CN111923410A - 3d打印机喷头 - Google Patents

Abstract

3D打印机喷头，涉及3D打印机技术领域，其包括内外嵌套设置的内喷嘴和外喷嘴，内喷嘴的打印材料喷出方向与外喷嘴的打印材料喷出方向相同，内喷嘴设在外喷嘴内，外喷嘴的喷口大于内喷嘴的喷口，以使内喷嘴的喷口可从外喷嘴的喷口向外伸出，内喷嘴与外喷嘴可相对横向移动和纵向移动，以在打印中实时调整打印出来的结构，纵向为内喷嘴的打印材料喷出方向与外喷嘴的打印材料喷出方向。由此可实时调整内喷嘴的喷口与外喷嘴的喷口的相对位置，从而在打印中实时调整打印出来的结构。

Description

3D打印机喷头

技术领域

本发明涉及3D打印机技术领域。

背景技术

现有的3D打印机喷头一般一次只能打印一种材料，且打印结构多为单一的实心结构，无法在打印过程中对打印的产品的结构进行调节，对于在不同部位具有不同类型结构的产品，在打印过程中只有通过更换不同的喷头来打印不同类型的结构，无法在打印中实时调整。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种3D打印机喷头，其能够在打印过程中实时调整打印的产品的结构。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案。

3D打印机喷头，包括内外嵌套设置的内喷嘴和外喷嘴，内喷嘴的打印材料喷出方向与外喷嘴的打印材料喷出方向相同，内喷嘴设在外喷嘴内，外喷嘴的喷口大于内喷嘴的喷口，以使内喷嘴的喷口可从外喷嘴的喷口向外伸出，内喷嘴与外喷嘴可相对横向移动和纵向移动，以在打印中实时调整打印出来的结构，纵向为内喷嘴的打印材料喷出方向与外喷嘴的打印材料喷出方向。

本发明的3D打印喷头，设有内喷嘴和外喷嘴两个喷嘴，内喷嘴与外喷嘴内外嵌套设置且可相对横向和纵向移动，由此可实时调整内喷嘴的喷口与外喷嘴的喷口的相对位置，从而在打印中实时调整打印出来的结构。

其中，还包括用于驱动内喷嘴与外喷嘴之间的相对移动的调整机构。

其中，还包括内外嵌套设置的内料筒和外料筒，外料筒套设在内料筒外，内料筒的出口连接内喷嘴，内料筒的打印材料经由内喷嘴喷出打印，外料筒的出口连接外喷嘴，外料筒的打印材料经由外喷嘴喷出打印。

其中，内料筒外侧面设有减阻结构，以减小内料筒与外料筒相对移动时外料筒的打印材料对内料筒的阻力。打印材料是流体，外料筒的打印材料会给内料筒的相对运动带来阻力，特别是外料筒的打印材料为高粘度材料的时候，这个阻力更大。这个阻力会对内料筒的位置带来影响，使内料筒在移动过程中及移动后的位置有偏差，内喷嘴的位置由此也有偏差，打印的产品结构就有偏差，不够准确。内料筒外侧面设置减阻结构，来减小内料筒与外料筒相对移动时外料筒的打印材料对内料筒的阻力，从而让内料筒的位置更准确，在实时调整的过程中打印的产品的结构更准确。

其中，内料筒的外侧面设有二面角结构作为减阻结构。内料筒的外侧面有角，类似船的破浪结构，可以减小内料筒与外料筒相对移动时外料筒的打印材料对内料筒的阻力。

其中，内料筒外侧面的横截面为多边形。多边形在不同的方向上有多个角，适用于横向上可以向多个方向相对外料筒移动的内料筒。

其中，内料筒外侧面的横截面为椭圆形，该椭圆形的长轴的两端为减阻结构。适用于横向上仅向两个相反方向相对外料筒移动的内料筒。

其中，外料筒设有料筒开口，内料筒从料筒开口伸出至外料筒外并被固定，料筒开口处设有弹性密封件以密封料筒开口处内料筒与外料筒之间的缝隙，所述3D打印机喷头还包括用于调整内喷嘴与外喷嘴之间的相对移动的调整机构，内料筒被固定，调整机构驱动外料筒移动。

其中，调整机构包括外料筒支架和位移驱动装置，外料筒支架有两组，该两组外料筒支架分别与外料筒的两处连接固定，以加强外料筒位置的稳定性，位移驱动装置与外料筒支架连接，通过驱动外料筒支架以驱动外料筒移动。内料筒仅部分从外料筒伸出，如果内料筒移动，为了确保内料筒位置的准确性，需要在内料筒的长度方向设置至少两个驱动连接点，就需要在外料筒内设置内料筒的驱动连接点，增加了结构的复杂性。采用固定内料筒，移动外料筒的方案，由于外料筒在外，方便设置驱动连接点，可以简化结构。

其中，位移驱动装置包括横向驱动单元和纵向驱动单元，横向驱动单元包括提供横向驱动动力的压电陶瓷微位移驱动器，纵向驱动单元包括提供纵向驱动动力的步进电机。

附图说明

图1为本发明的3D打印机喷头的纵截面的结构示意图。

图2为本发明的3D打印机喷头在内料筒的不同实施例情况下沿图1中A-A方向的的截面结构示意图。

图3为本发明的3D打印机喷头的内喷嘴与外喷嘴多种相对位置关系的示意图。

图4为对应图3所示的内喷嘴与外喷嘴的相对位置时打印出的产品结构。

附图标记包括：

内喷嘴1；

外喷嘴2；

内料筒3，活塞31，内料筒支架32；

外料筒4，料筒开口41，弹性密封件42，进料管43；

减阻结构5；

外料筒支架61，横向驱动单元62。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明创造作详细说明。

如图1所示，本发明的3D打印机喷头包括内喷嘴1和外喷嘴2两个喷嘴，内喷嘴1和外喷嘴2内外嵌套设置，内喷嘴1在外喷嘴2内，内喷嘴1的打印材料喷出方向与外喷嘴2的打印材料喷出方向相同，均为图1中向下。外喷嘴2的喷口的口径大于内喷嘴1的喷口，从而让内喷嘴1的喷口可以从外喷嘴2的喷口向外伸出。内喷嘴1与外喷嘴2可相对横向移动和纵向移动，在打印中，内喷嘴1与外喷嘴2的相对位置改变，打印出来的结构也就随之改变，以此实时调整打印的产品的结构。图1中，在前后左右方向所在平面上移动即为横向移动，在上下方向移动即为纵向移动。

结合图3和图4，图3示出了内喷嘴1与外喷嘴2之间5种相对位置关系，与之相对应地，打印出来的产品的结构分别如图4所示。具体地，如图3a所示，内喷嘴1与外喷嘴2同轴，且内喷嘴1喷口高于外喷嘴2喷口5mm左右时，只对外喷嘴2供料，可以获得外喷嘴2喷出材料的实心结构，如图4a所示；如图3b所示，内喷嘴1与外喷嘴2同轴，且内喷嘴1喷口与外喷嘴2喷口平齐，只对外喷嘴2供料，可以获得外喷嘴2喷出材料的空心结构，如图4b所示；如图3c所示，内喷嘴1与外喷嘴2同轴，且内喷嘴1喷口高于外喷嘴2喷口1mm左右时，同时对内喷嘴1和外喷嘴2供料，可以实现两种材料的同轴打印，获得同轴核壳结构，如图4c所示；如图3d所示，内喷嘴1与外喷嘴2不同轴，且内喷嘴1喷口高于外喷嘴2喷口1mm左右，同时对内喷嘴1和外喷嘴2供料，获得偏心核壳结构，如图4d所示。如图3e所示，内喷嘴1与外喷嘴2同轴，且内喷嘴1喷口低于外喷嘴2喷口时（即内喷嘴1喷口从外喷嘴2喷口向外伸出），同时向内喷嘴1和外喷嘴2供料，可以实现两种材料的同轴打印，内层直径小于外层内径，获得嵌套分层结构，如图4e所示。

如图1所示，本发明的3D打印机喷头还包括内料筒3和外料筒4两个料筒，内料筒3与外料筒4内外嵌套设置，外料筒4套在内料筒3外，内料筒3的出口连接内喷嘴1，内料筒3向内喷嘴1供料，外料筒4的出口连接外喷嘴2，外料筒4向外喷嘴2供料，内料筒3与内喷嘴1采用螺纹连接，外料筒4与外喷嘴2采用螺纹连接。内料筒3设有活塞，以将内料筒3内的打印材料从内喷嘴1挤出，外料筒4设有进料管43，采用气压辅助挤出的方式将外料筒4与内料筒3之间的腔室内的打印材料（及外料筒4的打印材料）从外喷嘴2挤出。料筒与喷嘴之间连接，不再另外设置管道，简化结构。外料筒4设有料筒开口41，内料筒3从料筒开口41伸出至外料筒4外，内料筒3设有内料筒支架32，并通过内料筒支架32被固定。料筒开口41处设有弹性密封件42，以密封料筒开口41处内料筒3与外料筒4之间的缝隙，弹性密封件42也让内料筒3与外料筒4之间可以相对横向移动。另外，由于是双料筒，可以满足不同材料的复合打印需求。

如图1所示，本发明的3D打印机喷头还包括调整机构，调整机构用于驱动内喷嘴1与外喷嘴2之间的相对移动，从而调整内喷嘴1与外喷嘴2之间的相对位置。调整机构包括外料筒支架61和位移驱动装置，外料筒支架61有两组，该两组外料筒支架61分别与外料筒4的上下两处连接固定，以加强外料筒4位置的稳定性，位移驱动装置与外料筒支架61连接，通过驱动外料筒支架61以驱动外料筒4移动，位移驱动装置包括横向驱动单元62和纵向驱动单元（图中未示出），横向驱动单元62由压电陶瓷微位移驱动器提供动力，压电陶瓷具有分辨率高、体积小、输出力大、频响高、不发热和响应速度快的优点，利用压电陶瓷的逆压电效应，可方便地实现精密的位置控制，因此压电陶瓷非常适合作为微位移驱动器的驱动元件，纵向驱动单元由步进电机提供动力。由于内料筒3仅部分从外料筒4伸出，如果内料筒3移动，为了确保内料筒3位置的准确性，需要在内料筒3的长度方向设置至少两个驱动连接点，就需要在外料筒4内设置内料筒3的驱动连接点，增加了结构的复杂性。因此采用固定内料筒3，移动外料筒4的方案，由于外料筒4在外，方便设置驱动连接点，可以简化结构。

打印材料是流体，外料筒4的打印材料会给内料筒3的相对运动带来阻力，特别是外料筒4的打印材料为高粘度材料的时候，这个阻力更大。这个阻力会对内料筒3的位置带来影响，使内料筒3在移动过程中及移动后的位置有偏差，内喷嘴1的位置由此也有偏差，打印的产品结构就有偏差，不够准确。如图2所示，内料筒3外侧面设有减阻结构5，以减小内料筒3与外料筒4相对移动时外料筒4的打印材料对内料筒3的阻力。从而让内料筒3的位置更准确，在实时调整的过程中打印的产品的结构更准确。图2b中，内料筒3的外侧面设有二面角结构，例如，内料筒3的外侧面的横截面为多边形，例如正方形，其四个角即为减阻结构5，该四个角分别朝向图1中前后左右四个方向（横向上的四个方向），从而在内料筒3相对外料筒4在横向上往前后左右四个方向移动时减少外料筒4的打印材料对内料筒3的阻力，提高内料筒3的位置的准确性。图2c中，在另一个实施例中，内料筒3外侧面的横截面是椭圆形，该椭圆形的长轴的两端为减阻结构5，适用于横向上仅向两个相反方向相对外料筒4移动的内料筒3。如不需要减阻结构5，也可以采用图2a中的结构，内料筒3外侧面的横截面为圆形。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.3D打印机喷头，其特征是，包括内外嵌套设置的内喷嘴和外喷嘴，内喷嘴的打印材料喷出方向与外喷嘴的打印材料喷出方向相同，内喷嘴设在外喷嘴内，外喷嘴的喷口大于内喷嘴的喷口，以使内喷嘴的喷口可从外喷嘴的喷口向外伸出，内喷嘴与外喷嘴可相对横向移动和纵向移动，以在打印中实时调整打印出来的结构，纵向为内喷嘴的打印材料喷出方向与外喷嘴的打印材料喷出方向。

2.如权利要求1所述的3D打印机喷头，其特征是，还包括用于驱动内喷嘴与外喷嘴之间的相对移动的调整机构。

3.如权利要求1所述的3D打印机喷头，其特征是，还包括内外嵌套设置的内料筒和外料筒，外料筒套设在内料筒外，内料筒的出口连接内喷嘴，内料筒的打印材料经由内喷嘴喷出打印，外料筒的出口连接外喷嘴，外料筒的打印材料经由外喷嘴喷出打印。

4.如权利要求3所述的3D打印机喷头，其特征是，内料筒外侧面设有减阻结构，以减小内料筒与外料筒相对移动时外料筒的打印材料对内料筒的阻力。

5.如权利要求4所述的3D打印机喷头，其特征是，内料筒的外侧面设有二面角结构作为减阻结构。

6.如权利要求5所述的3D打印机喷头，其特征是，内料筒外侧面的横截面为多边形。

7.如权利要求4所述的3D打印机喷头，其特征是，内料筒外侧面的横截面为椭圆形，该椭圆形的长轴的两端为减阻结构。

8.如权利要求3-7任一项所述的3D打印机喷头，其特征是，外料筒设有料筒开口，内料筒从料筒开口伸出至外料筒外并被固定，料筒开口处设有弹性密封件以密封料筒开口处内料筒与外料筒之间的缝隙，所述3D打印机喷头还包括用于调整内喷嘴与外喷嘴之间的相对移动的调整机构，内料筒被固定，调整机构驱动外料筒移动。

9.如权利要求8所述的3D打印机喷头，其特征是，调整机构包括外料筒支架和位移驱动装置，外料筒支架有两组，该两组外料筒支架分别与外料筒的两处连接固定，以加强外料筒位置的稳定性，位移驱动装置与外料筒支架连接，通过驱动外料筒支架以驱动外料筒移动。

10.如权利要求9所述的3D打印机喷头，其特征是，位移驱动装置包括横向驱动单元和纵向驱动单元，横向驱动单元包括提供横向驱动动力的压电陶瓷微位移驱动器，纵向驱动单元包括提供纵向驱动动力的步进电机。

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