CN111168994A - 一种可换喷头的多材料3d打印装置 - Google Patents

一种可换喷头的多材料3d打印装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可换喷头的多材料3D打印装置。顶盖固定在进料筒上端口，顶盖底面有加热棒，加热棒侧面安装有温度传感器；喉管斜插装在进料筒外侧壁，喉管中心通孔隔热管内注有进料；进料筒下端面偏心地固接到固定盘顶面，固定盘通孔和进料筒连通，固定盘下铰接装旋转盘；旋转盘沿圆周开设有多个连通孔，每个连通孔的下孔端连接喷头；固定盘顶面边缘安装有驱动电机，圆形槽的槽壁设成齿圈，驱动电机的齿轮和齿圈啮合形成齿轮齿条副，旋转盘不同连通孔分别和固定盘的通孔配合连通。本发明能够根据模型精度的需求和不同材质的进料更换不同规格喷头，能够使用不同的材料，加热棒与材料相接触，加热效率高，能够精确控制温度，打印效率更高。

Description

一种可换喷头的多材料3D打印装置
技术领域
本发明涉及一种3D打印装置，特别针对自适应分层方法，能够应用多种线材并针对不同打印的需求来切换不同喷头。
背景技术
在实际应用中，同一零件的不同部位可能有着不同的性能，对于3D打印的模型，不同部位可能需要用不同的材料来打印以满足要求。在打印前对模型的处理方法中，有分区域的分层方法，对模型进行分区域打印，不同区域的模型的层厚、表面精度以及力学性能等要求是不同的，打印机是否能够打印多种材料，以及操作是否复杂都对打印时间和打印效果有影响，打印机能够打印多种材料将会缩短换料时间，加快打印速度。
FDM(Fused Deposition Modeling)打印方式的打印机，其设定的打印厚度一般是其喷嘴直径的一半，切片软件设定的层高一般不能大于喷嘴直径，如果过大可能在打印过程中造成断层，在层与层之间出现粘接不牢甚至缝隙等缺陷，影响模型的性能。此外，不同材料的熔融状态下的流动性能不同，需要不同口径的打印喷头。因此，在实际打印过程中，需要更换不同的喷头来满足模型性能的要求以及适用不同的材料。
目前FDM的打印机多为单喷头打印。综合上述情况，当前打印机有一些缺陷，一、对于需要不同材料的模型在打印过程中需要停下更换线材，增加打印时间；二、不同材质的线材对喷头的直径和材质有要求，可能会导致喷头堵塞；三、单喷头不能适应不同的打印需求，对于适应性分层方法，对同一模型不同层厚进行打印相对较难。此外，喷头的尺寸大小不同，打印的精度和耗费时间不同，单次打印过程中难以进行调整。
发明内容
为了解决传统打印喷头难以克服上述缺陷，本发明提供了一种可换喷头的多材料3D打印装置。
本发明所采用的技术方案是：
所述3D打印装置包括顶盖、喉管、进料筒、固定盘、旋转盘、喷头、驱动电机、隔热管、温度传感器和加热棒；顶盖固定在进料筒上端口，顶盖和进料筒上端口之间密封，顶盖底面中心固定有加热棒，加热棒位于进料筒中心，加热棒侧面安装有温度传感器；多个喉管斜插安装在进料筒外侧壁，喉管开设中心通孔，中心通孔中安装隔热管，隔热管内注有3D打印的进料，且喉管的中心通孔连通到进料筒内腔；进料筒下端面偏心地固定连接到固定盘顶面，固定盘开设通孔，通孔和进料筒的内腔连通，固定盘下端面铰接安装旋转盘，旋转盘和固定盘之间的铰接轴位于中心；旋转盘沿圆周开设有多个连通孔，每个连通孔的下孔端连接喷头；固定盘顶面边缘安装有驱动电机，驱动电机的输出轴同轴套装有驱动齿轮，旋转盘的顶面开设有圆形槽，圆形槽的槽壁设置成齿圈结构形成环形齿条，驱动齿轮和环形齿条啮合形成齿轮齿条副，驱动电机运行经齿轮齿条副带动旋转盘旋转，使得旋转盘不同连通孔分别和固定盘的通孔配合连通。
多个喉管沿进料筒的外壁圆周均匀排布。
多个喉管中注有不同的3D打印的进料。
所述的固定盘中心开设螺孔，螺孔中安装螺钉，旋转盘中心开设通孔，螺钉穿过旋转盘中心的通孔后螺纹旋入固定盘中心的螺孔中，使得旋转盘和固定盘之间中心旋转铰接，旋转盘围绕螺钉旋转。
所述的螺钉和旋转盘的通孔之间通过滑动轴承旋转连接。
所述的固定盘多个连通孔所连接的喷头规格、尺寸不同。
本发明的有益效果是：
本发明是直接将加热棒放置到进料筒中，加热效率高，温度传感器放置在进料筒中，精确的控制温度的变化。可以根据不同的打印需求选择不同材质的打印线材，喉管和下方喷头均通过螺纹连接，可替代性高，装置适用范围广。可以根据自适应分层算法，在打印的过程中，通过旋转盘转换喷头，实现打印出直径不同的丝，打印出层厚可变的模型，提升工作效率。
附图说明
图1为可换喷头的多材料3D打印装置的结构示意图。
图2为可换喷头的多材料3D打印装置的剖面示意图。
图中，顶盖1、喉管2、进料筒3、固定盘4、旋转盘5、喷头6、电机7、隔热管8、紧定螺钉9、温度传感器10、加热棒11、环形齿条12、螺钉13、滑动轴承14。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1和图2所示，具体实施中，3D打印装置包括顶盖1、喉管2、进料筒3、固定盘4、旋转盘5、喷头6、驱动电机7、隔热管8、温度传感器10和加热棒11；顶盖1通过紧定螺钉9固定在进料筒3上端口，顶盖1和进料筒3上端口之间密封，顶盖1底面中心固定有加热棒11，加热棒11位于进料筒3中心，加热棒11侧面安装有温度传感器10，温度传感器10用于测出进料筒3内的温度；多个喉管2斜插安装在进料筒3外侧壁，喉管2开设中心通孔，中心通孔中安装隔热管8，隔热管8内注有3D打印的进料，且喉管2的中心通孔下端连通到进料筒3内腔，喉管2的中心通孔上端作为注入进料的入口。多个喉管2沿进料筒3的外壁圆周均匀排布，多个喉管2中注有不同的3D打印的进料。
如图1和图2所示，进料筒3下端面偏心地固定连接到固定盘4顶面，固定盘4开设通孔，通孔和进料筒3的内腔连通，进料筒3下端面和固定盘4上端面紧密连接，固定盘4下端面铰接安装旋转盘5，旋转盘5和固定盘4之间的铰接轴位于中心；旋转盘5沿圆周开设有多个连通孔，连通孔用于和固定盘4通孔和进料筒3的内腔连通，每个连通孔的下孔端连接喷头6；固定盘4多个连通孔所连接的喷头6规格、尺寸不同，适用于不同的打印需求。
如图2所示，固定盘4顶面边缘安装有驱动电机7，驱动电机7的输出轴同轴套装有驱动齿轮，旋转盘5的顶面开设有圆形槽，圆形槽的槽壁设置成齿圈结构形成环形齿条12，驱动齿轮和环形齿条12啮合形成齿轮齿条副，驱动电机7运行经齿轮齿条副带动旋转盘5旋转，使得旋转盘5不同连通孔分别和固定盘的通孔配合连通。
固定盘4中心开设螺孔，螺孔中安装螺钉13，旋转盘5中心开设通孔，螺钉13穿过旋转盘5中心的通孔后螺纹旋入固定盘4中心的螺孔中，使得旋转盘5和固定盘4之间中心旋转铰接，旋转盘5围绕螺钉13旋转。螺钉13和旋转盘5的通孔之间通过滑动轴承14旋转连接。
进料筒3内部为放置加热棒，加热棒用于将不同材质的进料加热融化。加热棒11安装在顶盖1上，并伸入到进料筒3内部，与线材直接接触，这样能将不同材质的线材尽快加热融化，且通过温度传感器10对温度进行检测。
具体实施中，旋转盘5下方安装有三个不同规格的喷头6，相互之间成120°，通过旋转盘5的旋转使不同的喷头与固定盘4中的通孔相对应，不同喷头适应不同的打印需求。
具体实施中，固定盘4和旋转盘5均为球形盘，且均非水平布置，不同喷头在不同的高度上，打印过程中，使暂时不用的喷头与正在打印的层之间有一定的距离，暂时不用的喷头在打印的时候不会对打印进行干涉。
本发明的实施工作过程是：
1、根据模型的需求选择不同材质的线材，放置到多个喉管2上端口的进料口中。
在打印模型时，可随时控制不同材料的进给，更换材料。
2、根据模型层厚和精度的要求，选择不同的喷头6大小，在打印过程中，可随时根据不同部位的性能要求，通过电机7带动旋转盘5来更换喷头，选择不同口径喷头，调整打印精度和打印时间。
由此实施可见，本发明电机的转动带动环形齿条转动使旋转盘能够转动，能够根据模型精度的需求和不同材质的进料更换不同规格喷头，能够使用不同的材料，加热棒与材料相接触，加热效率高，能够精确控制温度，打印效率更高。

Claims (6)

1.一种可换喷头的多材料3D打印装置，其特征在于：所述3D打印装置包括顶盖(1)、喉管(2)、进料筒(3)、固定盘(4)、旋转盘(5)、喷头(6)、驱动电机(7)、隔热管(8)、温度传感器(10)和加热棒(11)；顶盖(1)固定在进料筒(3)上端口，顶盖(1)和进料筒(3)上端口之间密封，顶盖(1)底面中心固定有加热棒(11)，加热棒(11)位于进料筒(3)中心，加热棒(11)侧面安装有温度传感器(10)；多个喉管(2)斜插安装在进料筒(3)外侧壁，喉管(2)开设中心通孔，中心通孔中安装隔热管(8)，隔热管(8)内注有3D打印的进料，且喉管(2)的中心通孔连通到进料筒(3)内腔；进料筒(3)下端面偏心地固定连接到固定盘(4)顶面，固定盘(4)开设通孔，通孔和进料筒(3)的内腔连通，固定盘(4)下端面铰接安装旋转盘(5)，旋转盘(5)和固定盘(4)之间的铰接轴位于中心；旋转盘(5)沿圆周开设有多个连通孔，每个连通孔的下孔端连接喷头(6)；固定盘(4)顶面边缘安装有驱动电机(7)，驱动电机(7)的输出轴同轴套装有驱动齿轮，旋转盘(5)的顶面开设有圆形槽，圆形槽的槽壁设置成齿圈结构形成环形齿条(12)，驱动齿轮和环形齿条(12)啮合形成齿轮齿条副，驱动电机(7)运行经齿轮齿条副带动旋转盘(5)旋转，使得旋转盘(5)不同连通孔分别和固定盘的通孔配合连通。
2.根据权利要求1所述的一种可换喷头的多材料3D打印装置，其特征在于：
多个喉管(2)沿进料筒(3)的外壁圆周均匀排布。
3.根据权利要求1所述的一种可换喷头的多材料3D打印装置，其特征在于：
多个喉管(2)中注有不同的3D打印的进料。
4.根据权利要求1所述的一种可换喷头的多材料3D打印装置，其特征在于：
所述的固定盘(4)中心开设螺孔，螺孔中安装螺钉(13)，旋转盘(5)中心开设通孔，螺钉(13)穿过旋转盘(5)中心的通孔后螺纹旋入固定盘(4)中心的螺孔中，使得旋转盘(5)和固定盘(4)之间中心旋转铰接，旋转盘(5)围绕螺钉(13)旋转。
5.根据权利要求4所述的一种可换喷头的多材料3D打印装置，其特征在于：
所述的螺钉(13)和旋转盘(5)的通孔之间通过滑动轴承(14)旋转连接。
6.根据权利要求1所述的一种可换喷头的多材料3D打印装置，其特征在于：
所述的固定盘(4)多个连通孔所连接的喷头(6)规格、尺寸不同。
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