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1、(10)申请公布号 CN 103395209 A (43)申请公布日 2013.11.20 CN 103395209 A *CN103395209A* (21)申请号 201310343636.1 (22)申请日 2013.08.08 B29C 67/00(2006.01) (71)申请人 西安非凡士机器人科技有限公司 地址 710075 陕西省西安市高新区高新五路 2 号创拓大厦 230-226 (72)发明人 王辉 王灏 (54) 发明名称 大型 FDM 原理的 3D 打印机 (57) 摘要 本发明公开了一种大型 FDM 原理的 3D 打印 机， 是一种具有自动调平系统、 散热控制系统、 。
2、料 的悬挂控制系统和进程显示系统的 3D 打印机， 所述调平控制系统包括测距传感器、 工作面板、 底 座、 电机和弹簧， 测距传感器安装在工作面板的 上方， 工作面板与电机相连接， 电机轴上设置有弹 簧， 所述散热控制系统还采用了大面积风扇， 所述 料的悬挂系统包括料支架、 支料棍、 料卷和线材塑 料， 所述进程显示系统包括 LCD 显示屏、 以及相应 LCD 的电路， 本发明能够打印大型塑料结构件， 提 高打印成功率， 增强 FDM 类 3D 打印设备可靠性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请。
3、 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103395209 A CN 103395209 A *CN103395209A* 1/1 页 2 1. 一种大型 FDM 原理的 3D 打印机， 包括 3 轴运动系统、 加热系统、 调平控制系统、 散 热控制系统、 进退料控制系统、 面板操作系统、 电源稳压系统和电机驱动系统， 其特征在于， 还包括有料的悬挂系统和进程显示系统， 所述调平控制系统包括测距传感器、 工作面板、 底 座、 电机和弹簧， 测距传感器安装在所述工作面板的上方， 工作面板与电机相连接， 电机轴 上设置有弹簧， 所述散热控制系统还采用了风扇， 所述料的悬挂。
4、系统包括料支架、 支料棍、 料卷、 线材塑料， 所述进程显示系统包括 LCD 显示屏、 以及相应 LCD 的电路。 权 利 要 求 书 CN 103395209 A 2 1/3 页 3 大型 FDM 原理的 3D 打印机 技术领域 0001 本发明涉及一种打印设备， 尤其是涉及一种 3D 打印机。 背景技术 0002 目前市场上的 3D 打印制造技术主要有， FDM 熔融层积成型技术、 3DP 技术、 SLA 立 体平板印刷技术、 SLS 选区激光烧结技术、 DLP 激光成型技术、 UV 紫外线成型技术。 0003 FDM 熔融层积成型技术是将丝状的热熔性材料加热融化， 同时三维喷头在计算机 。
5、的控制下， 根据截面轮廓信息， 将材料选择性地涂敷在工作台上， 快速冷却后形成一层截 面。一层成型完成后， 机器工作台下降一个高度 （即分层厚度） 再成型下一层， 直至形成整个 实体造型。其成型材料种类多， 成型件强度高、 精度较高， 主要适用于成型小塑料件。 0004 从各3D打印技术的原理、 3D打印设备体积及3D打印成本来看， 对于个人消费者来 说采用 FDM 熔融层积成型技术的设备是整体成本最低且占用空间最小的， 因此我们可以看 到市面上面向普通消费者销售的 3D 打印机都是基于 FDM 熔融层积成型技术的。 0005 FDM原理的3D打印机包括3轴运动系统、 加热系统、 调平控制系统。
6、、 散热控制系统、 进退料控制系统、 面板操作系统、 电源稳压系统和电机驱动系统。 0006 所述的 3 轴运动系统主要包括 ： 步进电机、 光轴、 皮带、 轴套、 轴承、 结构件、 皮带 轮、 丝杠、 螺母、 螺丝若干。 0007 实现过程 ： 步进电机带动皮带旋转， 连接机构卡在皮带上， 这就形成了一个方向的运动， 光轴的作 用有两种 ： 1 如光轴主要为导向作用 ； 2 如光轴主要为传递动力作用， 丝杠与电机相连， 丝 杠上配有螺母， 在制作时螺母与工作平面相连。 步进电机由相应的控制驱动板驱动， 如此就 形成了 X/Y/Z 三轴运动。 0008 从现有市场上的机型可以看出， 目前 FD。
7、M 技术的应用范围主要在小型塑料零件成 型方面， 主要存在的问题有 ： 1、 工作面板的调平为人工调平， 不仅麻烦而且误差大， 对模型的成型率有非常大的影 响 ； 2、 FDM 技术存在模型冷却不均匀而发生翘边， 导致 FDM 技术无法打印大尺寸零件 ； 3、 目前市场上的 FDM 打印机都采用侧挂料的进料方式， 这种方式使得料在进料机构带 动下以曲线的形式进入喷头， 而造成进料阻力加大， 带不动料盘旋转， 进料困难等现象， 对 打印模型的过程有严重影响， 并且会损伤机器 ； 4、 目前FDM类的3D打印机缺少喷头堵料的监测装置， 而导致人员不能及时发现打印模 型已经失败， 从而浪费大量打印校。
8、准时间。 发明内容 0009 本发明所要解决的技术问题是提供一种具有自动调平系统、 散热控制系统、 料的 悬挂系统和进程显示系统的 3D 打印机。 说 明 书 CN 103395209 A 3 2/3 页 4 0010 本发明是这样实现的， 一种大型 FDM 原理的 3D 打印机， 包括 3 轴运动系统、 加热系 统、 调平控制系统、 散热控制系统、 进退料控制系统、 测料控制系统、 面板操作系统、 电源稳 压系统和电机驱动系统， 还包括有料的悬挂系统和进程显示系统， 所述调平控制系统包括 测距传感器、 工作面板、 底座、 电机和弹簧， 测距传感器安装在工作面板的上方， 工作面板与 电机相连接。
9、， 电机轴上设置有弹簧， 所述散热控制系统还采用了风扇， 所述料的悬挂系统包 括料支架、 支料棍、 料卷、 线材塑料， 所述进程显示系统包括 LCD 显示屏、 以及相应 LCD 的电 路。 0011 本技术解决了 FDM 的大部分技术难题， 并为 FDM 技术打印大型零部件提供了可能 性， 本技术工作面板的调平方式改为自动调平， 利用测距传感器减少了距离误差， 添加了大 面积冷却风扇来解决 FDM 桥边问题， 改变了料的悬挂方式， 改善了进料不顺问题， 并且利用 监测装置来监测打印过程， 为操作人员提供了监视平台， 有效的缩短了打印模型的所需时 间。 附图说明 0012 图 1 ： 调平控制系。
10、统结构图 ； 图 2 ： 散热控制系统原理图 ； 图 3 ： 料的悬挂系统原理图。 0013 其中， 1、 测距传感器 2、 工作面板 3、 螺纹轴电机 4、 底座 5、 弹簧 6、 大面积风扇 7、 打印模块 8、 料支 9、 支料棍 10、 料卷 11、 线材塑料。 具体实施方式 0014 如图 1， 所述调平控制系统主要包括测距传感器和螺纹轴电机， 测距传感器 （1） 安 装在工作面板 （2） 的上方， 可以实施监测工作面板的位置， 工作面板与三个螺纹轴电机 （3） 相连接， 螺纹轴上设置有弹簧 （5） ， 三个螺纹轴电机通过底座 （4） 固定连接。 0015 测距传感器与三轴运动平台固。
11、定在一起， 根据 3 点确定一个平面的原理， 将板子 的测试点以等边三角形排列， 然后测距传感器分别移动到等边三角形的三个顶点进行测 距。 启动调平程序后， CPU给测距传感器工作指令， 测距传感器开始测距， 然后反馈距离数据 给 CPU， CPU 将反馈的距离数据与预设距离数据进行对比， 如果反馈的距离数据比预设距离 数据大， 则 CPU 启动螺纹轴电机正向旋转， 由于电机的螺纹轴与底座螺纹连接， 并且电机壳 体由于底座的限制不允许旋转， 当电机轴正向旋转时， 电机上升， 工作面板上升， 缩短距离， 测距传感器继续测距， 直到达到预设距离。 如果反馈的距离数据比预设距离小， 测电机轴反 向旋。
12、转， 电机下降， 工作面板下降， 增加距离， 直到达到预设距离。 0016 散热控制系统主要包括对电机、 喷头以及材料的冷固， 目前的 FDM 技术不能打印 大尺寸的模型， 与材料的不均匀冷固引起的桥边问题有直接关系， 为了保证大尺寸 FDM 零 部件有效成型， 我们采用大面积冷却风扇直接在打印过程中冷却打印模型， 从而减少材料 的内应力， 降低零件翘边机率。 0017 如图 2， 大面积风扇 (6) 打印模型 (7)， 所示大面积风扇在打印过程中对打印模 型进行及时冷却， 气流带走大量热量， 加快模型冷却速度， 并且在对已经打好的模型均匀冷 却， 降低热传导， 实现即打即冷却。 说 明 书 。
13、CN 103395209 A 4 3/3 页 5 0018 料的悬挂系统 ： 如图 3， 料的悬挂系统主要包括料支 （8） 、 支料棍 （9） 、 料卷 （10） 和 线材塑料 （11） ， 进料时由于进料机构的啮合作用， 料被啮合前进， 从而带动料卷在支料棍 （9） 上旋转， 这种悬挂方式保证了料直接进入进料机构， 避免了料以其他曲线方式进入进 料机构， 大大减少了进料阻力， 提高了进料可靠性。 0019 进程显示系统 ： 进程显示系统主要包括 LCD 显示屏、 以及相应 LCD 的电路， 可以将 打印的进程、 喷头温度及时的显示出来， 使操作人员能直观的了解模型打印的快慢以及打 印时间。 说 明 书 CN 103395209 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103395209 A 6 2/2 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 103395209 A 7 。