CN108000867A - 一种可控的熔丝沉积型混合3d打印喷头及打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可控的熔丝沉积型混合3D打印喷头及打印机，涉及3D打印设备技术领域，所述喷头包括：中间熔融室，所述中间熔融室熔融第一材质；第一外部熔融室，所述第一外部熔融室熔融第二材质；第一隔层，所述第一隔层设置在所述中间熔融室和第一外部熔融室之间；第一喷嘴，所述第一喷嘴设置在所述中间熔融室的下方；第二喷嘴，所述第二喷嘴设置在所述第一外部熔融室的下方。通过上述装置解决了现有技术中光固化成形、选择性激光烧结、叠层实体制造均只能对单一的材料进行打印，而熔融沉积成形使用多个喷头时难以实现复合材料制品的成型，结构复杂，成本较高，且不易实现材料定位的技术问题。

Description

一种可控的熔丝沉积型混合3D打印喷头及打印机

技术领域

本发明属于3D打印设备技术领域，尤其涉及一种可控的熔丝沉积型混合 3D打印喷头及打印机。

背景技术

增材制造技术，又称3D打印，是基于离散思想，通过逐层叠加的方法成型实体零件的一种工艺方法。它根据制品的三维模型，即可快速成形各种复杂形状的制品，在制备复合材料结构件以及各种功能器件上具有很大的潜力。目前，3D打印技术主要有光固化成形、选择性激光烧结、熔融沉积成形和叠层实体制造等。

但本申请发明人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述现有技术至少存在如下技术问题：

现有技术中，光固化成形、选择性激光烧结、叠层实体制造等均只能对单一的材料进行打印，而熔融沉积成形使用多个喷头时也难以实现复合材料制品的成型。基于挤出成型和微滴喷射成型的3D打印技术虽然可以实现多种材料的打印，但其结构复杂，成本较高，且不易实现材料的定位。

发明内容

本申请实施例通过提供一种可控的熔丝沉积型混合3D打印喷头及打印机，解决了现有技术中光固化成形、选择性激光烧结、叠层实体制造均只能对单一的材料进行打印，而熔融沉积成形使用多个喷头时难以实现复合材料制品的成型，结构复杂，成本较高，且不易实现材料定位的技术问题，达到了实现对各层材料的定位，可成型复杂的结构件以及各种功能器件，对结构件强度等条件的控制，且结构简单、成本较低的技术效果。

本发明实施例提供了一种可控的熔丝沉积型混合3D打印喷头及打印机，所述喷头包括：中间熔融室，所述中间熔融室熔融第一材质；第一外部熔融室，所述第一外部熔融室熔融第二材质；第一隔层，所述第一隔层设置在所述中间熔融室和第一外部熔融室之间；第一喷嘴，所述第一喷嘴设置在所述中间熔融室的下方；第二喷嘴，所述第二喷嘴设置在所述第一外部熔融室的下方。

优选的，所述喷头还包括：第二外部熔融室，所述第二外部熔融室熔融第三材质；第二隔层，所述第二隔层设置在所述第一外部熔融室和所述第二外部熔融室之间。

优选的，所述喷头还包括：第三喷嘴，所述第三喷嘴设置在所述第二外部熔融室的下方。

优选的，所述喷头还包括：所述第一材质不同于所述第二材质。

优选的，所述喷头还包括：所述第二材质不同于第三材质。

另一方面，本发明实施例还提供了一种可控的熔丝沉积型混合3D打印机，所述打印机包括一喷头，所述喷头包括：中间熔融室，所述中间熔融室熔融第一材质；第一外部熔融室，所述第一外部熔融室熔融第二材质；第一隔层，所述第一隔层设置在所述中间熔融室和第一外部熔融室之间；第一喷嘴，所述第一喷嘴设置在所述中间熔融室的下方；第二喷嘴，所述第二喷嘴设置在所述第一外部熔融室的下方。

优选的，所述喷头还包括：第二外部熔融室，所述第二外部熔融室熔融第三材质；第二隔层，所述第二隔层设置在所述第一外部熔融室和所述第二外部熔融室之间。

优选的，所述喷头还包括：第三喷嘴，所述第三喷嘴设置在所述第二外部熔融室的下方。

优选的，所述喷头还包括：所述第一材质不同于所述第二材质。

优选的，所述打印机还包括：加热装置，所述加热装置通过螺纹与所述喷头连接。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

1、在本发明实施例提供的一种可控的熔丝沉积型混合3D打印喷头及打印机，所述喷头包括：中间熔融室，所述中间熔融室熔融第一材质；第一外部熔融室，所述第一外部熔融室熔融第二材质；第一隔层，所述第一隔层设置在所述中间熔融室和第一外部熔融室之间；第一喷嘴，所述第一喷嘴设置在所述中间熔融室的下方；第二喷嘴，所述第二喷嘴设置在所述第一外部熔融室的下方。通过上述装置解决了现有技术中光固化成形、选择性激光烧结、叠层实体制造均只能对单一的材料进行打印，而熔融沉积成形使用多个喷头时难以实现复合材料制品的成型，结构复杂，成本较高，且不易实现材料定位的技术问题，达到了实现对各层材料的定位，可成型复杂的结构件以及各种功能器件，对结构件强度等条件的控制，且结构简单、成本较低的技术效果。

2、本申请实施例通过一种可控的熔丝沉积型混合3D打印机，所述打印机包括一喷头，所述喷头包括：中间熔融室，所述中间熔融室熔融第一材质；第一外部熔融室，所述第一外部熔融室熔融第二材质；第一隔层，所述第一隔层设置在所述中间熔融室和第一外部熔融室之间；第一喷嘴，所述第一喷嘴设置在所述中间熔融室的下方；第二喷嘴，所述第二喷嘴设置在所述第一外部熔融室的下方。进一步解决了现有技术中光固化成形、选择性激光烧结、叠层实体制造均只能对单一的材料进行打印，而熔融沉积成形使用多个喷头时难以实现复合材料制品的成型，结构复杂，成本较高，且不易实现材料定位的技术问题，进一步达到了实现对各层材料的定位，可成型复杂的结构件以及各种功能器件，对结构件强度等条件的控制，且结构简单、成本较低的技术效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

图1为本发明实施例的一种可控的熔丝沉积型混合3D打印喷头的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种可控的熔丝沉积型混合3D打印喷头的俯视图。

附图标记说明：中间熔融室1，第一外部熔融室2，第一隔层3，第一喷嘴 4，第二喷嘴5。

具体实施方式

本申请实施例通过提供了一种可控的熔丝沉积型混合3D打印喷头及打印机，解决了现有技术中光固化成形、选择性激光烧结、叠层实体制造均只能对单一的材料进行打印，而熔融沉积成形使用多个喷头时难以实现复合材料制品的成型，结构复杂，成本较高，且不易实现材料定位的技术问题。

本发明实施例中的技术方案，总体思路如下：

本发明实施例提供的一种可控的熔丝沉积型混合3D打印喷头及打印机，所述喷头包括：中间熔融室，所述中间熔融室熔融第一材质；第一外部熔融室，所述第一外部熔融室熔融第二材质；第一隔层，所述第一隔层设置在所述中间熔融室和第一外部熔融室之间；第一喷嘴，所述第一喷嘴设置在所述中间熔融室的下方；第二喷嘴，所述第二喷嘴设置在所述第一外部熔融室的下方。通过上述装置解决了现有技术中光固化成形、选择性激光烧结、叠层实体制造均只能对单一的材料进行打印，而熔融沉积成形使用多个喷头时难以实现复合材料制品的成型，结构复杂，成本较高，且不易实现材料定位的技术问题，达到了实现对各层材料的定位，可成型复杂的结构件以及各种功能器件，对结构件强度等条件的控制，且结构简单、成本较低的技术效果。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。

实施例一

本实施例提供一种可控的熔丝沉积型混合3D打印喷头及打印机，请参考图1，所述喷头包括：

中间熔融室1，所述中间熔融室1熔融第一材质；

具体而言，所述中间熔融室1位于所述喷头的中间位置，所述中间熔融室 1的端部为一倒置圆锥体状，其余部分为一圆柱体状，也就是圆锥体的圆面位置延伸出一圆柱体，且其内部具有一容置空间，可熔融所述第一材质，也就是说，通过所述中间熔融室1可将3D打印中需要的其中一种材料在其内部加热到临界状态，使其呈现半流体状态，然后通过所述第一喷嘴4将半流动状态的材料挤压出来。

第一外部熔融室2，所述第一外部熔融室2熔融第二材质；所述第一材质不同于所述第二材质。

具体而言，所述第一外部熔融室2设置在中间熔融室1外围，且所述第一外部熔融室2内部同样具有一容置空间，可在其容置空间内熔融所述第二材质，具体的，在所述中间熔融室1内熔融所述第一材质，所述第一材质选择丝材，则在所述第一外部熔融室2内熔融所述第二材质，且所述第二材质选择管材，因此，所述第一外部熔融室2与所述中间熔融室1所熔融的材质不同，即，所述第一材质不同于所述第二材质，从而才能达到通过组合不同的材料，打印成型后去除或保留某些材料，实现对结构件强度等条件的控制的技术效果。

第一隔层3，所述第一隔层3设置在所述中间熔融室1和第一外部熔融室 2之间；

具体而言，所述第一隔层3位于所述中间熔融室1和所述第一外部熔融室 2之间，通过所述第一隔层3可将所述中间熔融室1和所述第一外部熔融室2 相隔开来，即，将所述第一材质与所述第二材质相分隔，进一步通过所述第一隔层3可达到对内部材料实现定位的技术效果。

第一喷嘴4，所述第一喷嘴4设置在所述中间熔融室1的下方；

具体而言，所述第一喷嘴4与所述中间熔融室1固定连接，即，所述第一喷嘴4设置在所述中间熔融室1的下方，当所述中间熔融室1将所述第一材质熔融之后，使得所述第一材质呈现半流体状态，然后可通过其下方的所述第一喷嘴4将所述中间熔融室1内的材料挤出之后与所述第一外部熔融室2的材料融合，再通过所述第二喷嘴5将两种材料同时挤压出来，得到实现了中间熔融室材料定位的复合材料。

第二喷嘴5，所述第二喷嘴5设置在所述第一外部熔融室2的下方。

具体而言，所述第二喷嘴5与所述第一外部熔融室2固定连接，即，所述第二喷嘴5设置在所述第一外部熔融室2的下方，当所述第一外部熔融室2将所述第二材质熔融之后，使得所述第二材质呈现半流体状态，然后当所述第一喷嘴4将所述中间熔融室1内的材料挤出之后，与所述第一外部熔融室2的材料融合，再通过所述第二喷嘴5将两种材料同时挤压出来，得到实现了中间熔融室材料定位的复合材料。

进一步的，所述喷头还包括：第二外部熔融室，所述第二外部熔融室熔融第三材质；第二隔层，所述第二隔层设置在所述第一外部熔融室和所述第二外部熔融室之间；第三喷嘴，所述第三喷嘴设置在所述第二外部熔融室的下方；所述第二材质不同于第三材质。

具体而言，所述第二外部熔融室设置在所述第一外部熔融室2的外围，且其内部具有一容置空间，进一步在其内部容置空间内可熔融所述第三材质，同时所述第二外部熔融室的下方还设置有所述第三喷嘴，通过所述第三喷嘴可将所述复合材料挤压出来，所述第二材质不同于第三材质，从而使得熔融沉积成型使用一个喷头即可实现复合材料制品的成型，达到了可成型复杂的结构件以及各种功能器件的技术效果。进而，所述第二外部熔融室与所述第一外部熔融室2之间设置有所述第二隔层，通过所述第二隔层可进一步达到对内部材料实现定位的技术效果，进一步的，根据实际情况可对外部熔融室的数量进行设置，也就是说，还可进一步设置多个外部熔融室，如第三外部熔融室，第三隔层，第四外部熔融室，第四隔层等等。在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，通过上述装置解决了现有技术中光固化成形、选择性激光烧结、叠层实体制造均只能对单一的材料进行打印，而熔融沉积成形使用多个喷头时难以实现复合材料制品的成型，结构复杂，成本较高，且不易实现材料定位的技术问题，达到了实现对各层材料的定位，可成型复杂的结构件以及各种功能器件，对结构件强度等条件的控制，且结构简单、成本较低的技术效果。

实施例二

本申请还提供了一种可控的熔丝沉积型混合3D打印机，具体如下：

所述打印机包括一喷头，所述喷头包括：中间熔融室1，所述中间熔融室 1熔融第一材质；

具体而言，所述中间熔融室1位于所述喷头的中间位置，所述中间熔融室 1的端部为一倒置圆锥体状，其余部分为一圆柱体状，也就是圆锥体的圆面位置延伸出一圆柱体，且其内部具有一容置空间，可熔融所述第一材质，也就是说，通过所述中间熔融室1可将3D打印中需要的其中一种材料在其内部加热到临界状态，使其呈现半流体状态，然后通过所述第一喷嘴4将半流动状态的材料挤压出来。

第一外部熔融室2，所述第一外部熔融室2熔融第二材质；所述第一材质不同于所述第二材质。

具体而言，所述第一外部熔融室2设置在中间熔融室1外围，如图2所示，且所述第一外部熔融室2内部同样具有一容置空间，可在其容置空间内熔融所述第二材质，具体的，在所述中间熔融室1内熔融所述第一材质，所述第一材质选择丝材，则在所述第一外部熔融室2内熔融所述第二材质，且所述第二材质选择管材，因此，所述第一外部熔融室2与所述中间熔融室1所熔融的材质不同，即，所述第一材质不同于所述第二材质，从而才能达到通过组合不同的材料，打印成型后去除或保留某些材料，实现对结构件强度等条件的控制的技术效果。

第一隔层3，所述第一隔层3设置在所述中间熔融室1和第一外部熔融室2之间；

具体而言，所述第一隔层3位于所述中间熔融室1和所述第一外部熔融室 2之间，通过所述第一隔层3可将所述中间熔融室1和所述第一外部熔融室2 相隔开来，即，将所述第一材质与所述第二材质相分隔，进一步通过所述第一隔层3可达到对内部材料实现定位的技术效果。

第一喷嘴4，所述第一喷嘴4设置在所述中间熔融室1的下方；

具体而言，所述第一喷嘴4与所述中间熔融室1固定连接，即，所述第一喷嘴4设置在所述中间熔融室1的下方，当所述中间熔融室1将所述第一材质熔融之后，使得所述第一材质呈现半流体状态，然后可通过所述第一喷嘴4将所述中间熔融室1内的材料挤出之后，与所述第一外部熔融室2的材料融合，再通过所述第二喷嘴5将两种材料同时挤压出来，得到实现了中间熔融室材料定位的复合材料。

第二喷嘴5，所述第二喷嘴5设置在所述第一外部熔融室2的下方。

具体而言，所述第二喷嘴5与所述第一外部熔融室2固定连接，即，所述第二喷嘴5设置在所述第一外部熔融室2的下方，当所述第一外部熔融室2将所述第二材质熔融之后，使得所述第二材质呈现半流体状态，然后当所述第一喷嘴4将所述中间熔融室1内的材料挤出之后，与所述第一外部熔融室2的材料融合，再通过所述第二喷嘴5将两种材料同时挤压出来，得到实现了中间熔融室材料定位的复合材料。

进一步的，所述喷头还包括：第二外部熔融室，所述第二外部熔融室熔融第三材质；第二隔层，所述第二隔层设置在所述第一外部熔融室和所述第二外部熔融室之间；第三喷嘴，所述第三喷嘴设置在所述第二外部熔融室的下方；所述第二材质不同于第三材质。

具体而言，所述第二外部熔融室设置在所述第一外部熔融室2的外围，且其内部具有一容置空间，进一步在其内部容置空间内可熔融所述第三材质，同时所述第二外部熔融室的下方还设置有所述第三喷嘴，通过所述第三喷嘴可将所述复合材料挤压出来，所述第二材质不同于第三材质，从而使得熔融沉积成型使用一个喷头即可实现复合材料制品的成型，达到了可成型复杂的结构件以及各种功能器件的技术效果。进而，所述第二外部熔融室与所述第一外部熔融室2之间设置有所述第二隔层，通过所述第二隔层可进一步达到对内部材料实现定位的技术效果，进一步的，根据实际情况可对外部熔融室的数量进行设置，也就是说，还可进一步设置多个外部熔融室，如第三外部熔融室，第三隔层，第四外部熔融室，第四隔层等等。在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，通过上述装置进一步解决了现有技术中光固化成形、选择性激光烧结、叠层实体制造均只能对单一的材料进行打印，而熔融沉积成形使用多个喷头时难以实现复合材料制品的成型，结构复杂，成本较高，且不易实现材料定位的技术问题，进一步达到了实现对各层材料的定位，可成型复杂的结构件以及各种功能器件，对结构件强度等条件的控制，且结构简单、成本较低的技术效果。

进一步的，所述打印机还包括：加热装置，所述加热装置通过螺纹与所述喷头连接。

具体而言，所述加热装置设置在所述喷头的上端，且在所述喷头上端通过通过螺纹与所述喷头连接，即，通过启动所述加热装置，可对所述中间熔融室 1、所述第一外部熔融室2、所述第二外部熔融室内的所述第一材质，第二材质，第三材质进行加热熔融。

实施例三

为了更清楚的阐述本发明，本申请还提供了针对一种可控的熔丝沉积型混合3D打印喷头及打印机的使用方法，具体如下：

首先，将所述3D打印喷头安装至所述打印机上，然后使最外部的熔融室进料出丝，也就是先使所述第二外部熔融室进料出丝，接着由外向内依次加入所需材料使其进料出丝，即就是依次加入所述第三材质、所述第二材质、所述第一材质，最后，当所有需要的材料都进料成功后，此时即可开始打印。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

1、在本发明实施例提供的一种可控的熔丝沉积型混合3D打印喷头及打印机，所述喷头包括：中间熔融室，所述中间熔融室熔融第一材质；第一外部熔融室，所述第一外部熔融室熔融第二材质；第一隔层，所述第一隔层设置在所述中间熔融室和第一外部熔融室之间；第一喷嘴，所述第一喷嘴设置在所述中间熔融室的下方；第二喷嘴，所述第二喷嘴设置在所述第一外部熔融室的下方。通过上述装置解决了现有技术中光固化成形、选择性激光烧结、叠层实体制造均只能对单一的材料进行打印，而熔融沉积成形使用多个喷头时难以实现复合材料制品的成型，结构复杂，成本较高，且不易实现材料定位的技术问题，达到了实现对各层材料的定位，可成型复杂的结构件以及各种功能器件，对结构件强度等条件的控制，且结构简单、成本较低的技术效果。

2、本申请实施例通过一种可控的熔丝沉积型混合3D打印机，所述打印机包括一喷头，所述喷头包括：中间熔融室，所述中间熔融室熔融第一材质；第一外部熔融室，所述第一外部熔融室熔融第二材质；第一隔层，所述第一隔层设置在所述中间熔融室和第一外部熔融室之间；第一喷嘴，所述第一喷嘴设置在所述中间熔融室的下方；第二喷嘴，所述第二喷嘴设置在所述第一外部熔融室的下方。进一步解决了现有技术中光固化成形、选择性激光烧结、叠层实体制造均只能对单一的材料进行打印，而熔融沉积成形使用多个喷头时难以实现复合材料制品的成型，结构复杂，成本较高，且不易实现材料定位的技术问题，进一步达到了实现对各层材料的定位，可成型复杂的结构件以及各种功能器件，对结构件强度等条件的控制，且结构简单、成本较低的技术效果。

尽管已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，则可对这些实施例做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实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例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 (10)

1.一种可控的熔丝沉积型混合3D打印喷头，其特征在于，所述喷头包括：

中间熔融室，所述中间熔融室熔融第一材质；

第一外部熔融室，所述第一外部熔融室熔融第二材质；

第一隔层，所述第一隔层设置在所述中间熔融室和第一外部熔融室之间；

第一喷嘴，所述第一喷嘴设置在所述中间熔融室的下方；

第二喷嘴，所述第二喷嘴设置在所述第一外部熔融室的下方。

2.如权利要求1所述的喷头，其特征在于，所述喷头还包括：

第二外部熔融室，所述第二外部熔融室熔融第三材质；

第二隔层，所述第二隔层设置在所述第一外部熔融室和所述第二外部熔融室之间。

3.如权利要求2所述的喷头，其特征在于，所述喷头还包括：

第三喷嘴，所述第三喷嘴设置在所述第二外部熔融室的下方。

4.如权利要求1所述的喷头，其特征在于，所述喷头还包括：

所述第一材质不同于所述第二材质。

5.如权利要求3所述的喷头，其特征在于，所述喷头还包括：

所述第二材质不同于第三材质。

6.一种可控的熔丝沉积型混合3D打印机，其特征在于，所述打印机包括一喷头，所述喷头包括：

中间熔融室，所述中间熔融室熔融第一材质；

第一外部熔融室，所述第一外部熔融室熔融第二材质；

第一隔层，所述第一隔层设置在所述中间熔融室和第一外部熔融室之间；

第一喷嘴，所述第一喷嘴设置在所述中间熔融室的下方；

第二喷嘴，所述第二喷嘴设置在所述第一外部熔融室的下方。

7.如权利要求6所述的喷头，其特征在于，所述喷头还包括：

第二外部熔融室，所述第二外部熔融室熔融第三材质；

第二隔层，所述第二隔层设置在所述第一外部熔融室和所述第二外部熔融室之间。

8.如权利要求7所述的喷头，其特征在于，所述喷头还包括：

第三喷嘴，所述第三喷嘴设置在所述第二外部熔融室的下方。

9.如权利要求6所述的喷头，其特征在于，所述喷头还包括：

所述第一材质不同于所述第二材质。

10.如权利要求1所述的喷头，其特征在于，所述打印机还包括：

加热装置，所述加热装置通过螺纹与所述喷头连接。