CN104552963A - 一种彩色3d打印机挤出喷头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种彩色3D打印机挤出喷头，利用三原色原理根据实际需要喷出各种颜色。具体技术方案为：一种彩色3D打印机挤出喷头，包括由上至下依次设置的加热块、过渡喷嘴、混合板和混合喷嘴，加热块上设置有台阶螺纹孔、加热孔和测温孔，过渡喷嘴上端通过其外部的螺纹设置于台阶螺纹孔内；混合板上设置有独立的加热孔和测温孔，混合板上端面设置有依次连通的接料槽、主流道和出料口，出料口贯穿于混合板，接料槽与过渡喷嘴下端连通，混合喷嘴固定连接于混合板下端面并与出料口连通。

Description

一种彩色3D打印机挤出喷头

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种彩色3D打印机挤出喷头。

背景技术

       基于熔融沉积成型工艺的3D打印机，主流打印材料是PLA和ABS塑料线材，现在还不能打印色彩丰富的产品，打印件颜色只能与耗材颜色一致。获得多色塑料打印件常用方法：1、采用双喷头甚至多喷头打印机，每个喷头各装入一根颜色不同的料丝，分别负责一种颜色的打印，这种方法设备成本高、打印效率低且打印件颜色种类受喷头数量限制；2、将不同颜色塑料线材进行对接，打印件颜色为按高度分区的色带，这种方法不能按需在特定位置打印特定颜色；3、将产品不同部件用指定颜色分别打印再进行组装，这种方法的实质还是单色打印，只是造成视觉上的彩色，以上方法都不能实现真正意义上的彩色打印。现有技术中也出现过以三原色熔融混合为机理的彩色打印机方案，但没有考虑因原料纯度等因素不能由三原色混合得到纯黑色的现实问题，且其设备结构复杂，增加了生产成本，降低了设备可靠性。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种彩色3D打印机挤出喷头，通过对三原色耗材相对用量的控制和熔融混合出各种颜色，且单独增加一纯黑色原料。

具体技术方案为：一种彩色3D打印机挤出喷头，包括由上至下依次设置的加热块、过渡喷嘴、混合板和混合喷嘴，加热块上设置有台阶螺纹孔、加热孔和测温孔，过渡喷嘴上端通过其外部的螺纹设置于台阶螺纹孔内；混合板上设置有独立的加热孔和测温孔，混合板上端面设置有依次连通的接料槽、主流道和出料口，出料口贯穿于混合板，接料槽与过渡喷嘴下端连通，混合喷嘴固定连接于混合板下端面并与出料口连通。

所述过渡喷嘴的数量为N个；所述混合板的数量为N个，混合喷嘴固定连接于最下端的混合板下端面并与其出料口连通，N个过渡喷嘴分别通过对应的混合板与混合喷嘴连通。

所述混合板包括由上至下依次设置的第一混合板、第二混合板、第三混合板和第四混合板，且第一混合板、第二混合板、第三混合板和第四混合板上主流道的轴线均不在同一竖直平面内，第一过渡喷嘴下端与第一混合板的接料槽连通，第二过渡喷嘴下端贯穿第一混合板与第二混合板的接料槽连通，第三过渡喷嘴下端贯穿第一混合板和第二混合板且与第三混合板的接料槽连通，第四过渡喷嘴下端贯穿第一混合板、第二混合板和第三混合板且与第四混合板的接料槽连通，混合喷嘴固定连接于第四混合板下端面并与其出料口连通。

所述第一混合板、第二混合板、第三混合板和第四混合板上的主流道分别设置在各自对应混合板的对角线上。

所述第一混合板、第二混合板、第三混合板的出料口由分流槽、细分口和出料孔组成，分流槽与主流道连通，分流槽围绕出料孔并通过沿出料孔周向均匀分布的细分口与出料孔连通；所述第四混合板上的出料口由第四出料孔和沿第四出料孔周向均匀分布的挡流柱组成，且第四出料孔与其对应的第四主流道连通。

所述第四混合板上挡流柱所围成的圆的直径小于第一混合板、第二混合板和第三混合板上出料孔的直径。

所述第一混合板和加热块之间设置有混合盖板。

所述加热孔数量为两个，且关于加热块中心对称分布。

所述加热块为铝质材料。

本发明结构简单，造价成本低，操作简单方便，具有很强的推广性和实用价值。

本发明的有益效果在于：采用了四个过渡喷嘴分别和四个混合板对接，其中，根据实际打印件颜色需求，可以调节三原色料丝的相对送入量，三原色料丝在加热块中熔化经上层三个混合板细分后分别流入混合腔进行混色。黑色原料不参与混色，第四混合板可将从第四混合喷嘴喷出的黑色熔融原料引流到混合喷嘴直接打印。本发明采用了纯机械式结构设计，结构简单紧凑，使用及维护成本低廉，便于广泛应用。且解决了因原料纯度等现实因素不能由三原色混合得到纯黑色的难题，从而真正意义上实现了彩色3D打印。

附图说明

图 1为本发明的爆炸结构示意图；

图 2为本发明加热块结构示意图；

图 3为本发明第一混合板结构示意图；

图 4为本发明第二混合板结构示意图；

图 5为本发明第三混合板结构示意图；

图 6为本发明第四混合板结构示意图；

图7为图6左视图。

具体实施方式

  如图1和图2所示，一种彩色3D打印机挤出喷头，包括由上至下依次设置的加热块1、过渡喷嘴、混合板和混合喷嘴4，加热块1上设置有台阶螺纹孔2、加热孔3和测温孔5，加热孔3数量为两个，且关于加热块1中心对称分布，加热孔3和测温孔5内分别设置有外部加热装置和温度测量装置；加热块1为铝质材料，其质量较轻且导热性能良好，过渡喷嘴上端通过其外部的螺纹设置于台阶螺纹孔2内；过渡喷嘴包括下端长度依次增加的第一过渡喷嘴21、第二过渡喷嘴22、第三过渡喷嘴23和第四过渡喷嘴24；混合板为矩形，且包括由上至下依次设置的第一混合板31、第二混合板32、第三混合板33和第四混合板34。

如图3所示，第一混合板31上设置有第一加热孔6和第一测温孔7，第一混合板31上端面设置有依次连通的第一接料槽8、第一主流道9和第一出料口10，第一出料口10贯穿于第一混合板31中心位置，第一主流道9位于第一混合板31左后方的对角线上；

如图4所示，第二混合板32上设置有分别与第一加热孔6和第一测温孔7相对应的第二加热孔11和第二测温孔12，第二混合板32上端面设置有依次连通的第二接料槽13、第二主流道14和第二出料口15，第二出料口15贯穿于第二混合板32中心位置，第二主流道14位于第二混合板32右后方的对角线上；

如图5所示，第三混合板33上设置有分别与第一加热孔6和第一测温孔7相对应的第三加热孔16和第三测温孔17，第三混合板33上端面设置有依次连通的第三接料槽18、第三主流道19和第三出料口20，第三出料口20贯穿于第三混合板33中心位置，第三主流道19位于第三混合板33左前方的对角线上；

如图6和图7所示，第四混合板34上设置有分别与第一加热孔6和第一测温孔7相对应的第四加热孔25和第四测温孔26，第四混合板34上端面设置有依次连通的第四接料槽27、第四主流道28和第四出料口29，第四出料口29贯穿于第四混合板34中心位置，第四主流道28位于第四混合板34右前方的对角线上。

第一混合板31上方设置有混合盖板35，第一过渡喷嘴21下端贯穿混合盖板35与第一混合板31的第一接料槽8连通，第二过渡喷嘴22下端贯穿混合盖板35和第一混合板31且与第二混合板32的第二接料槽13连通，第三过渡喷嘴23下端贯穿混合盖板35、第一混合板31和第二混合板32且与第三混合板33的第三接料槽18连通，第四过渡喷嘴24下端贯穿混合盖板35、第一混合板31、第二混合板32和第三混合板33且与第四混合板34的第四接料槽27连通，混合喷嘴4固定连接于第四混合板34下端面并与其第四出料口29连通。

第一出料口10由分流槽36、细分口37和出料孔38组成，分流槽36与第一主流道9连通，分流槽36围绕出料孔38并通过沿出料孔38周向均匀分布的细分口37与出料孔38连通；第二出料口15和第三出料口20的结构与第一出料口10的结构相同。

第四混合板34上的第四出料口29由第四出料孔39和沿第四出料孔39周向均匀分布的挡流柱40组成，且第四出料孔39与其对应的第四主流道28连通，挡流柱40所围成的圆的直径小于出料孔38的直径。

将本装置安装于3D打印机上，在第一过渡喷嘴21、第二过渡喷嘴22、第三过渡喷嘴23中分别接入红、黄、蓝三原色料丝中的一种，第四过渡喷嘴24中接入黑色料丝，将拟打印模型的三维形状信息和颜色信息导入计算机、通过软件将模型分层切片，得到模型的横截面轮廓和颜色数据，软件自动将识别到的不同横截面轮廓上不同位置的颜色数据精确转换成红、黄、蓝、黑耗材的相对长度。

当软件识别到横截面轮廓颜色为非黑色时，第一过渡喷嘴21、第二过渡喷嘴22和第三过渡喷嘴23启动送丝，第四混合喷嘴24停止送丝，根据实际打印颜色的不同程序自动控制三原色料丝的进料相对比例；三原色料丝在加热块1的作用下迅速熔化，熔融的红色原料通过第一主流道9进入分流槽36，然后再由各个细分口37进入出料孔38中，使熔融的红色原料沿出料孔38的圆周进入出料孔38，增大了红色原料的流动面积，从而使其与其他颜色的原料充分混合，熔融的红色原料最后进入由第一混合板31上的出料孔38、第二混合板32的出料孔、第三混合板33的出料孔共同与挡流柱40外侧面组成的腔体内，同理，熔融的黄色原料和熔融的蓝色原料也分别进入由第一混合板31上的出料孔38、第二混合板32的出料孔、第三混合板33的出料孔与挡流柱40外侧面组成的腔体内，熔融的黄色原料、熔融的蓝色原料和熔融的红色原料在由第一混合板31上的出料孔38、第二混合板32的出料孔、第三混合板33的出料孔与挡流柱40外侧面组成的腔体内流动并进行第一次混合，混合后的原料从挡流柱40之间的缝隙进入第四出料孔39内，并由第四出料孔39进入混合喷嘴4内，在此流动过程中进行第二次混合，最后由混合喷嘴4进行喷射打印。

当软件识别到横截面轮廓上为黑色时，第一过渡喷嘴21、第二过渡喷嘴22、第三过渡喷嘴23均停止送丝，第四混合喷嘴24启动送丝，黑色料丝在加热块1的作用下迅速熔化，并通过第四混合板34的第四接料槽27流入第四主流道28，不需混合直接流入第四出料口29，最终进入混合喷嘴4内进行喷射。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：同时依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种彩色3D打印机挤出喷头，其特征在于：包括由上至下依次设置的加热块、过渡喷嘴、混合板和混合喷嘴，加热块上设置有台阶螺纹孔、加热孔和测温孔，过渡喷嘴上端通过其外部的螺纹设置于台阶螺纹孔内；混合板上设置有独立的加热孔和测温孔，混合板上端面设置有依次连通的接料槽、主流道和出料口，出料口贯穿于混合板，接料槽与过渡喷嘴下端连通，混合喷嘴固定连接于混合板下端面并与出料口连通。

2.如权利要求1所述的一种彩色3D打印机挤出喷头，其特征在于：所述过渡喷嘴的数量为N个；所述混合板的数量为N个，混合喷嘴固定连接于最下端的混合板下端面并与其出料口连通，N个过渡喷嘴分别通过对应的混合板与混合喷嘴连通。

3.如权利要求2所述的一种彩色3D打印机挤出喷头，其特征在于：所述混合板包括由上至下依次设置的第一混合板、第二混合板、第三混合板和第四混合板，且第一混合板、第二混合板、第三混合板和第四混合板上主流道的轴线均不在同一竖直平面内，第一过渡喷嘴下端与第一混合板的接料槽连通，第二过渡喷嘴下端贯穿第一混合板与第二混合板的接料槽连通，第三过渡喷嘴下端贯穿第一混合板和第二混合板且与第三混合板的接料槽连通，第四过渡喷嘴下端贯穿第一混合板、第二混合板和第三混合板且与第四混合板的接料槽连通，混合喷嘴固定连接于第四混合板下端面并与其出料口连通。

4.如权利要求3所述的一种彩色3D打印机挤出喷头，其特征在于：所述第一混合板、第二混合板、第三混合板和第四混合板上的主流道分别设置在各自对应混合板的对角线上。

5.如权利要求4所述的一种彩色3D打印机挤出喷头，其特征在于：所述第一混合板、第二混合板、第三混合板的出料口由分流槽、细分口和出料孔组成，分流槽与主流道连通，分流槽围绕出料孔并通过沿出料孔周向均匀分布的细分口与出料孔连通；所述第四混合板上的出料口由第四出料孔和沿第四出料孔周向均匀分布的挡流柱组成，且第四出料孔与其对应的第四主流道连通。

6.如权利要求6所述的一种彩色3D打印机挤出喷头，其特征在于：所述第四混合板上挡流柱所围成的圆的直径小于第一混合板、第二混合板和第三混合板上出料孔的直径。

7.如权利要求3所述的一种彩色3D打印机挤出喷头，其特征在于：所述第一混合板和加热块之间设置有混合盖板。

8.如权利要求1至7任意一项所述的一种彩色3D打印机挤出喷头，其特征在于：所述加热孔数量为两个，且关于加热块中心对称分布。

9.如权利要求1至7任意一项所述的一种彩色3D打印机挤出喷头，其特征在于：所述加热块为铝质材料。