[实用新型]一种制备功能梯度材料的3D打印机

说明书

技术领域

本实用新型涉及快速成型技术，具体是一种制备功能梯度材料的3D打印机。

背景技术

功能梯度材料(FGM)在航天、军用、民用等多个领域具有重要用途，随着工业化生产对FGM需求的不断上升，FGM的传统制备方法存在的一些缺陷不断暴露出来，而传统的功能梯度材料的制备方法繁琐、耗时耗材且不环保，既无法满足工业化发展的需要，也不符合可持续发展的需要，科技的发展催生了快速成型技术，如果将快速成型制造与FGM制造有机结合，将会有效地降低相关制造费用并可制造复杂FGM零件，可以利用数字化三维模型通过塑料、树脂、金属等材料堆叠方法逐层堆积成型。与此同时，市面上很多3D打印机无法满足生产生活的需求。存在的问题有：

(1)市面上流行的3D打印机多数为单喷头设备，无法进行多种材料的复合打印。

(2)市面上的双喷头3D打印机多为一个喷头支撑、另一个喷头打印，无法完成功能梯度材料的打印。

(3)设备打印空间利用率可以提高，打印工作环境有待改善。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种制备功能梯度材料的3D打印机。通过双喷头设计的3D打印机与上位机的配合，实现多种材料的复合打印，实现对一些小型功能梯度材料的制备，充分利用3D打印机的打印工作空间，实现较高精度快速成型。

本实用新型解决所述技术问题的技术方案是，提供一种制备功能梯度材料的3D打印机，所述打印机包括双喷头成型机构、PCB电路板、框架、隔板和电源机构；其特征在于所述双喷头成型机构包括X轴电机、Y轴电机、Z轴电机、丝杠、打印工作平台、打印喷头部分、固定光滑直杆、滑动直线光杆、固定转轴和滑动块；所述打印喷头部分包括两个进丝装置、两个加热熔融装置、两个打印喷头、一个风扇、一个底板和两个塑料导管；所述滑动直线光杆由与X方向平行的纵向光杆和与Y方向平行的横向光杆组成；所述固定转轴由两个X轴固定转轴和两个Y轴固定转轴组成；

所述框架是封闭式立方体结构，放置于地面上，其四个侧面上分别固定有一根与地面和自身侧面平行的固定光滑直杆；所述滑动块具有四个，一根固定光滑直杆上分别连接有一个滑动块，滑动块可以沿固定光滑直杆自由滑动；所述隔板固定在框架上；所述电源机构、PCB电路板和Z轴电机固定在隔板的下表面；所述丝杠一端穿过隔板的通孔与Z轴电机连接，另一端与框架上侧连接；所述打印工作平台固定于丝杠上，通过导线与PCB电路板相连接；所述打印喷头与加热熔融装置固定连接；所述进丝装置、加热熔融装置和风扇固定在底板上；所述打印喷头部分通过导线与PCB电路板电连接；装有打印丝的塑料导管分别与各自的进丝装置相连；所述打印喷头部分的两个打印喷头安装高度完全一致，两者在同一水平面上；所述滑动直线光杆的两端分别固定于滑动块中；所述进丝装置与滑动直线光杆固定连接；

所述X轴电机固定于框架上；所述X轴固定转轴分别固定于框架的对面两侧面的固定光滑直杆上，其中一个X轴固定转轴通过皮带与X轴电机连接，X轴固定转轴之间通过皮带彼此连接；同时X轴固定转轴之间皮带与滑动块相固连；所述纵向光杆的两端分别固定于滑动块中；所述进丝装置与纵向光杆固定连接；

所述Y轴电机固定于框架上；所述Y轴固定转轴分别固定于框架的对面两侧面的固定光滑直杆上，其中一个Y轴固定转轴通过皮带与Y轴电机连接，Y轴固定转轴之间通过皮带彼此连接；同时Y轴固定转轴之间皮带与滑动块相固连；所述横向光杆的两端分别固定于滑动块中；所述进丝装置与横向光杆固定连接。

与现有技术相比，本实用新型有益效果在于：

(1)滑动直线光杆采用平行放置，可使双喷头成型机构的运动和定位达到0.1mm级，实现较高精度快速成型。

(2)所述的电机均为伺服电机，其具有比普通步进电机更高的准确性，通过对回馈的脉冲进行分析可使电机的运动更为精确。

(3)通过与上位机的配合，本机器可以实现对小型简易功能梯度材料的制备，完成单喷头3D打印机不能完成的复合打印过程，实现对材料的充分利用，并且本机器投资成本低，通过工厂使用大批量生产小型功能梯度材料，提高经济效益，缩小时间以及人力成本。

附图说明

图1为本实用新型制备功能梯度材料的3D打印机一种实施例的双喷头成型机构右视结构示意图；

图2为本实用新型制备功能梯度材料的3D打印机一种实施例的双喷头成型机构主视结构示意图；

图3为本实用新型制备功能梯度材料的3D打印机一种实施例的打印喷头部分主视结构示意图；