件两端连接；第三杆件两端分别通过Y轴第一同步带和Y轴第二同步带与第四杆件两端连接；X轴第一滑块和X轴第二滑块通过直线轴承分别与第三杆件和第四杆件滑动连接，Y轴第一滑块和Y轴第二滑块通过直线轴承分别与第二杆件和第一杆件滑动连接；第五杆件两端分别与X轴第一滑块和X轴第二滑块固定连接，第六杆件两端分别与Y轴第一滑块和Y轴第二滑块固定连接；X轴第一滑块和X轴第二滑块分别与X轴第一同步带和X轴第二同步带固定连接；Y轴第一滑块和Y轴第二滑块分别与Y轴第一同步带和Y轴第二同步带固定连接；XY面运动滑块在X轴方向和Y轴方向分别设有通孔，通孔内安装有直线轴承，通过直线轴承分别与第六杆件和第五杆件滑动连接；XY面运动滑块在Z轴方向设有送丝通道；
所述的Z轴运动模块包括Z轴电机、丝杆和Z轴升降架；丝杆固定在机架后部；丝杆底部与Z轴电机主轴连接；Z轴升降架通过丝杆螺母与丝杆连接；
所述的载物板包括内含加热元件的热床板、第一温度传感器和面板；热床板与Z轴升降架固定连接；第一温度传感器固定于热床板底部；面板贴合固定在热床板上；
所述的固体材料打印单元包括固体打印头模块和送丝模块；送丝模块的送丝齿轮与从动滚轮间隔设置，间隔为送丝间隙，送丝间隙小于固体丝材直径；送丝间隙位于XY面运动滑块的送丝通道的正上方；送丝齿轮与送丝电机连接；送丝电机和从动滚轮固定在送丝支架上，送丝支架固定在XY面运动滑块的上端面；固体打印头模块包括固体打印头和冷却模块；固体打印头由加热模块、送丝喉管和固体喷嘴组成；固体打印头模块安装在XY面运动滑块上；送丝喉管的上端穿过冷却模块的固定板与XY面运动滑块内的送丝通道连通，下端伸入金属加热块的圆形通孔，并与固体喷嘴连通；
所述的液体材料打印单元包括液体打印头模块、压力料筒和气源；压力料筒的进气口与气源连通；液体打印头模块安装在XY面运动滑块上；
所述的总控模块主要由数据输入模块、数据采集模块、显示控制模块、输出控制模块分别和中央处理模块连接组成，数据采集模块分别与载物板和固体材料打印单元连接；输出控制模块分别与XY面运动模块、Z轴运动模块、载物板、固体材料打印单元、液体材料打印单元连接。


2.根据权利要求1所述的固液材料结合式双喷头3D打印机，其特征在于：所述的加热模块包括金属加热块、加热棒与第二温度传感器，加热棒横向嵌入金属加热块内；所述的圆形通孔沿Z轴方向设置在金属加热块内；固体喷嘴与金属加热块的圆形通孔连通。


3.根据权利要求1所述的固液材料结合式双喷头3D打印机，其特征在于：所述的冷却模块包括带单向散热沟槽的固定板、分别安装在固定板一端上下两侧的上冷却风扇和下冷却风扇以及位于下冷却风扇底部的带双出风口的下冷却风道；固定板的另一端位于加热模块的上方并固定在XY面运动滑块的下端面；上冷却风扇的出风口朝下，与固定板的单向散热沟槽连通；下冷却风扇的出风口朝下，与下冷却风道的进风口连通；下冷却风道为中空的圆柱形结构，上端设有与下冷却风扇出风口相吻合的进风口，下端设有第一出风口和第二出风口，第一出风口朝向固体喷嘴，第二出风口朝向液体喷嘴。


4.根据权利要求1所述的固液材料结合式双喷头3D打印机，其特征在于：所述的液体打印头模块包括气动电磁阀和液体打印头；气动电磁阀设有一个进气口、一个常闭出气口和一个常开出气口，进气口与气源连通，常闭出气口和常开出气口分别与液体打印头的第一进气口和第二进气口连通；
所述的液体打印头主要由从上到下依次连接的气缸部、连接组件和料筒部组成；气缸部包括气缸体、活塞体、阀杆、第一进气口和第二进气口；气缸体为圆柱形；气缸体的气室內设有一个与气室壁密封滑动配合的活塞体；活塞体与阀杆的上端固定连接，活塞体上方和下方的气室侧壁分别设有第一进气口和第二进气口；
连接组件主要包括连接支架和阀针夹具；连接支架内设有阀针夹具，阀针夹具上端与连接支架上端下表面形成间距，阀针夹具底部与连接支架底部上表面形成间距；气缸体的底部设有一个与阀杆密封滑动配合的密封套管；密封套管上端与气缸体的底部连接，下端伸入连接支架中，与连接支架连接；
料筒部包括导向套管、料筒阀、液体喷头和套管防松螺帽；导向套管与连接支架固定连接；导向套管为阶梯空心圆筒结构，上端空心直径小于下端空心直径，阶梯处形成第一限位，料筒阀为外周阶梯圆柱结构，上端圆柱外周直径小，下端圆柱外周直径大，外周阶梯处形成第二限位；料筒阀设置在导向套管内，料筒阀下端圆柱外周直径与导向套管下端空心直径相同，料筒阀上端圆柱外周直径与导向套管上端空心直径相同；料筒阀外壁与导向套管内壁滑动配合；导向套管的内腔顶端设有弹簧，导向套管的下端设有轴向的狭长开口和圆周外螺纹，导向套管的下端通过外螺纹与套管防松螺帽连接；料筒阀下端设有料腔室，料腔室的下端为料筒阀出料口，料腔室侧向与伸出料筒阀下端外圆柱体的料筒阀进料口连通；料筒阀进料口横向设置于狭长开口中；狭长开口的宽度等于料筒阀进料口的外径；料筒阀的料腔室上端设有顶部针孔；阀针下端设有密封阀头，阀针从下向上穿过料筒阀出料口、料腔室、顶部针孔和弹簧，与阀针夹具连接；密封阀头位于料筒阀出料口内；密封阀头的直径等于料筒阀出料口的内腔直径，大于料腔室...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯有军，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44