3D打印机喷头原理介绍

弘瑞3D打印机

​　　3d打印机和市场上一般的打印机结构差不多，也是由控制电路、驱动电路、数据处理电路、电源及输入输出模块这几个部分构成。 下面我们以以下参数详解3Ｄ打印机的原理。

　　从外观来看，采用FDM熔融层积成型技术面相的个人消费者的3D打印机的结构并不复杂，甚至有点简陋，不过也正是这样的原因才能够将3D打印机的价格从几万甚至几十万美元降低到几千元人民币。目前，消费级的3D打印机主要都由PC电源、主控电路、步进电机及控制电路、高温喷头和工件输出基板这几个部分组成，外面用木板来固定，采用非密闭式铸模平台。

　　我们可以看到其核心是一块采用ATmega1280-16AU（16MHz）8位AVR微处理器的主电路板，通过这块主电路板将处理后的3D模型文件转换成X、Y、Z轴和喷头供料的步进电机数据，交给4个步进电机控制电路进行控制，然后让步进电机控制电路控制工件输出基板的X-Y平面移动、喷头的垂直移动和喷头供料的速度，比较精确地让高温喷头将原料（ABS塑料丝）融化后一层一层地喷在工件输出基板上，形成最终的实体模型。

　　从硬件结构上来说，闪铸AdventurerⅢ 3D打印机并不复杂，成本也并不是太高，据重庆大学自动化学院副院长林景栋教授介绍其主控制电路成本也就100元左右，一套步进电机和控制电路的成本也在100元左右，可加热的工件输出基板和喷头成本也不是太高。在得知它配备的航嘉磐石355电源售价超过200元后，自动化学院的廖孝勇老师笑着对我们说，这个电源可能是这款打印机里面硬件成本最高的配件。

　　有两种基于压电技术原理的喷头,分别是/按需给墨型0(droPlet一on一demarid)喷头和连续喷头,导电墨水在压力的作用下经喷头喷出,喷射出来的油墨分散形成连续的液滴,但这种连续喷出的液滴在自然状态下的尺寸和间隔本应是随机的,因此此种喷头通过其压电传感器件向墨水施加一个固定频率的超声波,使油墨形成具有相同尺寸和间隔的液滴。连续喷出的液滴通过一个充电极板,需要的液滴被电场充电,并偏转到指定方向喷射出去,而不需要的液滴用回收槽来收集。一个压电传感器可以支持许多个喷头,因此喷头之间的间距可以尽可能的小,以达到高分辨率阵列。但由于这种器件的油墨液滴充电和回收系统极为复杂,成为其实际应用的主要障碍。

　　按需给墨型喷头是利用一个压电管道或圆盘喷射液滴,在需要打印时通过向压电传感器上施加电压脉冲,从而在充满油墨的腔体中产生声波。声波与喷嘴内油墨的自山凹面相互作用,便会射出一个液滴。一典型的/按需给墨型0喷头,这种液滴产生方法的主要优势在于它不需要复杂的液滴偏转系统和回收系统,缺点是压电传感管道或圆盘的尺寸过大,在毫米量级,不利于高精度应用。