CN103753817B - 一种3d打印机喷头装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D打印机喷头装置。主要解决了现有的FDM技术的3D打印机不能实现彩色打印的问题。其特征在于：该喷头装置包括外壳，所述的外壳内从上到下依次设有三色室、混合室以及喷嘴；所述的三色室由三个互相分隔的独立腔室组成，每个腔室分别通过三原色的其中一种颜色塑料丝，每个腔室内都设有传动装置、加热装置以及电动阀。在塑料丝喷出喷头之前即进行融合，实现了真正意义上的3D彩色打印，且只需一个喷头就可完成，价格实惠，便于推广。

Description

一种3D打印机喷头装置

技术领域

本发明涉及一种3D打印机喷头领域，具体涉及一种3D打印机喷头装置。

背景技术

3D打印技术又称快速成型技术（RapidPrototypingManufacturing，简称RP技术），根据其成型方法的不同，可分为立体光刻(Stcmolithography，SLA)、叠层实体制造(LaminatedObjectManufacturing，LOM)、熔融沉积制造(FusedDepositionModeling，FDM)、选择性激光烧结(SelectiveLaserSintering，SLS)等。FDM快速成型系统与SLA，LOM，SLS等系统的最大区别在于FDM没有采用激光系统，因此可以把成本降到最低，也是目前最为广泛应用的一种3D打印技术。

FDM工艺一般采用低熔点丝状材料，如PLA或ABS塑料丝，它们不用高能量密度的激光为热源，只需在喷头内以电加热的方式即可将丝材加热到熔融状态。工作时，先确定各层间距、路径宽度，计算机对三维电脑模型进行切片，生成路径，然后在计算机控制下喷头按路径移动出丝，喷丝粘结在工作台上已制作层面上，如此反复逐层制作，直至最后一层，这样熔丝嵇结形成所要求的实体模型。其中喷头是最复杂的部分，材料在喷头中被加热熔化，喷头底部有一喷嘴供熔融的材料以一定的压力挤出，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动时挤出材料，与前一层粘结并在空气中迅速固化，如此反复进行即可得到实体零件。

对于FMD打印技术而言，虽然现有的多喷头3D打印机可以在一定程度上实现彩色产品的打印，但是由于每个喷头各负责一种颜色的PLA或ABS塑料，物料是喷出喷头之后才进行的融合，并没有达到真正意义上的彩色，称之为伪彩色；而且由于多喷头打印机价格昂贵，因此不便进行推广。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种3D打印机喷头装置，主要解决了现有的FDM技术的3D打印机不能实现彩色打印的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种3D打印机喷头装置，该喷头装置包括外壳，所述的外壳内从上到下依次设有三色室、混合室以及喷嘴；所述的三色室由三个互相分隔的独立腔室组成，每个腔室分别通过三原色的其中一种颜色塑料丝，每个腔室内都设有传动装置、加热装置以及电动阀；所述的三色室中心处设有增压腔，该增压腔与混合室连通，所述的增压腔内设有搅拌鳍条，该搅拌鳍条延伸至混合室内；所述的混合室与喷嘴之间通过落料孔连通，混合室侧壁上还设有排料孔，所述的落料孔与排料孔之间设有切换阻板，该切换阻板有阻挡落料孔的第一状态以及阻挡排料口的第二状态，所述的切换阻板为软性材质；所述的传动装置、电动阀以及切换阻板都外接控制装置；所述的搅拌鳍条设有自转装置，增压腔上部设有增压泵。

所述的三色室的三个腔室中心围成等边三角形；所述的外壳也为等边三角形。

所述的喷嘴上设有挤出装置。

所述的挤出装置为压电式装置，喷嘴两侧设有两块压电端子，且所述的喷嘴为软性材质。

所述的切换阻板两端设有铁块，该切换阻板第一状态以及第二状态与铁块相对应的位置处设有电磁铁，所述的电磁铁外接控制装置。

所述的传动装置为齿轮泵；所述的加热装置位于齿轮泵与电动阀之间，且加热装置与齿轮泵与电动阀连通。

所述的混合室侧壁上设有隔热层。

本发明的有益效果是：由于采取上述技术方案，在塑料丝喷出喷头之前即进行融合，实现了真正意义上的3D彩色打印，且只需一个喷头就可完成，价格实惠，便于推广。

附图说明

图1为本发明的剖视图。

图2为图1的俯视图。

图中1、外壳；2、三色室；21、传动装置；22、加热装置；23、电动阀；3、混合室；31、落料孔；32、排料孔；33、切换阻板；34、隔热层；4、喷嘴；41、挤出装置；42、压电端子；5、增压腔；51、搅拌鳍条；52、增压泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

如图1结合图2所示，一种3D打印机喷头装置，该喷头装置包括外壳1，所述的外壳1内从上到下依次设有三色室2、混合室3以及喷嘴4；所述的三色室2由三个互相分隔的独立腔室组成，每个腔室分别通过三原色的其中一种颜色塑料丝，每个腔室内都设有传动装置21、加热装置22以及电动阀23；所述的三色室2中心处设有增压腔5，该增压腔5与混合室3连通，所述的增压腔5内设有搅拌鳍条51，该搅拌鳍条51延伸至混合室3内；所述的混合室3与喷嘴4之间通过落料孔31连通，混合室3侧壁上还设有排料孔32，所述的落料孔31与排料孔32之间设有切换阻板33，该切换阻板33有阻挡落料孔31的第一状态以及阻挡排料孔32的第二状态，所述的切换阻板33为软性材质；所述的传动装置21、电动阀23以及切换阻板33都外接控制装置；所述的搅拌鳍条51设有自转装置，增压腔5上部设有增压泵52。

所述的三色室2的三个腔室中心围成等边三角形；所述的外壳1也为等边三角形。

所述的喷嘴4上设有挤出装置41。

所述的挤出装置41为压电式装置，喷嘴两侧设有两块压电端子42，且所述的喷嘴4为软性材质。

所述的切换阻板33两端设有铁块，该切换阻板33第一状态以及第二状态与铁块相对应的位置处设有电磁铁，所述的电磁铁外接控制装置。

所述的传动装置21为齿轮泵；所述的加热装置22位于齿轮泵与电动阀23之间，且加热装置22与齿轮泵与电动阀23连通。

所述的混合室3侧壁上设有隔热层34。

该3D打印机喷头装置工作原理如下：在计算机里分析所要打印的设备每部分的颜色，通过逐层分析，得出每层每部分的颜色。输入程序，分别控制所述的传动装置21、电动阀23、切换阻板33以及电磁铁，同时通过控制压电端子42的电压变化达到控制喷嘴4塑料的喷出。

使红、黄、蓝三种颜色的塑料丝分别穿过三色室2，通过传动齿轮泵21，塑料丝在加热室23内熔化成液体状，通过电动阀23控制每种颜色的塑料丝进入到混合室3的量。混合的彩色塑料丝熔液在混合室3内由搅拌鳍条51搅拌均匀，此时切换阻板33处于阻挡排料孔32的第二状态，熔料落入喷嘴4内，由挤出装置41挤出，这样就完成了熔料的喷出，落在打印板上迅速固化。当喷出下一种颜色前，需对位于混合室3内的残留熔料进行排空，控制电磁铁，使切换阻板33处于阻挡落料孔31的第一状态，开启增压泵52，压力通过增压腔5，使混合室3内压力增大，从而排除多余的残留熔料，接着进行一种颜色的混合。由于在3D打印过程中速度十分快，各个步骤环节之间衔接十分迅速，因此在打印之前，需要在计算机中设定特定的程序对各种部件进行控制。

该装置在塑料丝喷出喷头之前即进行融合，实现了真正意义上的3D彩色打印，且只需一个喷头就可完成，价格实惠，便于推广。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (7)

1.一种3D打印机喷头装置，其特征在于：该喷头装置包括外壳（1），所述的外壳（1）内从上到下依次设有三色室（2）、混合室（3）以及喷嘴（4）；所述的三色室（2）由三个互相分隔的独立腔室组成，每个腔室分别通过三原色的其中一种颜色塑料丝，每个腔室内都设有传动装置（21）、加热装置（22）以及电动阀（23）；所述的三色室（2）中心处设有增压腔（5），该增压腔（5）与混合室（3）连通，所述的增压腔（5）内设有搅拌鳍条（51），该搅拌鳍条（51）延伸至混合室（3）内；所述的混合室（3）与喷嘴（4）之间通过落料孔（31）连通，混合室（3）侧壁上还设有排料孔（32），所述的落料孔（31）与排料孔（32）之间设有切换阻板（33），该切换阻板（33）有阻挡落料孔（31）的第一状态以及阻挡排料孔（32）的第二状态，所述的切换阻板（33）为软性材质；所述的传动装置（21）、电动阀（23）以及切换阻板（33）都外接控制装置；所述的搅拌鳍条（51）设有自转装置，增压腔（5）上部设有增压泵（52）。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头装置，其特征在于：所述的三色室（2）的三个腔室中心围成等边三角形；所述的外壳（1）也为等边三角形。

3.根据权利要求1或2所述的一种3D打印机喷头装置，其特征在于：所述的喷嘴（4）上设有挤出装置（41）。

4.根据权利要求3所述的一种3D打印机喷头装置，其特征在于：所述的挤出装置（41）为压电式装置，喷嘴两侧设有两块压电端子（42），且所述的喷嘴（4）为软性材质。

5.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头装置，其特征在于：所述的切换阻板（33）两端设有铁块，该切换阻板（33）第一状态以及第二状态与铁块相对应的位置处设有电磁铁，所述的电磁铁外接控制装置。

6.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头装置，其特征在于：所述的传动装置（21）为齿轮泵；所述的加热装置（22）位于齿轮泵与电动阀（23）之间，且加热装置（22）与齿轮泵与电动阀（23）连通。

7.根据权利要求6所述的一种3D打印机喷头装置，其特征在于：

所述的混合室（3）侧壁上设有隔热层（34）。