CN105415690A - 全彩3d打印机用喷头及打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及打印设备领域中的一种全彩3D打印机用喷头及打印方法。旨在解决现有3D打印机无法完成彩色3D打印，在进行多色打印时材料颜色混合不均的技术问题。其包括加热混料组件和至少5个进料组件，加热混料组件包括壳体、设置于壳体内的加热装置和温度传感器，以及设置于壳体下部的混合腔、设置于混合腔下端的喷嘴；进料组件包括进料管、与进料管相连通的输料管、与进料管下端配合安装的喉管，喉管的下端与壳体配合安装在一起，输料管穿过喉管延伸至壳体内，输料管的下端与混合腔相连通；进料组件还包括散热片，散热片设置于进料管和喉管的外部。本发明采用加热混合的方式，料丝进料时所受的阻力变化平稳，使5种颜色的材料全彩均匀混合，并保证产品的打印质量和精度。

Description

全彩3D打印机用喷头及打印方法

技术领域

本发明涉及打印设备领域，特别是一种全彩3D打印机用喷头及打印方法。

背景技术

3D打印机，是通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。

现有的3D打印机一般只能够进行一种颜色的材料打印，在进行多色打印时，需要使用多喷嘴3D打印机，多喷嘴3D打印机工作时，每个喷嘴对应一种颜色的打印材料，打印过程中要变换颜色时，就要更换对应不同颜色的喷嘴，而切换喷嘴的工序繁琐，造成多色打印效率很低，颜色种类有限，模型表面精致度较差。随着3D打印技术的发展，也产生了一些不用切换喷头的彩色3D打印机，但目前这些混色3D打印机在进行混色打印时，往往出现多种颜色的材料全彩不均匀、不同的颜色过渡明显的问题。

进一步的，由于喷头的工作寿命短，需要经常更换，而喷头本身属于高精密度零部件，更换的成本高。

发明内容

本发明旨在解决现有的全彩3D打印机在进行彩色打印时材料颜色混合不均的技术问题。

工作时，喷头长期处于一定的冷热交替的温度环境下，其内部材料状态不稳定，喷嘴容易发生堵塞。

研究人员发现，现阶段的打印所涉及的色彩主要是混色，而难以做到彩色，而本发明就是提供了5种以上的颜色作为原材料，可以提高明亮度，进而达到彩色打印的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种全彩3D打印机用喷头，包括加热混料组件和至少五个进料组件，所述加热混料组件包括壳体、设置于所述壳体内的加热装置和温度传感器，以及设置于所述壳体下部的混合腔、设置于所述混合腔下端的喷嘴；所述进料组件包括进料管、与所述进料管相连通的输料管、与所述进料管下端配合安装的喉管，所述喉管的下端与所述壳体配合安装在一起，所述输料管穿过所述喉管延伸至所述壳体内，所述输料管的下端与所述混合腔相连通；所述进料组件还包括散热片，所述散热片设置于所述进料管和喉管的外部。

优选的，在所述喉管的下端设有外螺纹，在所述壳体上设有与所述喉管下端相匹配的螺纹槽，所述喉管的下端配合安装于所述螺纹槽内。

优选的，所述进料管的下端通过螺纹与所述喉管匹配安装。

优选的，所述输料管为聚氟乙烯管。

优选的，包括五个进料组件，所述进料组件安装所述加热混料组件上，并相对于所述加热混料组件的上表面呈中心对称分布。

所述喉管的下端与所述壳体配合安装形成配合面，所述输料管的轴线垂直于该配合面。

所述喷嘴与壳体间为可拆卸连接，具体优选螺纹连接。

结合本发明中的喷头，设计了一种全彩3D打印方法，使用全彩3D打印机用喷头，具体步骤如下，

（1）储料：各种不同颜色的料丝在150℃～250℃的温度下通过进料管、输料管被送入混合腔，通过单色或多色的混合，完成颜色的调配，形成颜料A；

（2）挤料：喷头移动至指定位置将所述颜料A自所述喷头的喷嘴挤出，其中挤出速度与填充速度的比值为4比5，挤出速度为20mm/s～29mm/s。

所述料丝的颜色包括黑、品红、黄、青、白五种颜色。

本发明的有益效果在于：

1.每个加热混料组件可对应安装5个以上进料组件，打印过程中不必切换喷头就能够实现彩色3D打印，采用加热混合的方式，使不同颜色的打印材料在混合腔内加热混合，得到所需要的颜色后再通过喷嘴挤出，且料丝在进料时所受到的阻力变化平稳，防止发生阻力突变，能够避免全彩打印过程中因材料阻力突变而产生全彩不均匀及全彩过渡明显的问题，使用该喷头能够使多种颜色的材料全彩均匀，打印出的产品颜色细致、均匀，保证产品的打印质量和精致度。

2.进料组件和加热混料组件通过喉管安装在一起，各部件安装拆卸方便，便于检修和更换；温度传感器能够实时监测加热温度，便于随时调整混料过程中的温度变化；散热片能够对进料管进行散热，避免温度过高导致进料管变形损坏；输料管与壳体的中心线呈一定角度倾斜安装，便于打印材料从进料管进入输料管并在加热后进入混合腔；

3.本发明可以采用5个进料组件中的外部4个组件呈对称分布，5个进料组件中间的组件与混合腔呈垂直关系，该结构便于打印材料从进料管进入输料管并在加热后进入混合腔，避免了通道的倾斜所带了的堵料的隐患；

4.本发明所涉及的打印方法的优点在于能够完成彩色3D打印或者是多种材料的打印，5个喷头的彩色能调节亮度。

附图说明

图1为本发明全彩3D打印机用喷头的外部结构主视方向示意图；

图2为图1中的剖面A的结构示意图；

图3为图2中的IV部放大图；

图4为本发明全彩3D打印机用喷头的外部结构轴测方向示意图；

图5为打印机喷头壳体的主视图；

图6为打印机喷头壳体的俯视图；

图7为图5中B向剖视图；

图8为图7中I部局部放大图；

图9为打印机喷头可拆卸喷嘴主视图；

图10为图9中C向的剖视图；

图11是喉管的轴测方向示意图；

其中：1.加热装置；2.温度传感器；3.壳体；4.散热片；5.快速接头；6.进料管；7.输料管；8.喉管；9.可拆卸喷嘴；10.混合腔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但下列实施例只是用来详细说明本发明的实施方式，并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1：一种全彩3D打印机用喷头，包括加热混料组件和五个进料组件，加热混料组件包括壳体3、设置于壳体3内的加热装置1和温度传感器2，以及设置于壳体3下部的混合腔10、设置于混合腔10下端的喷嘴。进料组件包括进料管6、与进料管6相连通的输料管7、与进料管6下端通过螺纹配合安装的喉管8，在喉管8的下端设有外螺纹，在壳体3上设有与喉管8下端相匹配的螺纹槽，喉管8的下端配合安装于螺纹槽内。输料管7穿过喉管8延伸至壳体3内，输料管7的下端与混合腔10相连通。进料组件还包括散热片4，散热片4设置于进料管6和喉管8的外部。该输料管7为聚氟乙烯管。

在以上实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件。

本实施例中，进料组件安装加热混料组件上，并相对于加热混料组件的上表面呈中心对称分布。

喉管8的下端与壳体配合安装形成配合面，输料管7的轴线垂直于该配合面。

喷嘴与壳体间为螺纹连接。在具体的使用过程中，当喷嘴部分发生堵塞或损坏的时候，可以适时更换，同时降低生产成本。

结合本发明中的喷头，设计了一种全彩3D打印方法，包括全彩3D打印机用喷头，具体步骤如下，

（1）储料：各种不同颜色的料丝在的210摄氏度温度下通过进料管、输料管被送入混合腔，通过5种颜色混合，完成颜色的调配，形成颜料A；

（2）挤料：喷头移动至指定位置将颜料A自喷头的喷嘴挤出，其中挤出速度与填充速度的比值为4比5，挤出速度为20mm/s～29mm/s。

本实施例中，料丝的颜色包括品红、黄、青、白、黑。

在使用本发明的喷头进行全彩3D打印时，料丝依次通过进料管、输料管7被送入混合腔10，在进料过程中，加热装置1对料丝进行加热，两种或两种以上颜色的材料熔化后进入混合腔10进行混合，然后再通过喷嘴挤出。在进料过程中，料丝受到的阻力变化平稳，加热后材料颜色混合均匀，使得打印出的产品颜色细致、均匀，能够保证产品的打印质量和精致度。

实施例2：本实施例原理同实施例1，具体不同之处在于，可拆卸连接替换为挂钩形式的连接，即喷嘴与喷头的壳体间为轴套类配合，在配合表面相应的设有凸起或凹槽，且该凸起和凹槽在工作状态下能够形成自锁。该结构相比较螺纹连接比，结构稳定。

最后需说明的是，以上者仅系本发明部分实施例，并非用以限制本发明，依据本发明的结构及特征，稍加变化修饰而成者，亦应包括在本发明范围之内。

Claims (10)

1.一种全彩3D打印机用喷头，其特征在于，包括加热混料组件和至少五个进料组件，

所述加热混料组件包括壳体、设置于所述壳体内的加热装置和温度传感器，以及设置于所述壳体下部的混合腔、设置于所述混合腔下端的喷嘴；

所述进料组件包括进料管、与所述进料管相连通的输料管、与所述进料管下端配合安装的喉管，所述喉管的下端与所述壳体配合安装在一起，所述输料管穿过所述喉管延伸至所述壳体内，所述输料管的下端与所述混合腔相连通；

所述进料组件还包括散热片，所述散热片设置于所述进料管和喉管的外部。

2.根据权利要求1所述的全彩3D打印机用喷头，其特征在于，在所述喉管的下端设有外螺纹，在所述壳体上设有与所述喉管下端相匹配的螺纹槽，所述喉管的下端配合安装于所述螺纹槽内。

3.根据权利要求1所述的全彩3D打印机用喷头，其特征在于，所述进料管的下端通过螺纹与所述喉管匹配安装。

4.根据权利要求1所述的全彩3D打印机用喷头，其特征在于，所述输料管为聚氟乙烯管。

5.根据权利要求1所述的全彩3D打印机用喷头，其特征在于，包括五个进料组件，所述进料组件安装所述加热混料组件上，并相对于所述加热混料组件的上表面呈中心对称分布。

6.根据权利要求1所述的全彩3D打印机用喷头，其特征在于，所述喉管的下端与所述壳体配合安装形成配合面，所述输料管的轴线垂直于该配合面。

7.根据权利要求1所述的全彩3D打印机用喷头，其特征在于，所述喷嘴与壳体间为可拆卸连接。

8.根据权利要求1所述的全彩3D打印机用喷头，其特征在于，所述可拆卸连接为螺纹连接。

9.一种全彩3D打印方法，其特征在于,使用如权利要求1所述的全彩3D打印机用喷头，具体步骤如下，

（1）储料：各种不同颜色的料丝在150℃～250℃的温度下通过进料管、输料管被送入混合腔，通过单色或多色的混合，完成颜色的调配，形成颜料A；

（2）挤料：喷头移动至指定位置将所述颜料A自所述喷头的喷嘴挤出，其中挤出速度与填充速度的比值为4比5，挤出速度为20mm/s～29mm/s。

10.一种全彩3D打印方法，其特征在于：所述料丝的颜色包括黑、品红、黄、青、白五种颜色。