CN117382172A - 具有压力平衡功能的3d打印装置及方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种具有压力平衡功能的3D打印装置及方法。该装置包括：物料挤出部，包括容纳熔融态物料的物料容腔及挤出口，挤出口包括与物料容腔连通的多个孔道，用于将熔融态的物料挤出至当前打印层；物料储箱，与物料挤出部的物料容腔连通；气压输送管路，与物料储箱气体连通；以及控制腔室，内部设置有与多个孔道耦合的开关组件，用于对多个孔道进行通断控制，控制腔室为气密腔室且与气压输送管路气体连通。该装置采用气压送料系统送料，并将开关组件所在的控制腔室中的气压设置为与气压送料系统的气压相同，从而可使控制腔室中的开关组件借助气压送料系统提供的气压进行通断控制，降低了开关组件自身需要提供的压力，降低了控制的难度。

Description

具有压力平衡功能的3D打印装置及方法

技术领域

本申请涉及3D打印领域，具体涉及一种具有压力平衡功能的3D打印装置及方法。

背景技术

基于材料挤出的3D打印技术，如熔融沉积成型(fused deposition modeling，FDM)技术，作为一种常用的3D打印技术，通常需要将物料加热至熔融态(或半流动态)，并将融融态的物料从3D打印装置的挤出口挤出到成型台上，以使物料在成型台上逐层沉积并凝固在一起形成3D打印件。

传统的基于材料挤出的3D打印技术中，3D打印装置的挤出口通常是口径固定的，这类打印装置无法兼顾打印精度和打印效率。因此，逐渐出现了一种改进3D打印装置，其具有包括多个孔道的挤出口，并可通过对该多个孔道进行通断控制而调节挤出口的尺寸，以兼顾打印效率和打印精度。

然而，该3D打印装置仍然存在进一步地提升空间。

发明内容

本申请提供一种3D打印装置及方法。下面对本申请实施例所涉及的各个方面进行介绍。

第一方面，提供一种3D打印装置，包括：物料挤出部，包括物料容腔以及挤出口，所述物料容腔用于容纳熔融态的物料，所述挤出口包括与所述物料容腔连通的多个孔道，所述多个孔道用于将所述熔融态的物料挤出至当前打印层，且所述多个孔道中的相邻孔道挤出的物料在所述当前打印层相互融合在一起；物料储箱，与所述物料挤出部的所述物料容腔连通；气压输送管路，与所述物料储箱气体连通；以及控制腔室，内部设置有开关组件，所述开关组件与所述多个孔道耦合，以对所述多个孔道进行通断控制，所述控制腔室为气密腔室，且所述控制腔室与所述气压输送管路气体连通。

第二方面，提供一种3D打印装置，包括：物料挤出部，包括物料容腔以及挤出口，所述物料容腔用于容纳熔融态的物料，所述挤出口包括与所述物料容腔连通的多个孔道，所述多个孔道用于将所述熔融态的物料挤出至当前打印层；物料储箱，与所述物料挤出部的所述物料容腔连通；气压输送管路，与所述物料储箱气体连通；以及控制腔室，内部设置有开关组件，所述开关组件与所述多个孔道耦合，以对所述多个孔道进行通断控制，所述控制腔室为气密腔室，且所述控制腔室与所述气压输送管路气体连通。

第三方面，提供一种3D打印方法，包括：将物料容腔内的熔融态的物料输送至挤出口，以利用所述挤出口中的多个孔道对当前打印层进行打印，其中，所述多个孔道中的相邻孔道挤出的物料在所述当前打印层相互融合在一起；利用气压输送管路向物料储箱输送气压，其中，所述物料储箱与所述物料挤出部的所述物料容腔连通；利用控制腔室内的开关组件对所述多个孔道进行通断控制，其中，所述控制腔室为气密腔室且所述控制腔室与所述气压输送管路气体连通。

第四方面，提供一种3D打印方法，包括：将物料容腔内的熔融态的物料输送至挤出口，以利用所述挤出口中的多个孔道对当前打印层进行打印；利用气压输送管路向物料储箱输送气压，其中，所述物料储箱与所述物料挤出部的所述物料容腔连通；利用控制腔室内的开关组件对所述多个孔道进行通断控制，其中，所述控制腔室为气密腔室且所述控制腔室与所述气压输送管路气体连通。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种3D打印装置的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的3D打印装置的俯视结构示意图。

图3为本申请实施例提供的另一3D打印装置的俯视结构示意图。

图4为本申请实施例中的打印层的结构示意图。

图5为图1中的3D打印装置在一种打印状态时的结构示意图。

图6为图1中的3D打印装置在另一种打印状态时的结构示意图。

图7为本申请实施例提供的3D打印装置在对图4中的打印层进行打印时的结构示意图。

图8为本申请实施例提供的一种3D打印装置中的开关组件的结构示意图。

图9为本申请实施例提供的另一种3D打印装置中的开关组件的结构示意图。

图10为本申请实施例提供的又一种3D打印装置中的开关组件的结构示意图。

图11为本申请实施例提供的一种3D打印方法的流程示意图。

图12为本申请实施例提供的另一种3D打印方法的流程示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。应理解，在附图中使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的构件。

基于材料挤出的3D打印技术(如FDM技术)中，3D打印装置可以适应的打印材料的种类非常宽，且其所打印的打印件的尺寸范围也可以具有很大的跨度，因此被广泛的应用于3D打印领域中。该类3D打印装置需要将熔融态的物料通过其挤出口(或称出料口)挤出至成型台上，以使熔融态物料在成型台上逐层沉积并凝固而形成3D打印件，因此，该3D打印装置通常需要对3D打印件进行分层打印。

一般而言，在使用3D打印装置进行每一层的打印时，相当于对每一层的填充区域进行填充。由于传统的3D打印装置通常设置有口径固定的挤出口，在使用该打印装置对多个分层中的其中一层进行打印时，通常需要将该层的填充区域划分为紧密排布的多个道次(其每个道次的尺寸与挤出口的口径匹配)，并控制打印装置按照一定的顺序依次填充该多个道次。也就是说，使用该打印装置对其中一层进行打印时，一般需要往返多次才能实现对该层填充区域的完整填充。

如果3D打印装置的挤出口的口径较小，则其在单位时间内挤出的物料量少，在对其中一层进行打印时，需要填充的道次就会越多，打印精度相对较高的同时打印效率会相对较小。反之，如果3D打印装置的挤出口的口径较大，则其在单位时间内挤出的物料量多，在对同一个其中一层进行打印时，需要填充的道次就会越少，的打印效率相对较高同时打印精度会相对较低。因此，传统的3D打印装置无法兼顾打印精度和打印效率。

为了满足工业对于高效率和高精度打印的需求，一种可行的实现方式是将3D打印装置的挤出口改进为可变宽度的挤出口。这种3D打印装置的挤出口具有一维条带特征，即，挤出口在一维方向的宽度远大于其在另一维度上的宽度，并且挤出口可以在该一维方向上随着当前打印层的填充区域的轮廓的变化而改变宽度，以形成可变宽度的挤出口。

例如PCT/CN2020/120405中所描述的实现方式：该3D打印装置的挤出口被分割为多个孔道，且该3D打印装置可通过其控制部分对多个孔道进行通断控制，以动态改变多个孔道中能够挤出熔融态的物料的孔道的数量，从而改变挤出口的宽度。具体内容可参见PCT/CN2020/120405。

针对多个孔道的方案，可以设置一包含开关组件的控制腔室，然后利用该开关组件对多个孔道进行通断控制。该开关组件例如可以包括多个片状开关，且该多个片状开关在温度和/或电压的控制下产生形变，从而对所述挤出口所在的区域进行通断控制。

但是，对于基于材料挤出的3D打印技术而言，熔融态的物料本身具有一定的粘稠度，粘稠的物料会对开关组件的控制路径产生比较大的阻力，增加控制的难度。

有鉴于此，本申请实施例提供一种3D打印装置。下面结合图1对本申请实施例中的3D打印装置1进行详细的说明。应理解，本申请实施例提及的3D打印装置指的是用于3D打印的装置。该3D打印装置可以指整个3D打印系统，也可以指3D打印系统中的部分组件。例如该3D打印装置可以指3D打印头。

参见图1，3D打印装置1可包括气压送料系统2、物料挤出部3和控制腔室4。

气压送料系统2包括气压输送管路21和与气压输送管路21连通的物料储箱22。物料储箱22用于储存加热的熔融态物料。气压输送管路21用于将压力气体(例如，高压气体)输送至物料储箱22内，以对熔融态物料施加挤压力。压力气体例如可以通过气源装置提供。气压送料系统2可与下文中的物料容腔31连通，以向物料容腔31内输送熔融态的物料。

物料挤出部3包括物料容腔31以及挤出口32。物料容腔31中可设置有物料入口33。物料容腔31可通过物料入口33与气压送料系统2中的物料储箱22连通，以接收并容纳熔融态物料。挤出口32可以是一种可变宽度的挤出口，其可以包括多个孔道35，或者说被分割成多个孔道35(每个孔道可以是方孔，也可以是圆孔)。该多个孔道35与物料容腔31连通，用于将熔融态的物料挤出至当前打印层。

本申请实施例中的当前打印层是指在打印3D打印件的过程中正在打印的一层打印层，其可以位于成型台(图1中未示出)上。本申请实施例对当前打印层不做具体的限定。例如，该当前打印层可以是前文所述的单连通区域。或者，该当前打印层还可以是后文所述的形状复杂的打印层。

控制腔室4可以是一种气密腔室，其内部设置有开关组件41。开关组件41可穿过控制腔室4以及物料容腔31而与多个孔道35耦合，以对多个孔道35进行通断控制。该通断控制可以理解为是阻断或者不阻断熔融态的物料从多个孔道35中的部分孔道中挤出，从而使得多个孔道35形成为宽度连续可调的挤出口32。其中，被阻断的孔道的具体位置是可以随着开关组件41的控制而动态调整的。

应理解，开关组件41与多个孔道35耦合是为了对该多个孔道35进行通断控制，以形成宽度可动态调节的挤出口32，使其与当前打印层的填充区域相匹配，从而可一次性的完成对当前打印层的填充打印。本申请实施例对耦合后的通断控制形式不做具体的限定，只要经过通断控制后的多个孔道35所挤出熔融态的物料可以一次性的完成对当前打印层的填充打印即可。

控制腔室4可与气压输送管路21气体连通，以将前文所述的压力气体同样输送至该控制腔室4内，从而使得控制腔室4中具有气压力。该气压力与物料容腔31的气压力相同，也就是说通过气压送料系统3传送给物料容腔31的气压力与控制腔室4内的气压是平衡的。

本申请实施例首先将送料方式设置为气压送料，然后将开关组件所在的控制腔室设置为气密的且与气压输送管路气体连通的腔室，从而使得控制腔室中的气压与气压送料系统的气压相同。这样一来，控制腔室中的开关组件可以借助气压送料系统提供的气压进行通断控制，从而降低了开关组件自身需要提供的压力，降低了控制的难度。

需要说明的是，上文是以3D打印装置1采用气压送料系统2为例进行说明的，但本申请实施例不限于此，只要能够利用一气压输送管路21形成物料储箱22和控制腔室4之间的气压平衡即可。例如，3D打印装置1仍然可以采用螺杆等其他送料方式，然后，可以引入气压输送管路21，以连通送料路线上的物料储箱22以及开关组件所在的控制腔室4，从而使得二者之间形成气压平衡，降低控制腔室4内的开关组件的通断控制难度和功耗。

本申请实施例对于多个孔道35的排布方式不做具体的限定。例如多个孔道35可以紧密排布，使得其相邻孔道挤出的物料在当前打印层互相融合(或互相连接)在一起。或者，换句话说，多个孔道35的排布使得该多个孔道35中的相邻孔道挤出的物料在成型台上能够相互融合。具体可以是，挤出口32被分割成多个孔道35，例如被分割成具有至少一排孔道35的孔道阵列，孔道之间通过孔壁(或隔板)相隔。该多个孔道35的排布使得当多个孔道各自挤出的熔融态物料被涂覆在成型台上时，由于相邻孔道挤出的物料彼此之间的距离很近，可以通过自重流淌形成连接的打印层(或称涂层)。当然，在一些实施例中，还可以采用辅助手段(如机械碾压的方式)确保该多个孔道35挤出的物料的融合效果。

本申请实施例对于上文所述的孔道阵列不做具体的限定，只要孔道阵列中相邻孔道35挤出的物料可以在当前打印层互相融合在一起即可。在一些实施例中，如图2所示，孔道阵列可以是指由多个孔道35以一排且互相紧密靠近的形式排列。在另一些实施例中，孔道阵列可以是指由多个孔道35以多排且互相紧密靠近的形式排列。进一步地，如图3所示，以多排形式排列的多个孔道35可以以交错排列且互相紧密靠近的方式进行排布，以便于有效利用容纳空间。

如前所述，当前打印层可以是形状复杂的打印层。为方便理解，下面结合图4对此进行详细的说明。

3D打印件一般可以具有多个打印层。对于一些结构复杂的3D打印件(例如，3D打印件中具有镂空结构)而言，其通常会具有一些形状复杂的打印层。如图4所示出的为多个打印层中的其中一层。该打印层1中具有多个镂空区域a，因此该打印层成为了一种形状复杂的打印层。

当然，形状复杂的打印层不仅仅包括图4所示的打印层，也可以是其他形式，只要打印层的填充区域不连续，或者填充区域中具有隔离空间，该打印层都可以被认为是形状复杂的打印层。

例如，该形状复杂的打印层可以为多连通区域的填充区域。或者，该形状复杂的打印层的填充区域可以是一种具有多道分离结构的区域，即，在打印装置的一次运动轨迹(例如，运动轨迹可以是一条直线)下，该填充区域可以具有多个分区(分区还可称为填充道)，该多个分区可以是相互分离(或称隔离)的。

在一些实施例中，在打印装置的一次运动轨迹下，其填充区域的多个分区的数量是可以变化的。例如，在整个打印轨迹中的部分打印轨迹下，该多个分区可以是互相分离的，而在另外一部分打印轨迹下，该多个分区中的部分或者全部可以形成为一个分区。应理解，不管是多个分区形成的一个分区还是多个分区中的每个分区，单个分区均可指单连通区域，且单个分区的轮廓线的宽度均是可以沿着打印方向(如图4所示的打印方向y)动态变化的。

本申请实施例中所述的结构复杂的3D打印件可以是指包括上述形状复杂的打印层的3D打印件。并且，结构复杂的3D打印件中可以包括一层或者多层形状复杂的打印层。

在使用PCT/CN2020/120405中的3D打印装置对图4所示的打印层进行打印时，需要该3D打印装置沿着图4中的打印方向y往复运动6次才能使挤出口挤出的熔融态物料完整的填充该打印层的填充区域。如果3D打印件包括多层形状复杂的打印层，则使用PCT/CN2020/120405中的3D打印装置打印该3D打印件时，其打印效率依然较低，需要被进一步地提升。

有鉴于此，在一些实施例中，如图5和图6所示，开关组件41对前文所述的多个孔道35的通断控制，可以使得多个孔道35形成为宽度连续可调的多个子挤出口34。

开关组件41与多个孔道35耦合而对多个孔道35进行通断控制可以理解为：开关组件41可以控制多个孔道35中的部分孔道能够挤出熔融态物料，开关组件也可以控制多个孔道35中的部分孔道35不能挤出熔融态物料。可以挤出熔融态物料且彼此相邻的孔道可以形成一个子挤出口34。相邻的子挤出口34之间可以被不能挤出熔融态物料的孔道35隔离开。形成挤出口32的多个孔道35中的每个孔道35是否可以挤出熔融态物料可根据开关组件41的控制而动态变化。

在一些实施例中，开关组件41可以理解为能够对多个孔道35进行遮挡的遮挡件。

当开关组件41未对多个孔道35产生通断控制时，即开关组件41未阻断熔融态物料从部分孔道挤出时，挤出口32可以是单个宽度固定的挤出口。

而当开关组件41对多个孔道35产生通断控制时，即开关组件41阻挡了熔融态物料从多个孔道35中的部分孔道挤出时，其挤出口32又可以具有两种形式。

形式一：进行通断控制后还是仅有一个挤出口32，原本的多个孔道35中的被阻挡的孔道位于两侧。此时，该挤出口32的宽度是可以连续可调的，使用该挤出口32可以一次性的完成对形成为单个分区的当前打印层(即单连通区域)的打印。

形式二：进行通断控制后，挤出口32变成多个子挤出口34，且每个子挤出口的宽度都是连续可调的。有鉴于此，使用该多个子挤出口可以一次性的完成对包括多个分区的当前打印层的打印。

示例性地，如图5和图6所示，通断控制的方式可以是，将开关组件41设置为与多个孔道35一一对应的多个开关(如图4和图5所示的A、B、C、D、E和F)，每个开关可以对对应的孔道进行单独的控制。

在图5中，开关组件41可以控制开关A、D和F打开(即远离孔道35)，而控制其他几个开关关闭(即抵接孔道35)，从而可以使得多个孔道35形成为如图5所示的三个子挤出口34。相应地，此时的打印状态下的当前打印层中的填充区域可以包括三个互相分离的分区。

在图6中，开关组件41可以控制开关C、D和F打开，而控制其他几个开关关闭，从而可以使得多个孔道35形成为如图6所示的两个子挤出口34。而此时的打印状态下的当前打印层中的填充区域可以包括两个互相分离的分区。图5和图6可以是打印装置1在打印当前打印层时沿着打印方向在不同的打印位置处的打印状态。

在上述通断控制中，可以通过控制形成为挤出口32的多个孔道35中的部分孔道是否挤出熔融态物料而使多个孔道35形成为多个宽度连续可调的子挤出口34。其子挤出口的数量以及子挤出口34的宽度均可以通过开关组件41的控制而变化，从而可使熔融态的物料通过该多个子挤出口34一次性的对形状复杂的当前打印层进行填充打印，从而保证了打印精度的同时进一步地提高了打印效率。

需要说明的是，本申请实施例中所述的一次性的完成对当前打印层的打印可以是指3D打印装置在沿着打印方向进行填充打印时，只需要沿着单一方向进行一次运动就可以完成当前打印层的填充区域的填充。例如，控制打印装置1沿着直线方向运动一次，就可以一次性的完成对前文所述的形状复杂的当前打印层的填充打印。

通过前文可知，如果当前打印层为形状复杂的打印层，那么该当前打印层中应包括多个分区，且该多个分区中的每个分区的轮廓线的宽度都是可以沿着打印方向而变化的。在对该当前打印层进行打印时，可以利用上文所述的多个子挤出口34同时对当前打印层的多个分区进行打印。在打印过程中，多个子挤出口34中的每个子挤出口的宽度可以随每个子挤出口对应的分区的轮廓线的变化而变化，从而将熔融态的物料一次性地填充至每个子挤出口对应的分区中。

由此可知，在当前打印层为前文所述的形状复杂的打印层时，使用本申请实施例的3D打印装置可以一次性的完成对当前打印层的打印，打印的效率提高效果尤为明显。

如前所述，形状复杂的当前打印层所对应的填充区域内的多个分区的数量是可以变化的。例如，如图4所示，当前打印层20中的多个分区包括第一分区11和第二分区12。在部分填充区域(虚线区域10)中，第一分区11和第二分区12具有相互隔离的区域；在部分填充区域(虚线区域10下方的区域10’)，第一分区11和第二分区12具有相互连通的区域。虚线区域10和区域10’可以沿着打印方向y紧密排布。其中，在区域10，第一分区11和第二分区12是互相隔离的，即第一分区11和第二分区12一共形成2个分区；在区域10’，第一分区11和第二分区12则合并为一个分区13。

对应于此，如图7所示，本申请实施例中的3D打印装置1中的多个子挤出口34可包括第一子挤出口341和第二子挤出口342。在使用3D打印装置1对区域10进行打印时，开关组件41的通断控制使得第一子挤出口341和第二子挤出口342分别用于打印相互隔离的第一分区11和第二分区12。而在对区域10’进行打印时，开关组件41的通断控制使得第一挤出口341和第二挤出口342合并为一个子挤出口343，且该合并后的子挤出口343可用于对由第一分区11和第二分区12合并的分区13进行打印。

通过对当前打印层的不同填充区域进行开关组件41的不同通断控制，可以使3D打印装置进一步的实现一次性的完成对更为复杂的当前打印层的打印(例如，对如图4所示的当前打印层只需要打印装置2沿着打印方向y运动一次就可打印完成)，从而有效提高包含此类打印层的3D打印件的打印效率。

在本申请实施例中，开关组件41的结构形式可以有多种，本申请实施例对此不做具体限定。

作为一种实现方式，如图2-3以及图8-9所示，开关组件41可包括多个片状开关411，该多个片状开关411与多个孔道35一一对应，且该多个片状开关411在温度和/或电压的控制下可以产生形变，从而可对多个孔道35进行通断控制。例如，如图2-3所示，可以对应于每一个孔道35设置相应的片状开关411，以通过每个片状开关411的形变单独控制熔融态物料是否可从对应的孔道35中挤出。片状开关411的宽度通常可以设置为大于等于孔道35的孔径，以在开关组件41对每个孔道35进行阻断控制时，阻断效果更好。该多个片状开关411可包括以下中的一种或多种：压电双晶片、双金属片、受热膨胀的金属电阻、记忆合金。

下面结合图8-图9，详细介绍包括多个片状开关411的开关组件41的设置方式。应理解，图8和图9中仅以一个片状开关为例，其他片状开关的设置方式与图示的方式是相同的。

如图8和图9所示，片状开关411可设置在物料容腔31上方的控制腔室4(图8和图9中未示出)内。优选地，片状开关411可与传动件412相连(应理解，多个片状开关411则可分别与多个传动件412相连)，并通过传动件412对多个孔道35进行通断控制。

传动件412可以是阻挡块，其可被设置在通道35的上方，并可根据片状开关411的形变而上下运动。传动件412的一端与片状开关411固定连接，另一端可以抵接或者远离孔道35。本申请实施例对传动件412的形状和材料不做具体的限定。例如传动件412可以是方形或者圆柱形阻挡块，其材料可以是金属、陶瓷或者其他可以耐受高温并有足够强度的材料。

本申请实施例对片状开关411在控制腔室4内的固定方式不做具体的限定。作为一种实现方式，如图8所示，片状开关411可以以悬臂固定的方式固定在在控制腔室4内。具体地，其一端固定，另一端则与传动件412连接，且另一端在温度和/或电压的控制下可以产生形变以带动传动件412上下运动而抵接或者远离孔道35。

例如，当片状开关411为压电双晶片时，可以控制上下两片压电晶片的电场方向，使压电双晶片实现向下弯曲时使孔道35封闭(如图8(a)所示)；而在反向电场下，使压电双晶片实现向上弯曲时使8孔道35打开(如图8(b)所示)。

同理，当片状开关411为双金属片时，可以使主动层位于下方，并通过控制其在较低的温度状态下，带动被动层向下弯曲，而在较高的温度状态下，带动被动层向上弯曲。

又或者，当片状开关411为受热膨胀的金属电阻或记忆合金时，其均可以采用上述方式进行设置。不同的是，该种形式的片状开关411只需要一层即可实现对孔道35进行通断控制，从而可以简化片状开关411的结构。

记忆合金还可以称为形状记忆合金，形状记忆合金片可以在一个给定的温度下为平直状态，而在另外一个给定的温度下为向下弯曲的状态。因此，控制其给定的温度则可以使形状记忆合金片带动传动件上下运动。在本申请实施例中，可以通过不同的方式来对记忆合金进行温度的控制，例如，可以对其进行通电，利用电阻加热来控制温度，或者还可以采用辐射加热的方式来控制温度。

受热膨胀的金属电阻还可以称为高热膨胀系数金属电阻片。在常温下，受热膨胀的金属电阻出于平直状态，而在对该受热膨胀的金属电阻进行通电加热时，其热膨胀的作用可使其长度增加，从而使得金属电阻向下弯曲。因此，控制其温度则可以使受热膨胀的金属电阻带动传动件上下运动。

作为另一种实现方式，如图9所示，片状开关411可以以两端固定的方式固定在控制腔室4内。例如，可以将片状开关411的两端固定在控制腔室4内的支架36上。传动件412可以位于其两端之间的任意位置。片状开关411可以在温度和/或电压的控制下可以产生形变，以带动传动件412上下运动而抵接或者远离挤出口32所在的区域。

例如，当片状开关411为压电双晶片或双金属片时，可以控制上下两片压电晶片的电场方向或者双金属片的温度，使压电双晶片或者双金属片实现向下弯曲时使孔道35封闭(如图9(a)所示)；而在压电双晶片或者双金属片实现向上弯曲或者平直状态时使孔道35打开(如图9(b)所示)。

又或者，片状开关411同样可以采用受热膨胀的金属电阻或记忆合金，其固定方式与上文相同。不同的是，该种形式的片状开关411可以只需要一层。

由于控制腔室4与物料容腔31互相隔离，通过将片状开关411设置在控制腔内可以隔离控制片状开关411时的电压或者温度对物料容腔31中的熔融态物料的影响，从而可以更精确的对熔融态物料的温度以及片状开关进行控制。

可以理解，本申请实施例并不仅仅限定开关组件41为必须包括片状开关411的结构，其还可以是其他结构形式。例如，开关组件41可包括以下开关中的一种或多种：电机控制的开关、气压控制的开关、液压控制的开关。

电机控制的开关可以是电机的电机轴，或者电机的电机轴所带动的传动件。由于电机轴可以在电机通电时进行直线运动，因此，只需要控制电机的正反转就可以控制电机轴或者传动件抵接或者远离孔道35。该方式特别适合包括多个孔道35的挤出口32的通断控制，特别是对于孔道35的孔径较大，孔数较小的情况。

气压或液压控制的开关可以是气压或液压控制的活塞，或者是活塞所带动的传动件。如图10所示，为开关组件41包括气压或液压控制的开关的一种可能的实现方式。应理解，图10中仅以开关组件包括一个气压或液压控制的开关为例，其他气压或液压控制的开关的设置方式与图示的方式是相同或相似的。

参见图10，开关组件41可包括腔室42和活塞43。腔室42位于物料容腔31的上方，且其上可具有对外连接的第一接口421和第二接口422，例如可以与气压装置或者液压装置连接。活塞43位于腔室42中，当第一接口为进口，第二接口为出口时，活塞43可向上运动，当第一接口为出口，第二接口为进口时，活塞可向下运动以对孔道35进行通断控制。可以理解的是，进口的压力大于出口的压力。在一些实施例中，活塞43的下方还可以设置有传动件44，当活塞43上下运动时可以带动传动件44一起上下运动以实现通断控制。当然，传动件44可以是活塞43的一部分，即传动件44和活塞43为一体设置，本申请实施例对传动件44的有无不做限定，只要活塞43的上下运动可以实现开关组件41的通断控制即可。

在一些实施例中，前文提到的多个孔道以及与该多个孔道一一对应的多个开关可以替换为多个打印头，多个打印头可以紧密排列在一起，以实现前文提到的功能。

上文结合图1-图10，详细描述了本申请的3D打印装置的实施例。下面结合图11和图12，描述本申请的方法实施例。应理解，该方法可以由上文提及的3D打印装置执行，因此，未详细描述的部分可以参见上文。

参见图11，本申请实施例提供的一种3D打印方法可包括步骤S1110-步骤S1130。

在步骤S1110，将物料容腔内的熔融态的物料输送至挤出口，以利用挤出口中的多个孔道对当前打印层进行打印。其中，多个孔道中的相邻孔道挤出的物料在当前打印层相互融合在一起。

在步骤S1120，利用气压输送管路向物料储箱输送气压。物料储箱与物料挤出部的物料容腔连通。

在步骤S1130，利用控制腔室内的开关组件对多个孔道进行通断控制。其中，控制腔室为气密腔室且控制腔室与气压输送管路气体连通。

可选地，开关组件包括与多个孔道一一对应的多个片状开关，图11的方法包括：利用多个片状开关在温度和/或电压的控制下产生形变，以对多个孔道进行通断控制。

可选地，多个片状开关分别与多个传动件相连，并通过多个传动件对挤出口所在的区域进行通断控制。

可选地，多个片状开关包括以下中的一种或多种：压电双晶片、双金属片、受热膨胀的金属电阻、记忆合金。

可选地，图11的方法还包括：利用开关组件对多个孔道进行通断控制，以形成宽度连续可调的多个子挤出口。

可选地，多个孔道交错排列。

参见图12，本申请实施例提供的而另一种3D打印方法可包括步骤S1210-步骤S1230。

在步骤S1210，将物料容腔内的熔融态的物料输送至挤出口，以利用挤出口中的多个孔道对当前打印层进行打印。

在步骤S1220，利用气压输送管路向物料储箱输送气压。物料储箱与物料挤出部的物料容腔连通。

在步骤S1230，利用控制腔室内的开关组件对多个孔道进行通断控制。其中，控制腔室为气密腔室且控制腔室与气压输送管路气体连通。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种3D打印装置，其特征在于，所述装置包括：

物料挤出部，包括物料容腔以及挤出口，所述物料容腔用于容纳熔融态的物料，所述挤出口包括与所述物料容腔连通的多个孔道，所述多个孔道用于将所述熔融态的物料挤出至当前打印层，且所述多个孔道中的相邻孔道挤出的物料在所述当前打印层相互融合在一起；

物料储箱，与所述物料挤出部的所述物料容腔连通；

气压输送管路，与所述物料储箱气体连通；以及

控制腔室，内部设置有开关组件，所述开关组件与所述多个孔道耦合，以对所述多个孔道进行通断控制，所述控制腔室为气密腔室，且所述控制腔室与所述气压输送管路气体连通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关组件包括与所述多个孔道一一对应的多个片状开关，所述多个片状开关在温度和/或电压的控制下产生形变，从而对所述挤出口所在的区域进行通断控制。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述多个片状开关分别与多个传动件相连，并通过所述多个传动件对所述多个孔道进行通断控制。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述多个片状开关包括以下中的一种或多种：压电双晶片、双金属片、受热膨胀的金属电阻、记忆合金。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关组件用于对所述多个孔道进行通断控制，以形成宽度连续可调的多个子挤出口。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个孔道交错排列。

7.一种3D打印装置，其特征在于，所述装置包括：

物料挤出部，包括物料容腔以及挤出口，所述物料容腔用于容纳熔融态的物料，所述挤出口包括与所述物料容腔连通的多个孔道，所述多个孔道用于将所述熔融态的物料挤出至当前打印层；

物料储箱，与所述物料挤出部的所述物料容腔连通；

气压输送管路，与所述物料储箱气体连通；以及

控制腔室，内部设置有开关组件，所述开关组件与所述多个孔道耦合，以对所述多个孔道进行通断控制，所述控制腔室为气密腔室，且所述控制腔室与所述气压输送管路气体连通。

8.一种3D打印方法，其特征在于，所述方法包括：

将物料容腔内的熔融态的物料输送至挤出口，以利用所述挤出口中的多个孔道对当前打印层进行打印，其中，所述多个孔道中的相邻孔道挤出的物料在所述当前打印层相互融合在一起；

利用气压输送管路向物料储箱输送气压，其中，所述物料储箱与所述物料挤出部的所述物料容腔连通；

利用控制腔室内的开关组件对所述多个孔道进行通断控制，其中，所述控制腔室为气密腔室且所述控制腔室与所述气压输送管路气体连通。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述开关组件包括与所述多个孔道一一对应的多个片状开关，所述方法包括：

利用所述多个片状开关在温度和/或电压的控制下产生的形变，对所述多个孔道进行通断控制。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述多个片状开关分别与多个传动件相连，并通过所述多个传动件对所述多个孔道进行通断控制。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述多个片状开关包括以下中的一种或多种：压电双晶片、双金属片、受热膨胀的金属电阻、记忆合金。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用控制腔室内的开关组件对所述多个孔道进行通断控制，包括：

利用所述开关组件对所述多个孔道进行通断控制，以形成宽度连续可调的多个子挤出口。

13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述多个孔道交错排列。

14.一种3D打印方法，其特征在于，所述方法包括：

将物料容腔内的熔融态的物料输送至挤出口，以利用所述挤出口中的多个孔道对当前打印层进行打印；

利用气压输送管路向物料储箱输送气压，其中，所述物料储箱与所述物料挤出部的所述物料容腔连通；

利用控制腔室内的开关组件对所述多个孔道进行通断控制，其中，所述控制腔室为气密腔室且所述控制腔室与所述气压输送管路气体连通。