CN112238613A

CN112238613A - 一种多喷嘴选择性并行3d打印装置及方法

Info

Publication number: CN112238613A
Application number: CN202011077254.5A
Authority: CN
Inventors: 崔良玉; 胡高峰; 韩建鑫; 靳刚; 李占杰
Original assignee: Tianjin University of Technology and Education China Vocational Training Instructor Training Center
Current assignee: Tianjin University of Technology and Education China Vocational Training Instructor Training Center
Priority date: 2020-10-10
Filing date: 2020-10-10
Publication date: 2021-01-19

Abstract

本申请公开了一种多喷嘴选择性并行3D打印装置，其特征在于，包括喷头，所述喷头的底端为平面设置，其顶端扇形设置；所述喷头的底端设有多个喷嘴，所述喷头内部设有多个与喷嘴配合使用的第一输送通道，所述喷头的顶端设有贯通第一输送通道的内螺纹孔洞，并与外螺纹连接管螺纹连接，所述连接管一端设有贯穿的第二输送通道，其表面套设有加热块，所述加热块与温控模块电路连接，所述加热块的表面通过螺栓固定连接有热敏电阻，所述热敏电阻与所述温控模块电路连接。本申请解决了多喷嘴同时工作和独立控制的技术问题。

Description

一种多喷嘴选择性并行3D打印装置及方法

技术领域

本发明涉及一种3D打印领域，尤其涉及一种多喷嘴选择性并行3D打印装置及方法。

背景技术

3D打印是一种快速成型技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。熔融堆积(FDM)技术是目前应用最广泛的一种3D打印技术。其基本原理是，将塑料原料(通常是塑料丝)通过送丝装置送入打印头，打印头的主要部分是一种加热挤出装置，由喉管、加热块、喷头组成，塑料丝通过喉管后，进入加热块，并在其中熔融至液态，经喷嘴挤出，堆积在打印平台上，快速冷却形成型。因为挤出装置和打印平台可以在水平(X、Y)和竖直方向(Z)上做相对运动，由此可以保证塑料可以挤出到打印平台上的任意位置。

多颜色、多材料的混合打印技术是3D打印领域的研发热点，目前，主要通过如下四种方式在FDM技术中实现多颜色、多材料的混合打印。

一、通过多个送丝装置，将多种材料送入同一个加热挤出装置中。多种塑料材料在加热块中融化后混合在一起并从喷嘴挤出。

二、使用多个送丝装置通过一个多进单出的Y字形导管将多种材料送入同一个加热块。与第一种方式不同，多种材料是交替进入，切换材料时第一种材料被送丝装置从加热块中抽出，第二种材料再进入加热块，以实现多材料的混合打印。

三、打印机具有多个独立的打印头，一个打印头使用时，另一个在打印平台外待命。两个打印头或挂载在同一个滑轨上同步运动，或一个移动时，另一个完全静止。

综上，现有的3D混合打印方式或多或少都存在问题，因此仍需要一种新的3D打印装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多喷嘴选择性并行3D打印装置及方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种多喷嘴选择性并行3D打印装置，包括喷头，所述喷头的底端为平面设置，其顶端扇形设置；所述喷头的底端设有多个喷嘴，所述喷头内部设有多个与喷嘴配合使用的第一输送通道，所述喷头的顶端设有贯通第一输送通道的内螺纹孔洞，并与外螺纹连接管螺纹连接，所述连接管一端设有贯穿的第二输送通道，其表面套设有加热块，所述加热块与温控模块电路连接，所述加热块的表面通过螺栓固定连接有热敏电阻，所述热敏电阻与所述温控模块电路连接。

进一步的，所述第一输送通道内径大于等于所述第二输送通道的内径。

进一步的，所述第一输送通道为由上而下内径递减的锥形通孔。

进一步的，所述喷头的一侧设有散热片，所述散热片表面设有多个散热槽。

进一步的，所述散热片的一端固定连接有冷却风扇。

进一步的，所述内螺纹孔洞内部设有密封垫，所述密封垫由耐高温材料制成。

本发明还提供了一种适用与上述技术方案的打印方法：

一种多喷嘴选择性并行3D打印方法，所述喷嘴至少为两个，所述喷头上端设有配合使用的多个连接管，所述连接管上套设有加热块，通过控制加热块使得所述喷嘴选择性开合工作。

本发明的有益效果是：通过在喷头内部设有多个独立的喷嘴，以及每个独立的喷嘴通过独立的加热块控制，可以有效的进行旋转使用喷嘴的数量。同时，通过将喷嘴设置在同一平面上，避免了每个喷嘴使用过程中存在干扰的情况，同时大大提高了打印效率，提高了生产力。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明多喷嘴选择性并行3D打印装置的结构示意图；

图2为本发明多喷嘴选择性并行3D打印装置的喷头的结构示意图；

图3为本发明多喷嘴选择性并行3D打印装置的喷头的剖面图；

图4为本发明多喷嘴选择性并行3D打印装置的连接管的示意图；

图5为本发明多喷嘴选择性并行3D打印装置的加热块的示意图；

图6为本发明多喷嘴旋转性并行3D打印装置的打印方法示意图。

附图标记说明：

1、喷头；2、加热块；3、连接管；4、喷嘴；5、散热片；6、冷却风扇；7、内螺纹孔洞；8、第一输送通道；9、外螺纹；10、第二输送通道。

具体实施例

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1-6所述，本申请涉及一种多喷嘴4选择性并行3D打印装置，包括喷头1，所述喷头1的底端为平面设置，其顶端扇形设置；所述喷头1的底端设有多个喷嘴4，所述喷头1内部设有多个与喷嘴4配合使用的第一输送通道8，所述喷头1的顶端设有贯通第一输送通道8的内螺纹孔洞7，并与带有外螺纹9的连接管3螺纹连接，所述连接管3一端设有贯穿的第二输送通道10，其表面套设有加热块2，所述加热块2与温控模块电路连接，所述加热块2的表面通过螺栓固定连接有热敏电阻，所述热敏电阻与所述温控模块电路连接。

具体的，喷头1的底部为平面设置，其顶部为扇形设置，通过底部平面设置将喷嘴4设置在同一水平面上，避免了喷嘴4在工作过程中存在干扰现象。同时通过将喷头1的顶部设置在扇形状，避免了喷头1上端加热块2之间的干扰，实现了加热块2单独控制喷嘴4的效果。

喷头1的底部设置有多个喷嘴4，其内部设有与喷嘴4配合使用的多个第一输送通道8，通过第一输送通道8将每个喷嘴4独立起来，方便添加多种材料混合使用，提高了打印效率。

喷头1的顶端设有带有内螺纹的孔洞，该内螺纹孔洞7与第一输送通道8相通，连接管3的外表面设有配合使用的外螺纹9并与内螺纹孔洞7螺纹连接，通过将连接管3与喷头1螺纹连接，方便拆卸并保养。

连接管3的一端设有贯穿的第二输送通道10，其表面套设有加热块2，连接管3的表面直径由上直下递增，方便加热块2卡合在其表面。同时，当需要对喷头1进行保养时，直接将加热块2从连接管3的表面取下，简单快捷方便。当材料经过第二输送通道10，通过加热块2加热使其软化，并由第一输送通道8输出到喷嘴4。

进一步的，加热块2与温控模块电路连接，且每个加热块2都是独立控制，由于每种材料的熔点都不一样，可以通过温控模块控制加热块2的温度并对每个喷嘴4单独加热。

加热块2的一侧通过螺栓固定连接有热敏电阻，该热敏电阻与温控模块电路连接，通过热敏电阻监控加热块2表面的实际温度，同时通过螺栓固定，防止喷头1在高速移动过程中或者人员对喷头1保养时热敏电阻脱落。

以上技术方案，实现了多喷嘴4工作的效果，通过在一个喷头1内部设有多个喷嘴4，每个喷嘴4独立控制，可以实现多种材料同时使用。同时由于喷嘴4的底部处在同一水平面，因此不会存在干扰的现象。同时，可以通过关闭加热块2选择性控制喷嘴4的使用，实现不同的打印效果。

作为本实施例中优选的，第一输送通道8内径大于等于所述第二输送通道10的内径，通过将连接管3内部的第二输送通道10的内径设置小于等于喷头1内部第一输送通道8的内径，减少了材料热熔之后输送过程中的溢出。

作为本实施例中优选的，第一输送通道8为由上而下内径递减的锥形通孔，通过将第一输送通道8内径递减，保持了出料的连续性和稳定性。

作为本实施例中优选的，喷头1的一侧表面设有散热片5，散热片5表面设有多个散热槽，散热片5的一端通过固定座螺栓连接有冷却风扇6，通过在喷头1表面设有散热片5，当喷头1在工作时，实现了喷头1本体自主散热的功能，同时在其表面固定安装有冷却风扇6，通过风力对喷头1表面进行降温，并从散热槽带走热量。实现了快速降温的效果。

作为本实施例中优选的，内螺纹孔洞7内部设有密封垫，密封垫由耐高温材料制成，通过安装有密封垫，防止热熔后的材料从连接管3与喷头1的连接处溢出，同时密封垫需要耐高温材料制成，防止由于内部温度过高导致损坏。

本发明还提供了一种使用上述喷头1的一种多喷嘴4选择性并行3D打印方法，所述喷嘴4至少为两个，所述喷头1上端设有配合使用的多个连接管3，所述连接管3上套设有加热块2，通过控制加热块2使得所述喷嘴4选择性开合工作。

具体的，喷头1的内部设有三个喷嘴4，当喷嘴4使用时记为1，当喷嘴4关闭时记为0，当设备停止运行的情况下，喷嘴4的状态为000，根据生产实际需要，可以选择性的对喷嘴4进行切换使用。例如，当第一和第二个喷嘴4关闭，第三个喷嘴打开，那么其打印模式就是001，当第一和第二个喷嘴4打开，第三个喷嘴关闭，那么其打印模式就是110，如此交叉选着性打开，本3D打印喷头共有8种打印方法。进一步的，根据喷头内部的喷嘴数量的变化，其打印方法同样出现变化。

本发明的工作原理是：

将材料放进连接管3内部的第二输送通道10，通过连接管3表面的加热块2加热，使其内部的材料融化。喷头1的内部设有多个喷嘴4以及与喷嘴4配合使用的第一输送通道8，通过输送管道将喷嘴4之间独立。喷头1的上端设有与连接管3配合使用的内螺纹孔洞7并与连接管3螺纹连接，该内螺纹孔洞7与第一输送通道8相连。当热熔后的材料通过连接管3内部的第二输送通道10进入喷头1内部的第一输送通道8并输送到喷嘴4。通过选择性控制喷嘴4的开合，达到多种打印方法的效果，同时大大提高了打印效率，增加了生产力。

以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种多喷嘴（4）选择性并行3D打印装置，其特征在于，包括喷头（1），所述喷头（1）的底端为平面设置，其顶端扇形设置；所述喷头（1）的底端设有多个喷嘴（4），所述喷头（1）内部设有多个与喷嘴（4）配合使用的第一输送通道（8），所述喷头（1）的顶端设有贯通第一输送通道（8）的内螺纹孔洞（7），并与外螺纹（9）连接管（3）螺纹连接，所述连接管（3）一端设有贯穿的第二输送通道（10），其表面套设有加热块（2），所述加热块（2）与温控模块电路连接，所述加热块（2）的表面通过螺栓固定连接有热敏电阻，所述热敏电阻与所述温控模块电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种多喷嘴（4）选择性并行3D打印装置，其特征在于，所述第一输送通道（8）内径大于等于所述第二输送通道（10）的内径。

3.根据权利要求1所述的一种多喷嘴（4）选择性并行3D打印装置，其特征在于，所述第一输送通道（8）为由上而下内径递减的锥形通孔。

4.根据权利要求1所述的一种多喷嘴（4）选择性并行3D打印装置，其特征在于，所述喷头（1）的一侧设有散热片（5），所述散热片（5）表面设有多个散热槽。

5.根据权利要求4所述的一种多喷嘴（4）选择性并行3D打印装置，其特征在于，所述散热片（5）的一端固定连接有冷却风扇（6）。

6.根据权利要求1所述的一种多喷嘴（4）选择性并行3D打印装置，其特征在于，所述内螺纹孔洞（7）内部设有密封垫，所述密封垫由耐高温材料制成。

7.一种多喷嘴（4）选择性并行3D打印方法，其特征在于，所述喷嘴（4）至少为两个，所述喷头（1）上端设有配合使用的多个连接管（3），所述连接管（3）上套设有加热块（2），通过控制加热块（2）使得所述喷嘴（4）选择性开合工作。