3D打印機噴頭的原理有哪些?

3D打印機與市場上一般的打印機結構相似，也由控制電路、驅動電路、數據處理電路、電源和輸入輸出模塊組成。

從外觀上看，采用FDM熔融層積成型技術的個人消費者的3D打印機結構并不復雜，甚至有點簡陋，但正是因為這個原因，3D打印機的價格才能從幾萬甚至幾十萬美元降到幾千元。目前，消費級3D打印機主要由PC電源、主控電路、步進電機和控制電路、高溫噴頭和工件輸出基板組成。外用木板固定，采用非封閉鑄模平臺。

我們可以看到，它的核心是一個主電路板，使用ATmega1280-16AU(16MHz)8位AVR微處理器。通過這個主電路板，將處理后的3D模型文件轉換成X、Y、Z軸和噴頭進料的步進電機數據，交給4個步進電機控制電路進行控制，然后讓步進電機控制電路控制工件輸出基板的X-Y平面移動、噴頭的垂直移動和噴頭進料的速度。

就硬件結構而言，閃鑄Adventurerⅲ3D打印機并不復雜，成本也不算太高，據重慶大學自動化學院副院長林景棟教授介紹，其主控電路的成本也就100元左右，一套步進電機和控制電路的成本也就100元左右，可加熱工件的輸出基板和噴頭的成本也不算太高。自動化學院的航嘉磐石355電源售價超過200元后，自動化學院的廖孝勇老師笑著告訴我們，這個電源可能是這款打印機硬件成本最高的配件。

基于壓電技術原理的噴頭有兩種，即/按需給墨型0(droPlet一on一demarid)噴頭和連續(xù)噴頭。導電墨水在壓力的作用下通過噴頭噴出，噴出的墨水分散形成連續(xù)的液滴。然而，這種連續(xù)噴出的液滴在自然狀態(tài)下的尺寸和間隔應該是隨機的。因此，這種噴頭通過其壓電傳感器向墨水施加固定頻率的超聲波，使墨水形成相同尺寸和間隔的液滴。連續(xù)噴出的液滴通過充電極板，所需的液滴被電場充電，轉向指定方向噴出，不需要的液滴通過回收槽收集。一個壓電傳感器可以支持多個噴因此噴頭之間的間距可以盡可能小，以達到高分辨率陣列。但由于該裝置的油墨滴充電和回收系統(tǒng)極其復雜，成為其實際應用的主要障礙。

根據需要，墨水噴頭使用壓電管或圓盤噴射液滴，在需要打印時向壓電傳感器施加電壓脈沖，從而在充滿油墨的腔體中產生聲波。當聲波與噴頭中油墨的自山凹面相互作用時，會發(fā)出液滴。典型/按需給墨型0噴頭。這種液滴生產方法的主要優(yōu)點是不需要復雜的液滴偏轉系統(tǒng)和回收系統(tǒng)。缺點是壓電傳感管或圓盤尺寸過大，不利于毫米級的高精度應用。