三维打印机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种快速成型装置，特别涉及一种熔融沉积型三维打印机。
【背景技术】
[0002]FDM (Fused Deposit1n Modeling)恪融沉积制造工艺由美国学者 Scott Crump于1988年研制成功。FDM的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、尼龙等。以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速凝固，并与周围的材料凝结。市场上主流FDM打印机品牌如:MakerBot、Ultimaker、reprap等等。该种打印机目前存在两个急需解决的难题。
[0003]1.托盘的矛盾:打印时希望托盘能牢固粘住模型，但完事后希望模型能轻易从托盘上脱离。面对此矛盾需求，常见的办法是打印之前给托盘上涂抹胶水；再就是采用电热托盘(俗称热床)，打印时加热增强粘力，完事后冷却便于取下。缺点是很明显的:即使打印一粒扣子也不得不加热整个托盘，电源功率增加几百瓦，且散热风扇带来恼人的噪音。
[0004]现有托盘还有一个问题就是粘力差，容易翘边。例如打印一只老母鸡的模型，通常无法让母鸡站立在托盘上，因为仅凭鸡爪那一点接触面难以粘牢托盘，容易跌倒。必须把它切两半，剖面接触托盘打印，随后再准备一瓶胶水来粘合，且母鸡还得接受一次整容。
[0005]2.累赘的支撑:例如打印一个中国乐鼓的模型，为了防止鼓面下沉，鼓面下必须打印大量支撑，以缩小隔空拉丝的间距；不但费时费料，完事后还需要细心去除支撑(封闭内腔无法去除支撑)。目前尚无直接解决该难题的技术，双打印头技术或可缓解费料问题(一个打印头打印模型，另一个打印头使用廉价料专门打印支撑)。
【发明内容】
[0006]本案的目的就是解决上述两点难题，我们打破了传统技术偏见，标新立异。人们在解决矛盾问题时的惯性思维总是从中寻求平衡点，做个折中。例如上述托盘的矛盾问题，现有各种解决方案(毛玻璃、热床、美纹胶带等)，便是如此。
[0007]解决托盘矛盾的问题，我们采用电热丝切割，也就是说托盘可以尽量选粗糙表面的，粘力大的，甚至直接使用塑料托盘让模型和托盘粘在一起，打印结束时用电热丝切割下来。如此则模型和托盘的粘力大幅提高，打印上述老母鸡模型时，可以让母鸡站立在托盘上一次打印，即便是金鸡独立的模型也能一次打印。
[0008]减少累赘支撑的问题，我们采取让打印机可翻转的方案。各种打印机都让托盘保持水平，也就是说打印的每一层面都是水平的沿着重力线向上叠加的:这是一种惯性思维。我们反问自己，难道托盘不水平就不能打印吗？层面必须沿着重力线向上叠加？向下叠加或者横着、斜着叠加不可以吗？很显然都是可以的！比如上述的中国乐鼓模型，在打印鼓面的时候，让托盘不水平而是垂直于重力线，这样便能不打印支撑，直接隔空拉丝，且有效避免鼓面凹陷。而上述采用电热丝解决托盘矛盾的方案，大幅增加了托盘对模型的粘力，为此方案做了铺垫。
[0009]综上所述，本创新概括为:在三维打印机上安装有电热丝，该电热丝在打印时收纳于机身上不妨碍托盘运动之处；电热丝在打印结束后相对托盘运动，将托盘上的模型割掉与托盘分离。该打印机还可包括有底座，机身安装在底座上，机身可以绕底座安装轴转动，使托盘不水平，从而使得打印时模型的Z轴倾斜。
[0010]本创新的优点:解决了上述两项难题。使打印机功率更小，更省电、更安静；模型在打印时更稳定、更便于一次成型；大幅减少支撑的打印，缩短打印时间提升效率，节约成本。
【附图说明】
[0011]图1是打印机打印完毕时图；图2是打印机打印时图；图3是打印机打印时侧视图。
【具体实施方式】
[0012]如图1所示的打印机，其主机箱安装在底座4上面，且主机箱可以绕着底座安装轴5转动，使托盘3不再水平，甚至可以垂直，或者令模型倒挂。这种转动的实现，可通过步进电机搭配蜗轮齿轮实现，软件在合适的时候控制电机转动合适的角度。图中的2是托盘3侧面的电热弓，弓弦I是电热丝。该电热弓在打印时翻转到机箱侧面不妨碍打印，打印结束时如图1所示状态，弓弦I与托盘3平行，托盘3载着模型向弓弦I移动过来，电热丝正好嵌入托盘3和模型之间，将模型一点点割下。托盘3的另一侧还有一把电热弓，模型在此方向被割掉一半，再移动到对面切割剩余。
[0013]图中的6是打印头，它安装在带有滑轨的横杠上，横向移动实现打印机的X轴，而横杠的上下移动则实现Z轴，托盘的移动实现的是Y轴。打印机机箱沿着底座安装轴5的转动，实现整个笛卡尔坐标XYZ三轴在整体上相对于重力线的变化，从而有效降低对模型支撑的需求。
[0014]图中的打印机最佳适用远程挤出方案，例如将挤出头安装在横杠的末端，这样有利于横杠重心的平衡，避免晃动增强打印稳定性。图1所示的是一种采取托盘横向移动实现Y轴的打印机，如同reprap类型(俗称龙门架构打印机)。若是像MakerBot那种方盒子打印机，托盘上下移动实现Z轴，那么电热弓的设计便不能如此简洁。应与此相反，设计为切割时托盘不动，电热弓移动(例如用步进电机带动)。
[0015]图2和图3从不同角度展示了打印时，电热弓收纳的状态，它的一端有转轴固定在机箱上，可以绕着此转轴翻转到不妨碍打印的位置。并且本技术使得打印机的外形区别于现有的所有产品，看似一台显示器更具美感。
【主权项】
1.一种三维打印机，属熔融沉积制造工艺，其特征在于安装有电热丝，该电热丝在打印时收纳于机身上不妨碍托盘运动之处；电热丝在打印结束后相对托盘运动，将托盘上的模型割掉与托盘分离。
2.—种三维打印机，属熔融沉积制造工艺，其特征在于包括有底座，机身安装在底座上，机身可以绕底座安装轴转动，使托盘不水平，从而使得打印时模型的Z轴倾斜。
3.如权利要求1所述的三维打印机，还包括权利要求2所述的特征。
【专利摘要】本创新涉及一种熔融沉积型三维打印机。打印机上安装有电热丝，该电热丝在打印时收纳于机身上不妨碍托盘运动之处；电热丝在打印结束后相对托盘运动，将托盘上的模型割掉与托盘分离。该打印机还可包括有底座，机身安装在底座上，机身可以绕底座安装轴转动，使托盘不水平，从而使得打印时模型的Z轴倾斜。该创新使打印机功率更小，更省电、更安静；模型在打印时更稳定、更便于一次成型；大幅减少支撑的打印，缩短打印时间提升效率，节约成本。
【IPC分类】B29C67-06, B33Y30-00
【公开号】CN104669627
【申请号】CN201510139801
【发明人】钱志湘
【申请人】钱志湘
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月28日