CN107283839A - 一种3d打印机用多色打印头及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于3D打印机的打印头及其方法，包括，第一螺纹孔(1)、第一放置孔(2)、第二螺纹孔(3)、第三螺纹孔(4)、第二放置孔(5)、螺旋孔(6)、喷嘴(7)，所述第一螺纹孔(1)用于安装固定加热棒的螺钉，所述第一放置孔(2)用于放置温度传感器，所述第二螺纹孔(3)用于安装固定所述温度传感器的螺钉，所述第三螺纹孔(4)用于连接喉管，所述第二放置孔(5)用于放置加热棒，所述螺旋孔(6)用于丝材的加热，所述丝材在螺旋孔(6)中加热熔融后经所述喷嘴(7)流出，实现对模型的打印。采用本发明的打印头及其方法，能够使得打印系统加热效率高、热损失小、加热温度易于控制，进而显著提高打印精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D打印机喷头领域，具体涉及一种用于3D打印机的打印头装置。
背景技术
3D打印技术又称快速成型技术，根据其成型方法的不同，可分为立体光刻(SLA)、叠层实体制造(LOM)、熔融沉积制造(FDM)等。FDM快速成型系统与SLA，LOM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，也是目前应用较广的一种3D打印技术，广泛应用于模具制造、工业设计、航空航天、文化艺术、雕刻等领域。
熔融沉积制造(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，只需在打印头(即喷头)内以电加热的方式即可将丝材加热到熔融状态。其中打印头是最复杂的部分，材料在打印头中被加热熔化，打印头底部有一喷嘴供熔融的材料以一定的压力挤出。
3D打印机的打印头作为3D打印机的核心部件之一，在很大程度上决定了打印件的质量和打印能力。丝材在打印头内的熔融程度会影响喷嘴中流出丝材的流畅程度，从而影响3D打印的质量。目前，可熔性热塑性材料的多色打印一般采用以下两种形式：一、多喷头3D多色打印，即在一台3D打印机上安装两个或三个独立的打印喷头分别打印，这种打印不仅结构比较复杂，而且分别打印使得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；二、单喷头3D多色打印，这种打印结构简单，成本低廉，但是现有技术中的打印头，对于加热丝材的加热棒，以及感测温度的传感装置的放置位置和固定位置过于分散，导致丝材受热不能均匀，且不能实时、精确感测出丝材的温度；而且，现有的多色打印喷头的丝材加热孔多采用直孔的形式，长度比较短，不能使丝材在喷头内完全融化，容易造成喷头堵塞，影响打印精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种3D打印机用多色打印头及其方法。
本发明实施例提供的用于3D打印机的打印头采用的主要技术方案为：包括：第一螺纹孔(1)、第一放置孔(2)、第二螺纹孔(3)、第三螺纹孔(4)、第二放置孔(5)、螺旋孔(6)、喷嘴(7)；其特征在于：所述第一螺纹孔(1)用于安装固定加热棒的螺钉，所述第一放置孔(2)用于放置温度传感器，所述第二螺纹孔(3)用于安装固定所述温度传感器的螺钉，所述第三螺纹孔(4)的一端连接喉管，另一端直接连接螺旋孔(6)的一端，螺旋孔(6)的另一端连接喷嘴(7)，所述第二放置孔(5)用于放置加热棒，所述螺旋孔(6)用于丝材的加热，所述丝材在螺旋孔(6)中加热熔融后经所述喷嘴(7)流出，实现对模型的打印。
较佳地，所述螺旋孔(6)的直径D与所述丝材的直径d之间的大小关系为D＝d+0.25mm。
较佳地，所述打印头为上部宽，下部窄的形状。
较佳地，所述打印头为圆锥形。
较佳地，所述打印头能够打印三种不同颜色。
较佳地，所述打印头能够将所述三种不同颜色混合在一起实现混色打印。
较佳地，混色打印时，调节所述三种不同颜色材料的打印速度即可打印出不同颜色的模型。
本发明中记载的打印头，工作流程如下：
1)、在计算机里分析所要打印的对象每部分的颜色，通过逐层分析，得出每层每部分的颜色；
2)、输入程序，分别控制喉管和丝材送料器填充丝材；
3)、色彩比例配置控制器按照所打印的三维实体的色彩要求，控制所述丝材送料器按色彩配比精确输送丝材，经过所述螺旋孔(6)加热，形成熔融状态的混合丝材，并从所述喷嘴(7)中喷出，实现对模型的打印。
与现有技术相比，本发明至少存在以下技术效果：
第一、均匀加热，熔丝均匀、流量稳定，提高了打印精度；
第二、加热效率高，热损失小；
第三、加热温度易于控制；
第四、不会出现打印过程中喷头的堵塞。
附图说明
图1为打印头的结构简图；
图2为打印头中螺旋孔简图。
附图标记：附图中的标记说明，1-第一螺纹，2-第一放置孔，3-第二螺纹，4-第三螺纹，5-第二放置孔，6-螺旋孔，7-喷嘴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1、2，按照本发明的用于3D打印机的打印头，包括，第一螺纹孔(1)、第一放置孔(2)、第二螺纹孔(3)、第三螺纹孔(4)、第二放置孔(5)、螺旋孔(6)、喷嘴(7)。优选地，所述打印头为上部宽，下部窄的形状；更优选地，所述打印头为圆锥形。
其中，第一螺纹孔(1)用于安装固定加热棒的螺钉，第一放置孔(2)用于放置温度传感器，第二螺纹孔(3)用于安装固定温度传感器的螺钉，在打印头中采用放置孔放置传感器，且使用螺钉对传感器进行固定，使得传感器在打印过程中不易摆动，易于控制加热温度，提高了测温精度；第三螺纹孔(4)的一端连接喉管，另一端直接连接螺旋孔(6)的一端，螺旋孔(6)的另一端连接喷嘴(7)，第二放置孔(5)用于放置加热棒，丝材从喉管进入，在螺旋孔(6)中加热熔融后经喷嘴(7)流出，从而实现对模型的打印。其中，螺旋孔(6)设置成螺旋状，能够克服现有的多色打印喷头的丝材加热孔多采用直孔、长度比较短，不能使丝材在喷头内完全融化，影响打印精度的缺陷；并且，本申请中将加热棒放置于与螺旋孔(6)相邻的第二放置孔(5)中，对螺旋孔(6)的局部进行集中加热，如此设计使得所述打印头加热效率高，热损失小，不容易造成喷头堵塞，克服了现有技术中将加热棒设置在加热孔的四周对加热孔进行加热的技术缺陷。
螺旋孔(6)可以设计为类似螺旋状的任意形状。优选地，螺旋孔(6)的直径D与丝材直径d大小之间的关系为：D＝d+0.25mm，例如，如果丝材直径为1.75mm，可以将螺旋孔(6)的直径设置为2.0mm。
优选地，螺旋孔(6)螺旋线方程为：方程中t为常数，可按照打印头尺寸大小进行合理设置。
所述打印头用于3D打印机，也可以用于多色打印中的多色打印头，可以打印三种颜色，也可以将三种颜色混合在一起实现混色打印；混色打印时，使用红、绿、蓝三原色的材料，调节三种不同颜色材料的打印速度即可打印出不同颜色的模型。
上述打印头用于多色打印时的工作流程如下：
在计算机里分析所要打印的对象每部分的颜色，通过逐层分析，得出每层每部分的颜色；输入程序，分别控制喉管和丝材送料器(图中未示出)填充丝材；色彩比例配置控制器(图中未示出)按照所打印的三维实体的色彩要求，控制丝材送料器(图中未示出)按色彩配比精确输送丝材，经过所述螺旋孔(6)加热，形成熔融状态的混合丝材，并从所述喷嘴(7)中喷出，实现对模型的打印。
尽管己描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种用于3D打印机的打印头，包括，第一螺纹孔(1)、第一放置孔(2)、第二螺纹孔(3)、第三螺纹孔(4)、第二放置孔(5)、螺旋孔(6)、喷嘴(7)；其特征在于：所述第一螺纹孔(1)用于安装固定加热棒的螺钉，所述第一放置孔(2)用于放置温度传感器，所述第二螺纹孔(3)用于安装固定所述温度传感器的螺钉，所述第三螺纹孔(4)的一端连接喉管，另一端直接连接螺旋孔(6)的一端，螺旋孔(6)的另一端连接喷嘴(7)，所述第二放置孔(5)用于放置加热棒，所述螺旋孔(6)用于丝材的加热，所述丝材在螺旋孔(6)中加热熔融后经所述喷嘴(7)流出，实现对模型的打印。
2.根据权利要求1所述的打印头，其特征在于：所述打印头为上部宽，下部窄的形状。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的打印头，其特征在于：所述打印头为圆锥形。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的打印头，其特征在于：所述螺旋孔(6)的直径D与所述丝材的直径d之间的大小关系为D＝d+0.25mm。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的打印头，其特征在于：所述打印头能够打印三种不同颜色。
6.根据权利要求5所述的打印头，其特征在于：所述打印头能够将所述三种不同颜色混合在一起实现混色打印。
7.根据权利要求6所述的打印头，其特征在于：混色打印时，调节所述三种不同颜色的材料的打印速度，即可打印出不同颜色的模型。
8.一种利用如权利要求1-7任一所述的打印头的多色打印方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)、在计算机里分析所要打印的对象每部分的颜色，通过逐层分析，得出每层每部分的颜色；
2)、输入程序，分别控制喉管和丝材送料器填充丝材；
3)、色彩比例配置控制器按照所打印的三维实体的色彩要求，控制所述丝材送料器按色彩配比精确输送丝材，经过所述螺旋孔(6)加热，形成熔融状态的混合丝材，并从所述喷嘴(7)中喷出，实现对模型的打印。
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