本發(fā)明涉及一種大型工業(yè)級FDM三維打印，尤指一種大型工業(yè)級FDM打印機的輥壓式打印頭及其打印方法。

背景技術(shù)：

近年來，3D打印技術(shù)蓬勃發(fā)展，其中以FDM(熔融擠出)工藝技術(shù)為基礎(chǔ)的打印機，因其成形速度快、成形材料價格低、技術(shù)簡單且入門低等優(yōu)勢，在打印機市場非常流行。但是目前市場上FDM打印機打印頭因噴嘴的限制，打印效率有限，小到幾百克每小時，大至幾公斤每小時，遠無法滿足工業(yè)級生產(chǎn)的需要，極大地限制了FDM打印機在大規(guī)模工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用；如公開號為CN105584044A、名稱為“一種運用于大型工業(yè)級FDM3D打印機的打印頭裝置”的發(fā)明專利公開了一種FDM打印機打印頭，該打印頭是這樣運行的：當伺服電機通電運行時，通過雙頭長形軸帶動螺桿以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同時加熱套筒開始加熱，確保加熱套筒內(nèi)的材料達到熔融狀態(tài)，熔融狀態(tài)的材料由螺桿輸送到打印頭主體處，并由打印頭噴嘴噴出，最后在打印平板上堆積成型三維實體模型，在該技術(shù)方案中熔融狀態(tài)的材料由噴嘴噴出，噴嘴直徑必須小于一定范圍，否則易造成熔融狀材料打印后無法定型、噴頭堆或堵塞、打印平面不平、層與層之間粘接不牢、易分層等問題，而噴嘴直徑較小則極大地限制了打印效率的提升。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決以上問題，本發(fā)明特提供一種即使使用較大直徑噴嘴打印時也易定型、打印平面平整、層與層之間粘接牢固且打印效率高的大型工業(yè)級FDM打印機的打印頭及其打印方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種大型工業(yè)級FDM打印機輥壓式打印頭，包括：打印頭傳動機構(gòu)，其上設(shè)有驅(qū)動裝置；材料熔融裝置，其上設(shè)有熔融加熱裝置，且所述材料熔融裝置上端與所述驅(qū)動裝置組接，下端與噴嘴及輥壓機構(gòu)組接；進料裝置，設(shè)于所述材料熔融裝置上并位于熔融加熱裝置上方；熔融冷卻裝置，設(shè)于所述熔融加熱裝置外；其中所述噴嘴及輥壓機構(gòu)包括安裝在所述材料熔融裝置下端的安裝板，和設(shè)于所述安裝板上的電機，及設(shè)于所述電機的電機軸上的第一鏈輪及第一鎖緊件，模頭安裝在材料熔融裝置上，第二鏈輪可轉(zhuǎn)動的設(shè)置于所述模頭與第二鎖緊件之間，所述第二鏈輪與所述第一鏈輪通過傳動件連接，噴嘴安裝在所述模頭上，輥輪安裝支架安裝在所述第二鏈輪上，其安裝位置在Y軸方向上可調(diào)，輥輪轉(zhuǎn)動安裝于所述輥輪安裝支架上，其可沿Z軸方向軸心自由轉(zhuǎn)動，且所述輥輪在Y軸方向的最低點始終低于噴嘴在Y軸的最低點。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述驅(qū)動裝置為電機減速機或液壓缸，以為材料熔融裝置提供動力。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述電機的轉(zhuǎn)動角度通過分析打印軌跡而生成G代碼控制或由數(shù)控系統(tǒng)程序直接控制。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述電機的轉(zhuǎn)動角度被定義為使得所述輥輪軸心與打印軌跡切線方向始終垂直，從而保證輥輪始終對新打印的材料進行輥壓。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述輥輪采用不粘接材料，使得所述輥輪與新打印的材料面不會粘接。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述傳動件為鏈條。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述噴嘴可更換的安裝在所述模頭上，可方便用戶根據(jù)實際需要隨時更換不同直徑大小的噴嘴。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供一種使用上述任一實施例涉及的一種大型工業(yè)級FDM打印機輥壓式打印頭的打印方法，包括:

S1.所述電機帶動所述第一鏈輪轉(zhuǎn)動；

S2.所述第一鏈輪帶動所述第二鏈輪沿著所述模頭中心轉(zhuǎn)動；

S3.所述第二鏈輪轉(zhuǎn)動時帶動所述輥輪安裝支架及所述輥輪沿著所述模頭及所述噴嘴中心轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：

本發(fā)明所涉及的一種大型工業(yè)級FDM打印機輥壓式打印頭，其通過將所述輥輪在Y軸方向的最低點始終低于噴嘴在Y軸的最低點，使得所述輥輪始終對噴嘴新打印的材料進行輥壓，從而壓平打印平面，并使得上層新打印面與下層打印面粘接更牢固以方便定型，同時從所述噴嘴新打印的平面可以及時被所述輥輪輥壓從而不存在噴頭堆或堵塞的問題，故而對所述噴嘴沒有直徑限制，可以根據(jù)需要采用較大直徑噴嘴，從而提高打印效率。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例打印頭的組裝示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例中噴嘴及輥壓機構(gòu)局部放大示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例中打印軌跡的示意圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的實施例進行詳細描述。

本發(fā)明提供一種大型工業(yè)級FDM打印機輥壓式打印頭，其整體安裝于打印機一運動裝置上(未圖示)，所述運動裝置(未圖示)可以為滑枕或溜板以帶動打印頭整體在多軸空間內(nèi)移動，從而進行掃描打印成型。

如圖1和圖2所示，一種大型工業(yè)級FDM打印機輥壓式打印頭包括：打印頭傳動機構(gòu)10、材料熔融裝置20、進料裝置30、熔融冷卻裝置40、熔融加熱裝置50和噴嘴及輥壓機構(gòu)60。

其中打印頭傳動機構(gòu)10，其上設(shè)有一驅(qū)動裝置(未圖示)；材料熔融裝置20，其上設(shè)有熔融加熱裝置50，且所述材料熔融裝置20上端與所述驅(qū)動裝置(未圖示)組接，下端與所述噴嘴及輥壓機構(gòu)60組接，本實施例中所述熔融加熱裝置50可以為鑄鋁式或鑄鐵式等加熱裝置，以在熔融過程中提供熱量，間接對材料進行熱熔；所述進料裝置30，設(shè)于所述材料熔融裝置20上并位于熔融加熱裝置50上方，以為材料熔融裝置20供給材料；所述熔融冷卻裝置40，設(shè)于所述熔融加熱裝置50外，本實施例中所述熔融冷卻裝置40圍設(shè)于所述熔融加熱裝置50四周，以對所述熔融加熱裝置50及熔融過程中產(chǎn)生的熱量進行冷卻和隔絕，避免熱量傳導而影響打印環(huán)境溫度及其他部件，而所述熔融加熱裝置50可以對打印材料進行熔融成形，并輸送熔融狀材料至噴嘴68進行打印成形；其中所述噴嘴及輥壓機構(gòu)60包括安裝在所述材料熔融裝置20下端的安裝板61，和設(shè)于所述安裝板61上的一電機62，及設(shè)于所述電機62的電機軸上的第一鏈輪63及第一鎖緊件64(本實施例中所述第一鎖緊件64為一螺母)，一模頭65安裝在材料熔融裝置20上，一第二鏈輪66可轉(zhuǎn)動的設(shè)置于所述模頭65與一第二鎖緊件67(本實施例中所述第二鎖緊件67為一螺母)之間，所述第二鏈輪66與所述第一鏈輪63通過一傳動件611連接，本實施例中所述第一鏈輪63與第二鏈輪66通過鏈條連接，一噴嘴68安裝在所述模頭65上，一輥輪安裝支架69安裝在所述第二鏈輪66上，其安裝位置在Y軸方向上可調(diào)，從而提高了打印的靈活性；一輥輪610轉(zhuǎn)動安裝于所述輥輪安裝支架69上，其可沿Z軸方向軸心自由轉(zhuǎn)動，所述輥輪610在Y軸方向的最低點始終低于噴嘴68在Y軸的最低點。

本發(fā)明一種大型工業(yè)級FDM打印機輥壓式打印頭的工作方式為：經(jīng)打印頭傳動機構(gòu)10、材料熔融裝置20以及進料裝置30、熔融冷卻裝置40、熔融加熱裝置50的輔助，材料熔融后經(jīng)模頭65及噴嘴68打印至工作面。其中關(guān)于材料熔融過程在公開號為CN105584044A，公開日為2016.05.18，名稱為“一種運用于大型工業(yè)級FDM3D打印機的打印頭裝置”的專利中已有較全面描述，在此不在贅述。

其中所述打印頭傳動機構(gòu)10安裝在所述運動裝置上(未圖示)，所述驅(qū)動裝置(未圖示)的動力輸出端與所述材料熔融裝置20相組接，其中所述驅(qū)動裝置(未圖示)為電機減速機或液壓缸，以為材料熔融裝置20提供動力，所述材料熔融裝置20可以是熔融擠出成形或柱塞式擠壓成形。

如圖2所示，所述第一鏈輪63設(shè)于所述電機62的電機軸上，以隨所述電機62的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動；所述第一鎖緊件64設(shè)于所述第一鏈輪63下方以對所述第一鏈輪63進行托浮，使第一鏈輪63不脫落，同時使其在Y軸方向上無法上下竄動并可調(diào)整Y軸方向的間隙。所述第二鏈輪66通過軸承或轉(zhuǎn)動機構(gòu)安裝在模頭65上，使其可以沿著模頭65中心進行自由轉(zhuǎn)動。所述第二鎖緊件67安裝在模頭65上，對所述第二鏈輪66進行托浮，使第二鏈輪66不脫落，同時使其在Y軸方向上無法上下竄動并可調(diào)整Y軸方向的間隙。

如圖2和圖3所示，所述電機62的轉(zhuǎn)動角度可以通過分析打印軌跡而生成G代碼控制或由數(shù)控系統(tǒng)程序直接控制，且本實施例中所述電機62的轉(zhuǎn)動角度被定義為使得所述輥輪610軸心與打印軌跡切線方向始終垂直，從而保證輥輪610始終對新打印的材料進行輥壓。

所述輥輪610在Y軸方向的最低點始終低于噴嘴68在Y軸的最低點，使得所述輥輪610始終對噴嘴68新打印的材料進行輥壓，從而壓平打印平面，并使得上層新打印面與下層打印面粘接更牢固以方便定型，同時從所述噴嘴68新打印的平面可以及時被所述輥輪610輥壓從而不存在噴頭68堆或堵塞的問題，故對所述噴嘴68沒有直徑限制，可以根據(jù)需要采用較大直徑噴嘴，從而提高打印效率。

另，所述輥輪610采用不粘接材料，且可以沿自身Z軸方向軸心自由轉(zhuǎn)動，使得所述輥輪610與新打印的材料面不會粘接。

所述噴嘴68可更換的安裝在所述模頭上，以方便用戶根據(jù)實際需要隨時更換不同直徑大小的噴嘴68。

本發(fā)明還提供一種大型工業(yè)級FDM打印機輥壓式打印頭的打印方法，即：

S1.所述電機62帶動所述第一鏈輪63轉(zhuǎn)動；

S2.所述第一鏈輪63帶動所述第二鏈輪66沿著所述模頭65中心轉(zhuǎn)動(模頭65與噴嘴68同一軸心)；

S3.所述第二鏈輪66轉(zhuǎn)動時帶動所述輥輪安裝支架69及所述輥輪610沿著所述模頭65及所述噴嘴68中心轉(zhuǎn)動。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。