基于五混色FDM喷嘴模块的3D打印机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于五混色FDM喷嘴模块的3D打印机，包括挤出机、X轴直线导轨、两个Y轴直线导轨、Z轴载物平台和喷嘴模块，所述喷嘴模块设置在X轴直线导轨上，所述Z轴载物平台可进行调平；所述喷嘴模块包括五个由散热材料制成的喉管以及一个混合腔模块，喉管用于输送耗材，其顶端通过软管连接挤出机，喉管端部伸入混合腔模块中；在混合腔模块中设置有混合腔体以及对混合腔体进行加热的加热装置，混合腔模块底部还设置一个喷嘴，喷嘴连通混合腔体。设置五个喉管，可以满足CMWYK五种基色进行基于减色原理的混色，可以实现人眼色域下绝大部分色彩的打印，打印喷嘴模块结构简单，成本相对较低，维护也比较方便。

【技术实现步骤摘要】
基于五混色FDM喷嘴模块的3D打印机
本技术涉及3d打印
，具体涉及一种基于五混色FDM喷嘴模块的3D打印机。
技术介绍
3D打印技术是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。3D打印技术的制造原理是基于“增材制造”的思想，它与传统的加工工艺通过切削、打磨、冲压等来实现产品成型的过程具有本质区别，仅利用三维设计数据在一台设备上即可快速而精确地制造出任意复杂形状的零件，且无需模具，有效缩短了加工周期，易于实现单件小批量复杂形状产品的快速制造，在非批量化生产中具有明显的成本和效率优势，目前较为主流的3D打印技术有光固化、选择性激光烧结、熔融沉积以及切纸层叠等几种，其中FDM熔融沉积打印技术普及程度最高、设备成本最低。但目前的FDM设备大多只能实现一种或者两种颜色过渡的打印效果，距离实现全色彩打印还有很长的一段路需要走。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是是解决FDM类型打印喷嘴无法实现全色彩打印的技术问题。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种基于五混色FDM喷嘴模块的3D打印机，包括挤出机、X轴直线导轨、两个Y轴直线导轨、Z轴载物平台和喷嘴模块，所述喷嘴模块设置在X轴直线导轨上，其X轴直线导轨上的同步带带动其滑动，所述X轴直线导轨上的两端则位于Y轴直线导轨上，由Y轴上的同步带带动移动，所述Z轴载物平台位于Y轴直线导轨下方，所述Z轴载物平台包括一个载物平板、固定框以及Z轴丝杠模组，固定框固定在Z轴丝杠模组，在固定框上设置有多个螺孔，在螺孔上安装调节螺丝，载物平板位于调节螺丝端部；所述喷嘴模块包括五个由散热材料制成的喉管以及一个混合腔模块，喉管用于输送耗材，其顶端通过软管连接挤出机，喉管端部伸入混合腔模块中；在混合腔模块中设置有混合腔体以及对混合腔体进行加热的加热装置，在混合腔体与喉管底部的端口之间还设置有倾斜流道，倾斜流道将喉管中的材料引入至混合腔体中；混合腔模块底部还设置一个喷嘴，喷嘴连通混合腔体。进一步的，还包括原料色值监测传感器、3dtouch传感器、温度传感器以及行程限位开关，所述3dtouch传感器位于喷嘴模块上用于检测喷嘴模块与载物平台之间的距离，温度传感器用于检测喉管中的耗材温度，行程限位开关位于X轴直线导轨上用于检测喷嘴模块位置。进一步的，所述混合腔体模块包括一个加热块和一个上盖，其中倾斜流道位于上盖中，在加热块的顶部设置有一个凹陷部形成加热腔，上盖与加热块之间通过螺栓连接。进一步的，所有加热块上设置有两个垂直加热块轴心线的柱形槽，柱形槽中设置有加热棒进行加热，在加热块上还设置有两个开口，所述开口水平设置，两个开口分别从加热块的侧面向内延伸至柱形槽与其连通。进一步的，所述加热块的加热腔中的侧壁包括五段间隔设置的弧形侧壁，相邻的两个弧形侧壁之间形成接料口，接料口连通倾斜的流道；在上盖的下端设置五段间隔设置的导向片，导向片呈弧形，与加热腔的侧壁贴合。从上述技术方案可以看出本技术具有以下优点：设置五个喉管，可以满足CMWYK五种基色进行基于减色原理的混色，可以实现人眼色域下绝大部分色彩的打印。打印喷嘴模块结构简单，成本相对较低，维护也比较方便。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术中喷嘴模块的剖视图；图3为本技术中混合腔体模块加热块的结构示意图；图4为本技术中混合腔体模块上盖的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式做具体说明。如图1所示，本技术的基于五混色FDM喷嘴模块的3D打印机包括挤出机15、X轴直线导轨14、两个Y轴直线导轨16、Z轴载物平台和喷嘴模块19，所述喷嘴模块19设置在X轴直线导轨上，其X轴直线导轨上的同步带带动其滑动。X轴直线导轨整体由一根2020铝型材制作，在铝型材的一侧安装MGR9直线导轨，喷嘴模块安装在MGR9直线导轨滑块上，X轴步进电机固定在X轴上侧，同步带轮模组安装在X轴型材上方。在X轴步进电机的下方集成了行程开关。X轴直线导轨上的两端则位于Y轴直线导轨16上，由Y轴上的同步带带动移动，Y轴同步带分为一二级，一级同步带将步进电机转动传递至传动轴，二级开口同步带将传动轴的旋转转化为Y向位移。所述Z轴载物平台位于Y轴直线导轨下方。具体的，Z轴载物平台包括一个载物平板21、固定框23以及Z轴丝杠模组24，固定框23固定在Z轴丝杠模组24，在固定框上设置有多个螺孔，在螺孔上安装调节螺丝22，载物平板21位于调节螺丝端部。通过调节螺丝可以调节对应点位的载物平板高度，从而调节载物平台的水平度。此外，本技术还配置了各种智能传感器，以实现智能化监控。具体的，原料色值监测传感器、3dtouch传感器、温度传感器以及行程限位开关，所述3dtouch传感器位于喷嘴模块上用于检测喷嘴模块与载物平台之间的距离，温度传感器用于检测喉管中的耗材温度，行程限位开关位于X轴直线导轨上用于检测喷嘴模块位置，防止设备运动部件超出运动范围，同时可以确定设备工作零点。其中通过色值监控，修正原料的实际混合比例。打印机有八步进电机联动能力，可以实现XYZ三个方向以及五个挤出机的同步工作。打印机由高质量高性能的42步进电机作为动力源，传动部分选择使用基准带宽为6mm的2GT同步带，传动效率非常高，且可以承受较高的运动速度与加速度。2GT同步带为圆弧齿，相较于传统T型齿同步带，其各方面性能都更加优秀。喷嘴模块如图2、图3以及图4所示，包括五个由散热材料制成的喉管1以及一个混合腔模块，喉管1用于输送耗材2，喉管用于输送耗材，其顶端通过软管连接挤出机15，其内部设置有特氟龙管，特氟龙管外径为3mm，内径为2mm，喉管1端部伸入混合腔模块中，喉管由304不锈钢制成，在喉管外表面设置有若干散热凹槽3，散热凹槽深度0.5mm，宽度1mm，彼此间距1mm。五个喉管使用五种不同颜色的基本耗材，依次为：红色、绿色、蓝色、白色、黑色。改变混合比例，理论上可以混合出CMWYK色域中所有的颜色。每个喉管配置一个挤出机，挤出机按照一定的脉冲运动将耗材按照一定速度(比例)送入混合腔内混合；五混色喷嘴模块由XYZ轴步进电机带动完成一定形式的运动；在指定的位置按照指定的颜色沉积耗材，最终实现全色彩打印。除此之外可以改变材料的配比，例如同时使用可溶性耗材PVA以及普通PLA实现不同的打印效果。在混合腔模块中设置有混合腔体以及对混合腔体进行加热的加热装置，加热装置可以是加热棒。在混合腔体与喉管底部的端口之间还设置有倾斜流道8，倾斜流道8将喉管中的材料引入至混合腔体9中；混合腔模块底部还设置一个喷嘴7，喷嘴7连通混合腔体。混合腔入口前段倾斜流道8与混合腔轴线呈30°夹角，倾斜流道直径为2mm。具体的，所述混合腔体模块包括一个加热块和一个上盖5，其中倾斜流道8位于上盖5中，在加热块的顶部设置有一个凹陷部形成加热腔9，上盖与加热块之间均设置有螺孔11，两者之间通过螺栓连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于五混色FDM喷嘴模块的3D打印机，其特征在于：包括挤出机、X轴直线导轨、两个Y轴直线导轨、Z轴载物平台和喷嘴模块，所述喷嘴模块设置在X轴直线导轨上，其X轴直线导轨上的同步带带动其滑动，所述X轴直线导轨上的两端则位于Y轴直线导轨上，由Y轴上的同步带带动移动，所述Z轴载物平台位于Y轴直线导轨下方，所述Z轴载物平台包括一个载物平板、固定框以及Z轴丝杠模组，固定框固定在Z轴丝杠模组，在固定框上设置有多个螺孔，在螺孔上安装调节螺丝，载物平板位于调节螺丝端部；所述喷嘴模块包括五个由散热材料制成的喉管以及一个混合腔模块，喉管用于输送耗材，其顶端通过软管连接挤出机，喉管端部伸入混合腔模块中；在混合腔模块中设置有混合腔体以及对混合腔体进行加热的加热装置，在混合腔体与喉管底部的端口之间还设置有倾斜流道，倾斜流道将喉管中的材料引入至混合腔体中；混合腔模块底部还设置一个喷嘴，喷嘴连通混合腔体。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于五混色FDM喷嘴模块的3D打印机，其特征在于：包括挤出机、X轴直线导轨、两个Y轴直线导轨、Z轴载物平台和喷嘴模块，所述喷嘴模块设置在X轴直线导轨上，其X轴直线导轨上的同步带带动其滑动，所述X轴直线导轨上的两端则位于Y轴直线导轨上，由Y轴上的同步带带动移动，所述Z轴载物平台位于Y轴直线导轨下方，所述Z轴载物平台包括一个载物平板、固定框以及Z轴丝杠模组，固定框固定在Z轴丝杠模组，在固定框上设置有多个螺孔，在螺孔上安装调节螺丝，载物平板位于调节螺丝端部；所述喷嘴模块包括五个由散热材料制成的喉管以及一个混合腔模块，喉管用于输送耗材，其顶端通过软管连接挤出机，喉管端部伸入混合腔模块中；在混合腔模块中设置有混合腔体以及对混合腔体进行加热的加热装置，在混合腔体与喉管底部的端口之间还设置有倾斜流道，倾斜流道将喉管中的材料引入至混合腔体中；混合腔模块底部还设置一个喷嘴，喷嘴连通混合腔体。


2.根据权利要求1所述基于五混色FDM喷嘴模块的3D打印机，其特征在于：还包括原料色值监测传感器、3dtouch传感器、温度传感器以及行程限位...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟明，郑鸿，颜炎，董志根，
申请(专利权)人：无锡市交大增智增材制造技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32