CN103692776B - 一种3d打印设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D打印设备，克服目前3D打印设备喷出的耗材固化后的细丝形状和尺寸无法变化的缺陷，该设备包含有进给物料的管路（3），所述管路（3）的末端为出料口（21），所述管路（3）中设置有可以改变出料口（21）形状和/或大小的变径元件。本申请实施例可以根据打印需要实时改变挤出的物料的粗细，还可以调整挤出的物料的截面形状。
Description
技术领域
本发明涉及打印设备，尤其涉及一种3D打印设备。
背景技术
3D打印设备通过其上的喷嘴，将软化的打印耗材打印在工作平台等处。但是，目前的3D打印设备，有的是进给特定粗细固化的丝状耗材并将其熔融或软化后通过喷嘴喷出或挤出并成型，有的是利用储物罐存储熔融或者软化状态下的耗材并通过喷嘴喷出或挤出并成型。
但是，这些3D打印设备喷嘴上的出料口的尺寸是固定的，喷出的耗材在固化后只能是确定形状和尺寸的细丝，这也就限定了3D打印设备的打印精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服目前3D打印设备喷出的耗材固化后的细丝形状和尺寸无法变化的缺陷。
为了解决上述技术问题，本申请的实施例提供了一种3D打印设备，包含有进给物料的管路（3），所述管路（3）的末端为出料口（21），所述管路（3）中设置有可以改变出料口（21）形状和/或大小的变径元件。
优选地，所述设备包括控制所述变径元件改变所述出料口（21）形状和/或大小的变径杆（5）。
优选地，所述变径元件可以贴着所述管路（3）的内壁沿所述管路（3）的轴线方向滑动，所述变径杆（5）垂直于所述管路（3）的轴线方向穿过所述设备的喷嘴（2）或所述设备的壳体（1），所述喷嘴（2）或壳体（1）上设置有便于所述变径杆（5）沿所述管路（3）的轴线方向运动的槽。
优选地，所述变径元件的端部可以滑动到与所述出料口（21）平齐，或者所述变径元件的端部伸出所述出料口（21）。
优选地，所述变径元件包括杆状体（4）或环状体（6）。
优选地，所述杆状体（4）的横截面形状包括弧形、三角形、矩形或者梯形。
优选地，所述杆状体（4）的横截面形状为弧形时，所述杆状体（4）的径向边缘（41）与所述管路（3）的轴线方向垂直并指向所述管路（3）的轴线，或者所述杆状体（4）的径向边缘（41）与所述管路（3）的直径相平行但不重合。
优选地，所述杆状体（4）与所述变径杆（5）相连，或者所述环状体（6）通过连杆（7）与所述变径杆（5）相连。
优选地，所述环状体（6）内环的形状，包括圆形、椭圆形、三角形、矩形或者多边形。
优选地，所述设备包括自动控制所述变径元件改变所述出料口（21）形状和/或大小的自动控制元件。
与现有技术相比，本申请实施例的3D打印设备，通过手动或自动控制变径元件在管路中的位置，可以根据打印需要实时改变挤出的物料的粗细，还可以调整挤出的物料的截面形状。
附图说明
图1为本申请实施例的3D打印设备的内部构造示意图。
图2至图9分别为本申请实施例的3D打印设备中各种杆状体的截面形状示意图。
图10为本申请实施例的3D打印设备的另一种内部构造示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下的相互结合，均在本发明的保护范围之内。
如图1所示，本申请实施例的3D打印笔包含有进给物料的管路3。该物料比如可以是打印耗材比如ABS或者PLA细丝，也可以是食品比如巧克力等。管路3的末端为出料口21。贴着管路3的内壁，设置有可以改变出料口21形状和/或大小的变径元件。变径元件可以贴着管路3的内壁，沿管路3的轴线方向滑动。变径元件朝着出料口21方向滑动时，端部可以与出料口21平齐或者从出料口21中滑出；变径元件朝着出料口21的反方向滑动时，变径元件可以隐藏在管路3中。出料口21的形状和/或大小被改变，则从管路3中进给并经出料口21挤出后物料的截面形状和/或尺寸。
而且，本申请的实施例中，在出料口21的形状和/或大小发生改变时，管路3靠近出料口21的部分也会发生相同的改变。管路3中软化的物料，在持续的进给压力的推动下，会根据管路3的内部形状进行变化，从而在流经管路3靠近出料口21的部分以及从出料口21中挤出时，就会变成横截面与出料口21形状和尺寸相同的丝状或条状，并在被挤出出料口21后迅速降温而凝固。
对于变径元件的端部滑动到与出料口21平齐，或者变径元件的端部伸出出料口21，都会缩小出料口21的尺寸。对于变径元件的端部朝着出料口21的反方向滑动并隐藏在管路3中时，出料口21的尺寸就会扩大。位于管路3中软化的物料会受到后面持续进给的物料的推力，在出料口21的尺寸以及管路3靠近出料口21的部分的尺寸均发生变化时，对于匀速进给物料的情形从出料口21中挤出的物料的尺寸就会变化，同时物料的挤出速度也将发生变化。缩小了出料口21的尺寸，则会缩小挤出的物料的横截面尺寸，同时也会提高挤出的物料的速度；而扩大出料口21的尺寸，则会扩大挤出的物料的横截面尺寸，同时也会降低挤出的物料的速度。
本申请实施例的3D打印笔还设置有变径杆5。变径杆5与变径元件相连，控制变径元件在管路3中的位置，从而改变出料口21的形状，或者改变出料口21的大小，或者同时改变出料口21的形状和大小。
用于3D打印设备的物料比如打印耗材等，在软化后受到后进入3D打印设备的物料的进给压力，从而继续在管路3中向前移动，直至从出料口21中或者变径元件的端部被挤出。物料在出料口21中或者变径元件的端部被挤出，则被挤出的物料的形状和/或尺寸，与出料口21的形状和/或尺寸相同。
变径杆5可以垂直于管路3的轴线方向，穿过3D打印设备的壳体1。为便于变径杆5控制变径元件在管路3中的位置，使得变径元件可以在管路3中滑动，壳体1上设置有变径杆5可以沿管路3的轴线方向进行运动的槽。
如图1所示，3D打印设备中，管路3伸出于壳体1外部的部分一般称之为喷嘴2。本申请的另一些实施例中，对于包含有较长喷嘴2的3D打印设备，变径杆5也可以是可以垂直于管路3的轴线方向并穿过喷嘴2，喷嘴2的壁上设置有变径杆5可以沿管路3的轴线方向进行运动的槽，以便于变径杆5控制变径元件在管路3中的位置，使得变径元件可以在管路3中滑动。
如图1所示，本申请实施例的3D打印设备中，变径元件可以是杆状体4。该杆状体4贴着管路3的内壁设置，与变径杆5相连，通过在壳体1的外部操作变径杆5沿管路3的轴线方向进行滑动，就可以改变杆状体4在管路3中的位置。当操纵变径杆5沿管路3的轴线方向将变径体4的端部滑动到与出料口21平齐，或者将变径体4的端部滑动到伸出出料口21（如图1所示），则经出料口21挤出的物料就会变细，同时挤出的速度就会变快。
如图1所示，本申请实施例的3D打印设备，管路3中可以设置多根杆状体4。
本申请的实施例中，对于横截面为圆形的管路3及圆形的出料口21，杆状体4的截面可以是如图2所示的弧形。
如图2所示的实施例中，管路3中设置有两根杆状体4，该两根杆状体4的截面均为弧形。如图2所示的实施例中，两根杆状体4为一根薄壁圆管在横截面上经四等分之后其中的两份。该薄壁圆管的外径与圆形横截面的管路3的内径相等。两根杆状体4的径向边缘41，可以与管路3的轴线方向垂直并指向管路3的轴线。图2所示的实施例中，两根杆状体4相对设置，各自连接有变径杆5。两根变径杆5可以独立滑动，也即两根杆状体4可以独立地在管路3中滑动。从而，通过将两根杆状体4其中一根滑动到与出料口21平齐或伸出出料口21，而另一根位于管路3中远离出料口21的位置，则可以缩小从出料口21中挤出的物料的尺寸。而同时将两根杆状体4一齐滑动到与出料口21平齐或伸出出料口21的位置，则可以进一步缩小从出料口21中挤出的物料的尺寸。
如图3所示，两根杆状体4的径向边缘41，可以与管路3的直径相平行但不重合。这种杆状体4可以使得挤出的物料更加整齐。
本申请的实施例中，对于横截面为矩形的管路3及矩形的出料口21，杆状体4的截面可以是如图4所示的矩形。本申请的实施例中，对于横截面为矩形的管路3及矩形的出料口21，杆状体4距离管路3中心较近的一面，也可以是如图5所示的斜面，从而杆状体4的横截面为梯形。需要说明的是，图4和图5均示出了两根杆状体4。在其他的实施例中，管路3中设置一根杆状体4或者两根以上的杆状体4，均是可行的。
本申请的实施例中，对于横截面为圆形或矩形的管路3，杆状体4距离管路3中心较近的一面，也可以是曲面。
本申请的实施例中，管路3靠近出料口21部位的截面形状以及出料口21的形状，也可以是三角形或者多边形。对于管路3靠近出料口21部位的形状以及出料口21的形状均为三角形时，杆状体4的横截面形状也可以是如图6所示的三角形或者如图7所示的梯形。如图6所示，在杆状体4的横截面形状为三角形时，杆状体4设置成贴着三角形管路3的一个角沿管路3的轴线方向滑动，从而将软化的物料所经过的途径改变成梯形或者其他形状。如图7所示，在杆状体4的横截面形状为梯形时，杆状体4设置成贴着三角形管路3的一条边沿管路3的轴线方向滑动，从而将软化的物料所经过的途径改变成更小尺寸的三角形或者其他形状。
如图8所示，对于管路3靠近出料口21部位以及出料口21的形状均为正六边形时，杆状体4的横截面形状也可以是梯形。如图9所示，管路3靠近出料口21部位以及出料口21的形状均为正六边形时，杆状体4的横截面形状也可以是三角形。
如图10所示，本申请实施例的3D打印设备中，变径元件可以是环状体6。该环状体6的外壁贴着管路3的内壁，通过贴着管路3的内壁的连杆7与变径杆5相连。对于手动控制或者部分情形下的自动控制，可以通过在壳体1或者喷嘴2的外部操作变径杆5沿管路3的轴线方向进行滑动，就可以改变环状体6在管路3中的位置。当操纵变径杆5沿管路3的轴线方向将环状体6的端部滑动到与出料口21平齐，或者将环状体6的端部滑动到伸出出料口21，则经环状体6挤出的物料就会变细，同时挤出的速度就会变快。
本申请的实施例中，环状体6外环的形状与出料口21的形状相同，环状体6外环的大小与出料口21的大小相同。环状体6内环的形状，可以是圆形、椭圆形、三角形、矩形或者多边形等等。环状体6的高度，设置为足以保证软化的物料经过后能够形成与环状体6内环形状和尺寸相同且挤出后能稳定成型。
本申请实施例的3D打印设备，可以根据需要打印的物品的结构特点，实时选择经出料口喷出的软化的物料的形状和尺寸，还可以在打印过程中，对需要进行较大体积堆积的部分进行较粗的细丝进行打印，而对较小体积堆积的部分选择较细的细丝进行打印，提高打印速度的同时，也可以提高打印效率。
本申请的实施例，还可以通过自动控制元件对变径元件或者变径杆等进行自动控制，据此实现根据打印物品的特点自动地在打印过程中实时改变出料口的形状，从而自动改变从出料口中挤出的物料的形状和/或尺寸。
本申请的实施例，可以适用于家用级别、商用级别或者工业级别的3D打印机，而且，也同样可以适用于手持式的3D打印笔。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (8)
1.一种3D打印设备，其中，该设备包含有进给物料的管路（3），所述管路（3）的末端为出料口（21），所述管路（3）中设置有可以改变出料口（21）形状和/或大小的变径元件；
其中，所述设备包括控制所述变径元件改变所述出料口（21）形状和/或大小的变径杆（5）；
所述变径元件可以贴着所述管路（3）的内壁沿所述管路（3）的轴线方向滑动，所述变径杆（5）垂直于所述管路（3）的轴线方向穿过所述设备的喷嘴（2）或所述设备的壳体（1），所述喷嘴（2）或壳体（1）上设置有便于所述变径杆（5）沿所述管路（3）的轴线方向运动的槽。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述变径元件的端部可以滑动到与所述出料口（21）平齐，或者所述变径元件的端部伸出所述出料口（21）。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述变径元件包括杆状体（4）或环状体（6）。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述杆状体（4）的横截面形状包括弧形、三角形、矩形或者梯形。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述杆状体（4）的横截面形状为弧形时，所述杆状体（4）的径向边缘（41）与所述管路（3）的轴线方向垂直并指向所述管路（3）的轴线，或者所述杆状体（4）的径向边缘（41）与所述管路（3）的直径相平行但不重合。
6.根据权利要求3所述的设备，其中，所述杆状体（4）与所述变径杆（5）相连，或者所述环状体（6）通过连杆（7）与所述变径杆（5）相连。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述环状体（6）内环的形状，包括圆形、椭圆形、三角形、矩形或者多边形。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备包括自动控制所述变径元件改变所述出料口（21）形状和/或大小的自动控制元件。
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