CN114633474B - 一种混色3d打印喷头组件以及混色方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及3D打印技术领域，尤其是涉及一种混色3D打印喷头组件以及混色方法，其包括依次连接的上盖、加热块和下盖，所述上盖开设有至少两个进料道，所述加热块上开设有内腔室，所述内腔室内设置有固定盘、固定于所述固定盘上的若干定量试管和升降结构，所述升降结构包括升降杆，所述定量试管两端开通设置，其一端与所述进料道相连通，另一端与所述升降杆对接，所述升降杆外侧紧抵于所述定量试管的内侧壁，并始终滑动连接于所述定量试管内，所述固定盘上还设置有控制结构，所述下盖内开设有容纳腔，所述容纳腔内设置有装纳盒，所述内腔室内还设置有混合结构，所述下盖上还设置有喷嘴。本申请具有实现采用FDM技术的3D打印机的精确混色的效果。

Description

一种混色3D打印喷头组件以及混色方法

技术领域

本申请涉及3D打印技术领域，尤其是涉及一种混色3D打印喷头组件以及混色方法。

背景技术

3D打印是一种快速成型技术，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或熔融态塑料等细微粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印中目前应用广的是FDM技术，该技术主要是将线状热熔性材料加热融化后，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来，以进行3D打印，但现有采用FDM技术的3D打印设备中，大都只能够进单一颜色的耗材，使得打印产品颜色单一不够美观，局限性较大；且能够进行混色打印的3D打印设备中，大都采用直接熔融线材后进行混色输出，这种方式不能够精准混色，会导致产品层间色差明显，不够美观。

发明内容

为了实现采用FDM技术的3D打印机的精确混色，本申请提供一种混色3D打印喷头组件以及混色方法。

第一方面；

本申请提供的一种混色3D打印喷头组件采用如下的技术方案：

一种混色3D打印喷头组件，包括依次连接的上盖、加热块和下盖，所述上盖开设有至少两个进料道，所述加热块上开设有内腔室，所述内腔室内设置有呈圆形的固定盘、固定于所述固定盘上的若干定量试管和控制所述定量试管内最大容量的升降结构，所述升降结构包括升降杆，所述定量试管两端开通设置，其一端与所述进料道相连通，另一端与所述升降杆对接，所述升降杆外侧紧抵于所述定量试管的内侧壁，并始终滑动连接于所述定量试管内，所述固定盘上还设置有用于控制所述进料道与所述定量试管连通状态的控制结构，所述下盖内开设有容纳腔，所述容纳腔内设置有用于装载熔融态线材的装纳盒，所述内腔室上还设置有用于使所述定量试管与所述装纳盒连通的混合结构，所述下盖上还设置有与所述装纳盒对接并用于输出混色熔融态线材的喷嘴。

通过采用上述技术方案，上盖、加热块与下盖三者依次连接，上盖上开设的进料道与固定盘上的定量试管相通，进料在经过加热块内时受热融化，流入定量试管内，并与升降杆紧抵，形成能够装纳熔融态线材容腔，且通过改变升降杆的高度，便可控制定量试管内的最大容量，当定量试管内装满时，通过控制结构来控制定量试管与出料道的连通状态闭合，使得定量试管获取确定混色量的熔融态线材，再通过混合结构将定量试管内的各色熔融态线材进行混合输入至装纳盒，并通过喷嘴进行输出。

可选的，控制结构包括第一电机，所述第一电机固定连接于所述上盖上，且其转轴贯穿所述上盖并贯通至所述内腔室内，且与所述固定盘同轴转动连接，所述固定盘以其轴线为转轴等间距设置有与所述定量试管等数目的通孔，所述定量试管与所述进料道通过所述固定盘上的通孔相连通，且所述定量试管皆与所述固定盘的轴线平行设置。

通过采用上述技术方案，通过控制第一电机驱动转动，以带动固定盘旋转，间接通过固定盘旋转时通孔的位置控制进料道与定量试管之间的连通状态，先控制升降杆至指定高度，后使定量试管内装满熔融态线材，装满后通过将固定盘转动一定角度后使得定量试管形成装纳空间，再结合混色结构将定量的熔融态线材输出。

可选的，所述升降结构还包括限位盘和同所述定量试管等数目的第二电机，所述第二电机固定于所述限位盘一侧，所述限位盘背离所述第二电机的一侧紧抵所述固定盘，所述限位盘上还开设有与所述第二电机等数目的贯穿孔，所述贯穿孔内同轴设置有丝杆，所述丝杆与所述第二电机的转轴同轴固定连接，所述升降杆背离所述定量试管的一侧开设有螺纹盲孔，所述丝杆与所述螺纹盲孔螺纹连接，所述定量试管一端紧抵所述限位盘，一端紧抵于所述固定盘。

通过采用上述技术方案，通过设置第二电机与丝杆，并通过限位盘上开设的贯穿孔对丝杆和升降杆进行限位，使得与丝杆螺纹连接的升降杆能够沿贯穿孔方向实现伸缩，间接实现其于试管内部的伸缩，以控制定量试管的最大容量。

可选的，所述混合结构包括主流管和同所述定量试管等数目的支流管，各所述支流管一端皆与所述主流管同一端相连通，另一端皆与各所述定量试管相连通，所述主流管另一端与所述装纳盒相连通。

通过采用上述技术方案，混合结构的各支流管与各定量试管相通，且与主流管相通，当定量试管收集到定量的熔融态线材后，使升降杆下移，这时支流管与定量试管之间的相通口开放，定量试管内熔融态线材流入支流管内，并通过主流管混色汇聚。

可选的，所述固定盘上设置有两组量的所述定量试管、两组量的所述升降结构和两组量的所述混合结构，一组各所述定量试管与所述固定盘上的通孔相通，另一组各所述定量试管背离所述定量试管的一端紧抵于所述固定盘上，且于所述定量试管内形成装纳空间。

通过采用上述技术方案，通过设置两组定量试管与控制结构，使得当一组定量试管装满通过固定盘封口后，另一组的定量试管能够转至固定盘上的通孔与进料道相连通，实现双工位作业，避免生产时间浪费。

可选的，所述装纳盒绕其中心设置有多个装纳室，所述主流管与一所述装纳室相通，所述上盖外侧固定设置有第三电机，所述第三电机的转轴贯穿至所述容纳腔并与所述装纳盒的中心处同轴固定连接。

通过采用上述技术方案，通过第三电机驱动装纳盒进行旋转，以控制不同的装纳室与主流管相通，间接实现对不同混色比例的混色熔融态线材进行预存，实现3D打印作业时的提前计算，增加工作稳定性。

可选的，所述装纳盒的所述装纳室为双开口设置，一端口朝向所述主流管设置，另一端口朝向所述喷嘴设置，所述喷嘴与所述主流管出口同时位于相异的两所述装纳室内。

通过采用上述技术方案，通过设置双开口的装纳室，使得主流管端口与喷嘴之间位于不同的装纳室内，以在旋转装纳盒时预存与输出功能同时进行。

第二方面；

本申请提供的一种混色方法采用如下的技术方案：

一种采用混色3D打印喷头组件的混色方法，包括以下步骤：

S1：将线材投入到喷头组件的所述进料道内，并置于所述加热块处加热熔融；

S2：熔融状态的线材流至所述定量试管内并于所述升降杆的表面，装填至定量；

S3：通过所述控制结构和所述混合结构将定量后的熔融态线材混合、输出至所述装纳盒内，再通过所述喷嘴输出混色后的线材。

通过采用上述技术方案，对熔融态的线材进行定量时，能更精确的确保线材体积的稳定性，再通过控制结构和混合结构将熔融态线材间接从喷嘴输出，实现混色熔融态线材的出料。

综上所述，本申请至少包括以下一种有益技术效果：

1、通过设置的上盖、加热块和下盖，构成线材进料、融化和输出的基本结构，线材通过进料道进行熔融，后将熔融态的线材与定量试管内进行存储，并通过转动固定盘使得定量试管获得定量熔融态线材的定量试管封口，再从支流管输出并于主流管内进行混色，通过对熔融态的线材进行定量，以获取更加精确的线材计量值，使得配色更加精确；

2、通过设置的双工位的多组定量试管与控制结构，使得在进行熔融线材取量的过程中，充分利用这段实现的空隙时间进行配量装填，以提高设备在混色过程中的效率。

附图说明

图1是本申请实施例的结构示意图；

图2是本申请实施例的爆炸图；

图3是本申请实施例中图2的A处局部放大图；

图4是本申请实施例的结构剖视图；

图5是本申请实施例中图4的B处局部放大图。

附图标记说明：

1、上盖；11、进料道；2、加热块；21、内腔室；22、固定盘；23、定量试管；24、升降结构；241、升降杆；242、第二电机；243、丝杆；244、螺纹盲孔；3、下盖；31、容纳腔；32、装纳盒；33、装纳室；34、第三电机；4、第一电机；5、混合结构；51、主流管；52、支流管；6、喷嘴。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种精确混色3D打印喷头组件。参照图1和图2，一种精确混色3D打印喷头组件包括依次自上而下固定连接的上盖1、加热块2和下盖3，三者皆呈圆柱型且三者同轴设置，三者固定连接后也呈圆柱型。

参照图3和图4，上盖1开设有三个竖直设置的进料道11，加热块2内开设有半开孔的内腔室21，下盖3上也开设有盲孔，并与内腔室21之间形成空间，内腔室21内水平设置有呈圆形的固定盘22，固定盘22上还设置有控制结构，控制结构包括第一电机4，第一电机4固定连接于上盖1上表面，且其转轴竖直贯穿上盖1并贯通至内腔室21，且与固定盘22同轴转动连接；固定盘22上绕其轴线等间距开设有三个通孔，固定盘22上竖直设置有紧抵于固定盘22下表面的六个定量试管23，定量试管23上下两端开通设置，其中间隔设置的三个定量试管23的上端通过固定盘22上的通孔与进料道11相连通。

通过上述设置，驱动第一电机4转动可周期性轮流启闭各定量试管23之间的上端口启闭状态。

参照图3、图4和图5，固定盘22上还设置有升降结构24，升降结构24包括竖直设置的升降杆241、同定量试管23等数目的第二电机242和限位盘245，限位盘245上表面紧抵固定盘22的下表面，以使得固定盘22在转动时，通孔内的熔融态线材不会下流，限位盘245的下表面固定连接第二电机242上，第二电机242固定连接与下盖3的盲孔孔底，限位盘245上竖直开设有与第二电机242等数目的贯穿孔，贯穿孔侧边成四分之一开口设置，贯穿孔的侧壁朝上呈阶梯状，定量试管23的下端紧抵限位盘245的该阶梯上，以实现定量试管23的完全限位；贯穿孔内同轴设置有丝杆243，丝杆243与第二电机242的转轴同轴固定连接，升降杆241外侧紧抵于定量试管23的内侧壁并滑动连接于定量试管23内，且其朝向第二电机242的一端开设有螺纹盲孔244，丝杆243与螺纹盲孔244螺纹连接。

参照图2和图4，下盖3内开设有容纳腔31，容纳腔31内设置有用于装载熔融态混合线材的装纳盒32，内腔室21内还设置有用于使定量试管23与装纳盒32连通的两组混合结构5，每组混合结构5包括竖直设置的一根主流管51和三根支流管52，各支流管52一端皆与主流管51的上端相连通，各支流管52倾斜设置，其另一端通过限位盘245的贯穿孔开口侧壁与对应的定量试管23侧壁相连通，两主流管51的下端与装纳盒32之前通过管道相连通。

装纳盒32呈圆柱型设置，绕其中心设置有两个相等规格的装纳室33，装纳室33为上下双开口设置，其上端口朝向主流管51设置，下端口朝向下盖3设置，喷嘴6与主流管51端口同时分别位于两装纳室33内，上盖1外侧固定设置有第三电机34，第三电机34的转轴贯穿至容纳腔31并与装纳盒32的中心处同轴固定连接。

本申请实施例一种精确混色3D打印喷头组件的实施原理为：通过对模型分层的解析，对每一层所需要的颜色比例进行计算配对，并根据数字模型单层体积计算各色段线材所需用量，后驱动各第二电机242控制升降杆241进行升降，由于定量试管23横截面为定值，故通过计算升降杆241与固定盘22底部的距离便可得出所需体积用量，固定盘22底面固定，故只需控制升降杆241的高度便可控制定量试管23内的容量。

通过外置的输送设备，将3D打印的红黄蓝三原色的线材分别输送至各进料道11内，并输送至加热块2位置，各色线材开始熔融，直至填满定量试管23，后驱动固定盘22进行转动，使装满的定量试管23上端与固定盘22底部紧抵形成装纳空间，后使升降杆241下降，让支流管52与定量试管23连通，对各热熔融态线材进行混色，并将其输送至装纳盒32的一装纳室33内，再旋转装纳盒32，通过额外设置的挤压或喷气设备将熔融态线材从喷嘴6输出。

基于上述的一种精确混色3D打印喷头组件，本发明还提出一种精确混色3D打印喷头组件的混色方法，包括以下步骤：

S1：将线材投入到上盖1的进料道11内，并通过外设输送至加热块2处进行加热熔融；

S2：熔融状态的线材流至定量试管23的内部，并于升降杆241的表面，填装至定量试管23的定量值后旋转固定盘22；

S3：使升降杆241下降，实现支流管52与定量试管23之间的连通，使得熔融态线材通过支流管52、主流管51，流至装纳盒32内，再通过额外设置的挤压或喷气设置将熔融态线材从喷嘴6处喷出。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种精确混色3D打印喷头组件，其特征在于：包括依次连接的上盖（1）、加热块（2）和下盖（3），所述上盖（1）开设有至少两个进料道（11），所述加热块（2）上开设有内腔室（21），所述内腔室（21）内设置有呈圆形的固定盘（22）、固定于所述固定盘（22）上的若干定量试管（23）和控制所述定量试管（23）内最大容量的升降结构（24），所述升降结构（24）包括升降杆（241），所述定量试管（23）两端开通设置，其一端与所述进料道（11）相连通，另一端与所述升降杆（241）对接，所述升降杆（241）外侧紧抵于所述定量试管（23）的内侧壁，并始终滑动连接于所述定量试管（23）内，所述固定盘（22）上还设置有用于控制所述进料道（11）与所述定量试管（23）连通状态的控制结构，所述下盖（3）内开设有容纳腔（31），所述容纳腔（31）内设置有用于装载熔融态线材的装纳盒（32），所述内腔室（21）上还设置有用于使所述定量试管（23）与所述装纳盒（32）连通的混合结构（5），所述下盖（3）上还设置有与所述装纳盒（32）对接并用于输出混色熔融态线材的喷嘴（6）；

控制结构包括第一电机（4），所述第一电机（4）固定连接于所述上盖（1）上，且其转轴贯穿所述上盖（1）并贯通至所述内腔室（21）内，且与所述固定盘（22）同轴转动连接，所述固定盘（22）以其轴线为转轴等间距设置有与所述定量试管（23）等数目的通孔，所述定量试管（23）与所述进料道（11）通过所述固定盘（22）上的通孔相连通，且所述定量试管（23）皆与所述固定盘（22）的轴线平行设置；

所述升降结构（24）还包括限位盘（245）和同所述定量试管（23）等数目的第二电机（242），所述第二电机（242）固定于所述限位盘（245）一侧，所述限位盘（245）背离所述第二电机（242）的一侧紧抵所述固定盘（22），所述限位盘（245）上还开设有与所述第二电机（242）等数目的贯穿孔，所述贯穿孔内同轴设置有丝杆（243），所述丝杆（243）与所述第二电机（242）的转轴同轴固定连接，所述升降杆（241）背离所述定量试管（23）的一侧开设有螺纹盲孔（244），所述丝杆（243）与所述螺纹盲孔（244）螺纹连接，所述定量试管（23）一端紧抵所述限位盘（245），一端紧抵于所述固定盘（22）。

2.根据权利要求1所述的一种精确混色3D打印喷头组件，其特征在于：所述混合结构（5）包括主流管（51）和同所述定量试管（23）等数目的支流管（52），各所述支流管（52）一端皆与所述主流管（51）同一端相连通，另一端皆与各所述定量试管（23）相连通，所述主流管（51）另一端与所述装纳盒（32）相连通。

3.根据权利要求1所述的一种精确混色3D打印喷头组件，其特征在于：所述固定盘（22）上设置有两组量的所述定量试管（23）、两组量的所述升降结构（24）和两组量的所述混合结构（5），一组各所述定量试管（23）与所述固定盘（22）上的通孔相通，另一组各所述定量试管（23）背离所述定量试管（23）的一端紧抵于所述固定盘（22）上，且于所述定量试管（23）内形成装纳空间。

4.根据权利要求2所述的一种精确混色3D打印喷头组件，其特征在于：所述装纳盒（32）绕其中心设置有多个装纳室（33），所述主流管（51）与一所述装纳室（33）相通，所述上盖（1）外侧固定设置有第三电机（34），所述第三电机（34）的转轴贯穿至所述容纳腔（31）并与所述装纳盒（32）的中心处同轴固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种精确混色3D打印喷头组件，其特征在于：所述装纳盒（32）的所述装纳室（33）为双开口设置，一端口朝向所述主流管（51）设置，另一端口朝向所述喷嘴（6）设置，所述喷嘴（6）与所述主流管（51）出口同时位于相异的两所述装纳室（33）内。

6.一种混色方法，基于上述权利要求1-5任一所述的一种精确混色3D打印喷头组件,其包括以下步骤：

S1：将线材投入到喷头组件的所述进料道（11）内，并置于所述加热块（2）处加热熔融；

S2：熔融状态的线材流至所述定量试管（23）内并于所述升降杆（241）的表面，装填至定量；

S3：通过所述控制结构和所述混合结构（5）将定量后的熔融态线材混合、输出至所述装纳盒（32）内，再通过所述喷嘴（6）输出混色后的线材。