CN117984554B - 一种材料输出口尺寸可动态调节的3d打印喷头装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种材料输出口尺寸可动态调节的3D打印喷头装置，包括：挤出管，中心设有材料流通空间；材料输入机构；材料挤出机构，用于将材料流通空间内的材料朝输出端挤出；打印喷嘴，上端与材料挤出机构的输出端连接，下端形成有供材料输出的材料输出口，打印喷嘴至少具有第一状态和第二状态；状态切换机构，用于驱动打印喷嘴实现状态切换，从而调节材料输出口的尺寸。本发明利用状态切换机构驱动打印喷嘴实现状态切换，且不同状态的打印喷嘴的材料输出口的尺寸不同，从而调节材料输出口的尺寸，使得打印的灵活性和适应性提高，可以满足不同的打印需求；不需要人工拆卸喷嘴，不需要频繁地更换和清洗喷嘴部件，提高效率。

Description

一种材料输出口尺寸可动态调节的3D打印喷头装置

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别地，涉及一种材料输出口尺寸可动态调节的3D打印喷头装置。

背景技术

3D打印技术是一种利用计算机技术，控制运动机构和喷头装置将材料逐层挤出并堆叠成型的技术，具有快速、灵活、节能、环保等优点，近年来在许多领域得到了广泛的关注和应用。然而，3D打印技术也面临着一些挑战和问题，如打印精度、打印质量、打印效果等，其中之一就是如何根据不同的打印路径和打印需求，实现喷嘴尺寸的动态调节，满足兼备精细化和快速化的打印能力，以提高打印的灵活性和适应性。

目前，用于3D打印的打印喷头主要有两种类型：固定尺寸的喷嘴、可换尺寸的喷嘴。固定尺寸的喷嘴是指打印喷头的出口形状和大小是固定的，不能根据打印的变化而调节，这种喷嘴的优点是结构简单，操作方便，缺点是打印的灵活性和适应性较差，不能满足不同的打印需求和条件。可换尺寸的喷嘴是指打印喷头的出口形状和大小可以通过更换不同的喷嘴部件来调节，这种喷嘴的优点是打印的灵活性和适应性较好，可以满足不同的打印需求和条件，缺点是结构复杂，操作麻烦，需要频繁地更换和清洗喷嘴部件，降低效率，增加人工和成本。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种材料输出口尺寸可动态调节的3D打印喷头装置，不需要更换喷头即可实现材料输出口尺寸的动态调节。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种材料输出口尺寸可动态调节的D打印喷头装置，包括：挤出管，中心设有容纳打印材料的材料流通空间，所述材料流通空间的下端为输出端；材料输入机构，用于往所述材料流通空间输入材料；材料挤出机构，用于将所述材料流通空间内的材料朝所述输出端挤出；打印喷嘴，上端与所述材料挤出机构的输出端连接，下端形成有供材料输出的材料输出口，所述打印喷嘴至少具有第一状态和第二状态，且不同状态的所述打印喷嘴的所述材料输出口的尺寸不同；状态切换机构，用于驱动所述打印喷嘴实现状态切换，从而调节所述材料输出口的尺寸；所述打印喷嘴包括外筒和第一内筒；所述第一内筒升降活动安装于外筒内，所述状态切换机构用于驱动所述第一内筒升降活动以实现打印喷嘴的第一状态和第二状态的切换。

进一步地，所述外筒中心具有内孔，所述内孔上端与材料流通空间连通；所述第一内筒中心设有上下贯穿的第一中心孔，所述第一内筒升降滑动安装于内孔以实现第一状态和第二状态的切换；所述状态切换机构包括用于驱动第一内筒升降滑动的第一升降驱动机构；所述打印喷嘴处于第一状态时，所述第一内筒底端高于所述外筒底端，所述材料输出口为内孔的下端出口；所述打印喷嘴处于第二状态时，所述第一内筒底端平齐于或低于所述外筒底端，所述材料输出口为第一中心孔的下端出口。

进一步地，所述内孔包括上孔段和与上孔段下端连通的下孔段，所述下孔段轮廓小于上孔段，所述第一内筒包括与上孔段适配的第一筒头和与下孔段适配的第一筒身；所述外筒内形成有内流道；所述内流道上端延伸至上孔段周壁并形成有内进口，下端延伸至下孔段周壁并形成有下出口；所述打印喷嘴处于第一状态时，所述内进口和下出口均避开第一内筒且处于流通状态。

进一步地，所述打印喷嘴具有第三状态；所述打印喷嘴还包括第二内筒，所述第二内筒中心设有第二中心孔，所述第二内筒包括与上孔段适配的第二筒头和与第一中心孔适配的第二筒身，所述第二筒头位于第一筒头上方；所述状态切换机构包括用于驱动第二内筒升降滑动的第二升降驱动机构；所述打印喷嘴处于第三状态时，所述第二内筒底端平齐于或低于所述第一内筒底端和所述外筒底端，所述材料输出口为第二中心孔的下端出口。

进一步地，所述第一内筒周壁对应下出口设有穿孔，所述打印喷嘴处于第二状态时，所述穿孔与下出口对齐，且所述第二内筒底端高于所述穿孔；所述打印喷嘴处于第三状态时，所述第二内筒将所述穿孔封堵。

进一步地，所述挤出管外部设有导向结构，所述第一筒头向外延伸有第一导向驱动杆，所述第二筒头向外延伸有第二导向驱动杆，所述第一导向驱动杆和第二导向驱动杆升降滑动安装于导向结构，所述上孔段周壁具有供第一导向驱动杆和第二导向驱动杆穿过并升降活动的腰型孔，所述第二筒头周壁与上孔段周壁密封接触，且在所述第二筒头处于行程范围内的最低位置时，所述第二筒头上端面高于腰型孔的上端边缘。

进一步地，所述导向结构包括第一导向杆、第二导向杆和第三导向杆，所述第一导向杆、第二导向杆和第三导向杆呈三角分布，所述第一导向驱动杆滑动套设于所述第一导向杆和第二导向杆，所述第二导向驱动杆滑动套设于第一导向杆和第三导向杆，所述第一升降驱动机构的升降输出端与第一导向驱动杆相连，所述第二升降驱动机构的升降输出端与第二导向驱动杆相连。

进一步地，所述材料挤出机构包括旋转驱动机构和螺旋杆，所述螺旋杆插入材料流通空间，所述螺旋杆周壁设有螺旋叶，所述旋转驱动机构与螺旋杆传动相连以驱动螺旋杆和螺旋叶旋转，将材料朝下挤出。

进一步地，所述挤出管周壁沿自身长度方向排列有多个加热装置。

进一步地，所述挤出管包括主管和连接管头，所述连接管头上端通过紧固件与主管下端相连，所述连接管头下端与打印喷嘴连接。

本发明具有以下有益效果：

材料输入机构往所述材料流通空间输入原材料，利用材料挤出机构配合挤出管，将所述材料流通空间内的材料朝下挤出，从而实现物料挤出，利用状态切换机构驱动所述打印喷嘴实现状态切换，且不同状态的所述打印喷嘴的所述材料输出口的尺寸不同，从而调节所述材料输出口的尺寸，使得打印的灵活性和适应性提高，可以满足不同的打印需求；调节时，只需要利用状态切换机构自动驱动调节，不需要人工拆卸喷嘴，不需要频繁地更换和清洗喷嘴部件，提高效率；另外现有技术通过动态更换不同的喷嘴去调节材料输出口的尺寸，通常需要材料输出管道脱离现有喷嘴、活动至与其他喷嘴对齐、再插入对齐的喷嘴中，更换喷嘴动作较多，且在更换过程中，打印材料容易掉落在零部件上，而本装置仅需要打印喷嘴内部的第一内筒升降活动即可实现调节，调节更加方便干净。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的整体结构示意图；

图2是图1的A处放大视图；

图3是图2的分解状态结构示意图；

图4是第一内筒和第二内筒的分解状态结构示意图；

图5是本发明实施例的局部剖视图；

图6是图5的B处放大视图；

图7是外筒的结构示意图；

图8是打印喷嘴处于第一状态的结构示意图；

图9是打印喷嘴处于第二状态的结构示意图；

图10是打印喷嘴处于第三状态的结构示意图。

图例说明：

挤出管100、材料流通空间110、导向结构120、第一导向杆121、第二导向杆122、第三导向杆123、加热装置130、主管140、连接管头150、安装板160；

材料输入机构200、主料仓210、料仓输料管220；

材料挤出机构300、旋转驱动机构310、螺旋杆320、螺旋叶321；

打印喷嘴400、外筒410、内孔411、上孔段412、下孔段413、内流道414、内进口415、下出口416、腰型孔417、多边形凸起418、外螺纹段419、第一内筒420、第一中心孔421、第一筒头422、第一筒身423、第一导向驱动杆424、穿孔425、第二内筒430、第二中心孔431、第二筒头432、第二筒身433、第二导向驱动杆434；

状态切换机构500、第一升降驱动机构510、第二升降驱动机构520。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参考图1和图2，本发明提供的一个优选实施例中的一种材料输出口尺寸可动态调节的3D打印喷头装置，包括挤出管100、材料输入机构200、材料挤出机构300、打印喷嘴400和状态切换机构500。

挤出管100中心设有容纳打印材料的材料流通空间110，材料流通空间110的下端为输出端；材料输入机构200用于往材料流通空间110输入材料；材料挤出机构300用于将材料流通空间110内的材料朝输出端挤出；打印喷嘴400上端与材料挤出机构300的输出端连接，打印喷嘴400下端形成有供材料输出的材料输出口，打印喷嘴400至少具有第一状态和第二状态，且不同状态的打印喷嘴400的材料输出口的尺寸不同；状态切换机构500用于驱动打印喷嘴400实现状态切换，从而调节材料输出口的尺寸。

本发明提供的一种材料输出口尺寸可动态调节的3D打印喷头装置，材料输入机构200往材料流通空间110输入原材料，利用材料挤出机构300配合挤出管100，将材料流通空间110内的材料朝下挤出，从而实现物料挤出，利用状态切换机构500驱动打印喷嘴400实现状态切换，且不同状态的打印喷嘴400的材料输出口的尺寸不同，从而调节材料输出口的尺寸，使得打印的灵活性和适应性提高，可以满足不同的打印需求；调节时，只需要利用状态切换机构500自动驱动调节，不需要人工拆卸喷嘴，不需要频繁地更换和清洗喷嘴部件，提高效率；另外现有技术通过动态更换不同的喷嘴去调节材料输出口的尺寸，通常需要材料输出管道脱离现有喷嘴、活动至与其他喷嘴对齐、再插入对齐的喷嘴中，更换喷嘴动作较多，且在更换过程中，打印材料容易掉落在零部件上，另外材料输出管道与喷嘴对接处也容易有材料残留，导致装置需要经常清洗，而本装置仅需要打印喷嘴内部的第一内筒升降活动即可实现调节，调节更加方便干净。

可以理解的是，在本发明的一些具体实施例中，如图1所示，材料输入机构200包括主料仓210和料仓输料管220，料仓输料管220上端与主料仓210连通，下端与挤出管100连通，从而将主料仓210的物料导入挤出管100的材料流通空间110。

在本发明的一些实施例中，打印喷嘴400包括外筒410和第一内筒420；第一内筒420升降活动安装于外筒410内，状态切换机构500用于驱动第一内筒420升降活动以实现打印喷嘴400的第一状态和第二状态的切换，通过第一内筒420的升降活动实现状态切换，从而调节材料输出口的尺寸。

参照图8和图9，在本发明的进一步实施例中，外筒410中心具有内孔411，内孔411上端与材料流通空间110连通；第一内筒420中心设有上下贯穿的第一中心孔421，第一内筒420升降滑动安装于内孔411以实现第一状态和第二状态的切换；状态切换机构500包括用于驱动第一内筒420升降滑动的第一升降驱动机构510；打印喷嘴400处于第一状态时，第一内筒420底端高于外筒410底端，材料输出口为内孔411的下端出口；打印喷嘴400处于第二状态时，第一内筒420底端平齐于或低于外筒410底端，材料输出口为第一中心孔421的下端出口。通过第一内筒420的升降，从而改变第一内筒420底部的高度，从而使得材料最终的输出口在内孔411的下端出口和第一中心孔421的下端出口之间进行转变，且由于内孔411的下端有壁厚，内孔411的下端出口和第一中心孔421的下端出口直径不同，从而实现材料输出口的尺寸得到改变。可以理解的是，第一内筒420外周壁与内孔411周壁密封接触，使得材料不会从第一内筒420外周壁与内孔411周壁之间的间隙溢出。

参照图4和图6，在本发明的进一步实施例中，内孔411包括上孔段412和与上孔段412下端连通的下孔段413，下孔段413轮廓小于上孔段412，打印喷嘴400处于第一状态时，材料输出口为下孔段413的下端出口；第一内筒420包括与上孔段412适配的第一筒头422和与下孔段413适配的第一筒身423；可以理解的是，第一筒头422与上孔段412的孔壁密封接触并能沿上孔段412升降滑动，第一筒头422周壁可嵌入密封圈，从而提高密封性能，第一筒身423插入下孔段413并能升降活动，第一筒身423与下孔段413也可以为密封接触。利用内孔411的分段式设计，下孔段413的底壁可与第一筒头422底面接触从而对第一内筒420下降的行程进行限制，避免其下降过多而与外部结构产生干涉或磕碰。外筒410内形成有内流道414；内流道414上端延伸至上孔段412周壁并形成有内进口415，内流道414下端延伸至下孔段413周壁并形成有下出口416；打印喷嘴400处于第一状态时，内进口415和下出口416均避开第一内筒420且处于流通状态，即此时内进口415在第一筒头422上方，下出口416在第一筒身423下方。打印喷嘴400处于第一状态时，第一内筒420底端高于外筒410底端，材料输出口为内孔411的下端出口，且材料先经过第一中心孔421后再进入下孔段413的下端位置后再输出，由于第一中心孔421截面轮廓小于下孔段413，材料从第一中心孔421进入到下孔段413后，由于空间变大，材料不充足，导致输出时，材料输出状态不稳定，影响打印精度和打印效果，而内流道414则可以补充部分材料进入到下孔段413下端，从而减少第一中心孔421与下孔段413截面差造成的影响，使得出料时，材料输出口能充满材料，使得输出的材料性质和尺寸稳定，保证打印精度和效果。另外，内流道414还能减少内部材料挤压的压力，起到一定的减压效果。

参照图10，在本发明的进一步实施例中，为了增加材料输出口尺寸调节的多样性，打印喷嘴400具有第三状态；打印喷嘴400还包括第二内筒430，第二内筒430中心设有上下贯穿的第二中心孔431，第二内筒430包括与上孔段412适配的第二筒头432和与第一中心孔421适配的第二筒身433，第二筒头432在上孔段412内升降活动并位于第一筒头422上方，第二筒身433插入第一中心孔421内；状态切换机构500包括用于驱动第二内筒430升降滑动的第二升降驱动机构520，从而实现打印喷嘴400切换至第三状态；打印喷嘴400处于第三状态时，第二内筒430底端平齐于或低于第一内筒420底端和外筒410底端，为了避免和外部结构干涉以及保证出料高度一致，第三状态时，第二内筒430底端、第一内筒420底端和外筒410底端均平齐，且此时材料输出口为第二中心孔431的下端出口。且可以理解的是，打印喷嘴400处于第一状态时，第二内筒430避开内进口415和下出口416，不影响内流道414的流通。

当打印喷嘴400处于第二状态时，由于第二筒身433插入第一中心孔421内，使得材料先经过第二中心孔431后才能进入到第一中心孔421中，而第二中心孔431轮廓小于第一中心孔421，两者之间具有截面差，材料不能充满第一中心孔421底部导致出料不稳定，为此，参照图4和图9，在本发明的进一步实施例中，第一内筒420周壁对应下出口416设有穿孔425，打印喷嘴400处于第二状态时，穿孔425与下出口416对齐，且第二内筒430底端高于穿孔425，此时材料可通过内流道414和穿孔425进入到第一中心孔421，从而减少第二中心孔431和第一中心孔421截面差的影响，使得材料充满第一中心孔421后输出，材料输出状态稳定。可以理解的是，打印喷嘴400处于第三状态时，材料直接从第二中心孔431输出，故不存在流通路径截面变大的情况，故不需要内流道414补充材料，故如图9所示，打印喷嘴400处于第三状态时，第二内筒430将穿孔425封堵。

可以理解的是，上孔段412和下孔段413的中心竖向对齐，上孔段412、下孔段413、第一筒头422、第一筒身423、第二筒头432、第二筒身433的截面可以是多边形或圆形，具体的，在本实施中，上孔段412、下孔段413、第一筒头422、第一筒身423、第二筒头432、第二筒身433的截面均为圆形，方便加工。

当然在本发明的其他实施例中，打印喷嘴400可设置多个内筒，不局限于仅设置第一内筒和第二内筒，内筒上端的内筒头滑动安装在上孔段并依次竖向排列设置，内筒下端的筒身则依次套设，通过多个内筒的升降活动实现材料输出口尺寸的改变。

参照图1至图3，在本发明的进一步实施例中，挤出管100外部设有导向结构120，第一筒头422向外延伸有第一导向驱动杆424，第二筒头432向外延伸有第二导向驱动杆434，第一导向驱动杆424和第二导向驱动杆434升降滑动安装于导向结构120，上孔段412周壁具有供第一导向驱动杆424和第二导向驱动杆434穿过并升降活动的腰型孔417，腰型孔417的长度方向为高度方向，从而可供第一导向驱动杆424和第二导向驱动杆434升降活动，避免对第一导向驱动杆424和第二导向驱动杆434的升降活动造成干涉。第一导向驱动杆424和第二导向驱动杆434延伸出来方便第一升降驱动机构510和第二升降驱动机构520连接以驱动第一内筒420、第二内筒430升降。第二筒头432周壁与上孔段412周壁密封接触，且在第二筒头432处于行程范围内的最低位置时，即图10所示状态，第一筒头422底面与上孔段底面接触，第二筒头432堆叠在第一筒头422上表面，此时，第二筒头432上端面高于腰型孔417的上端边缘，从而保证第二筒头432升降滑动时，材料都不会从腰型孔417外泄；另外第一筒头422和第二筒头432相对移动时，两者之间的空间则可利用腰型孔417进气或排气，避免气压影响第一筒头422和第二筒头432之间的相对移动。为了提高密封性能，第二筒头432周壁上端位置可安装密封圈。在现有技术中，也有方形可变径喷嘴，即通过复杂的结构实现四个滑板直线运动，来改变正方形喷嘴口径大小，但其结构复杂实用性低，且滑板之间密封较难实现，滑板之间没有稳定的接触面，接触面会随滑板运动而变化导致其较难安装密封圈等结构，而仅靠滑板之间的面接触来实现密封则密封性能较差，且滑板之间需要承受较大的挤出压力，滑板容易变形导致滑板之间的密封性难以保证，而第二筒头432与上孔段412周壁的密封则相对来说较为简单，且挤出压力很难造成第二筒头432变形而影响密封。

在本发明的具体实施例中，导向结构120包括第一导向杆121、第二导向杆122和第三导向杆123，第一导向杆121、第二导向杆122和第三导向杆123呈三角分布，第一导向驱动杆424滑动套设于第一导向杆121和第二导向杆122，第一导向驱动杆424上设有与第一导向杆121和第二导向杆122适配的孔位以实现升降导向，第二导向驱动杆434滑动套设于第一导向杆121和第三导向杆123，第二导向驱动杆434设有与第一导向杆121和第三导向杆123适配的孔位以实现升降导向。第一升降驱动机构510的升降输出端与第一导向驱动杆424相连，第二升降驱动机构520的升降输出端与第二导向驱动杆434相连。第一导向驱动杆424和第二导向驱动杆434套设在不同的导向杆，导致第一导向驱动杆424和第二导向驱动杆434呈八字型错开设置，从而使两者在竖向方向上不重叠，方便第一升降驱动机构510和第二升降驱动机构520连接。具体的，挤出管100外壁固定安装有一安装板160，第一导向杆121、第二导向杆122和第三导向杆123均设于安装板160底面并竖向延伸，第一升降驱动机构510和第二升降驱动机构520安装于安装板160，第一升降驱动机构510和第二升降驱动机构520可以为伸缩气缸、伸缩电机等具有伸缩驱动功能的机构，第一升降驱动机构510和第二升降驱动机构520的升降输出端穿过安装板160以与第一导向驱动杆424和第二导向驱动杆434连接。

为了方便安装，第一导向驱动杆424和第二导向驱动杆434均可螺纹连接于第一筒头422和第二筒头432。

参照图1和图5，在本发明的一些实施例中，材料挤出机构300包括旋转驱动机构310和螺旋杆320，螺旋杆320插入材料流通空间110，螺旋杆320周壁设有螺旋叶321，旋转驱动机构310与螺旋杆320传动相连以驱动螺旋杆320和螺旋叶321旋转，将材料朝下挤出，利用螺旋叶321可保持材料持续均匀挤出，保证打印质量，且不影响材料输入机构200的进料。旋转驱动机构310可以是旋转电机或旋转气缸，旋转驱动机构310的旋转端与螺旋杆320可通过减速机相连，从而控制转速，避免转速过快。

当然在其他实施例中，材料挤出机构300也可以是其他形式，例如利用推杆推动材料流通空间110的材料朝下挤出。

在本发明的一些实施例中，挤出管100周壁沿自身长度方向排列有多个加热装置130。如果打印材料为热熔性材料，则可通过加热装置，保证材料不会因为冷却而影响流动性。加热装置130排列设置则可实现多位置加热，起到均匀加热，并且可根据材料温度不同选择加热装置130的加热设定温度和功率。加热装置130通过外抱箍抱紧在挤出管100上，加热装置130可以为设置在外抱箍内壁的加热丝，从而实现对挤出管100的加热。

具体的，如图3、图5和图7所示，所述挤出管100包括主管140和连接管头150，所述连接管头150上端通过紧固件与主管140下端相连，所述连接管头150下端与打印喷嘴400连接；连接管头150与主管140相连并形成材料流通空间110。主管140和连接管头150上均可根据需要设置加热装置130。连接管头150用于将主管140和打印喷嘴400连接在一起。为了实现打印喷嘴400与连接管头150的连接，外筒410外周壁中部设有多边形凸起418，外筒410上端外周设有外螺纹段419，连接管头150下端内壁设有与外螺纹段419适配的内螺纹，外筒410通过螺纹连接于连接管头150，多边形凸起418与连接管头150下端相抵，多边形凸起418方便工具旋拧，从而方便拆卸清洗。

下面根据图8至图10描述下，打印喷嘴400切换状态的工作原理：

如图8所示，此时打印喷嘴400处于第一状态，此时第一内筒420和第二内筒430均处于其自身活动范围内的最高位置，第一内筒420和第二内筒430下端平齐且均高于外筒410下端，即第二中心孔431和第一中心孔421的下端出口均高于下孔段413的出口，材料会经过第二中心孔431后进入到下孔段413并最终从下孔段413的下端出口输出，此时材料输出口即下孔段413的下端出口，且通过内流道414可补充部分材料到下孔段413的下端，从而减少下孔段413出口与第二中心孔431的截面差造成的影响。当需要将打印喷嘴400切换至第二状态时，此时只需要第一升降驱动机构510驱动第一内筒420下降至第一内筒420下端与外筒410下端平齐，即达到图9所示状态，此时材料经过第二中心孔431后进入第一中心孔421并最终从第一中心孔421的下端出口输出，材料输出口为第一中心孔421的下端出口，且此时穿孔425和内流道414流通，材料会从穿孔425进入到第一中心孔421的下端位置，补充材料，减少第一中心孔421和第二中心孔431的截面差造成的影响。当需要将打印喷嘴400切换至第三状态时，只需要第二升降驱动机构520驱动第二内筒430下降至第二内筒430下端与外筒410下端平齐，即达到图10所示状态，此时材料会进入第二中心孔431并直接从第二中心孔431下端出口输出，此时材料输出口为第二中心孔431的下端出口。由此可实现多种规格的材料输出口的切换，以适应不同打印需求。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种材料输出口尺寸可动态调节的3D打印喷头装置，其特征在于，包括：

挤出管（100），中心设有容纳打印材料的材料流通空间（110），所述材料流通空间（110）的下端为输出端；

材料输入机构（200），用于往所述材料流通空间（110）输入材料；

材料挤出机构（300），用于将所述材料流通空间（110）内的材料朝输出端挤出；

打印喷嘴（400），上端与所述材料挤出机构（300）的输出端连接，下端形成有供材料输出的材料输出口，所述打印喷嘴（400）至少具有第一状态和第二状态，且不同状态的所述打印喷嘴（400）的所述材料输出口的尺寸不同；

状态切换机构（500），用于驱动所述打印喷嘴（400）实现状态切换，从而调节所述材料输出口的尺寸；

所述打印喷嘴（400）包括外筒（410）和第一内筒（420）；所述第一内筒（420）升降活动安装于外筒（410）内，所述状态切换机构（500）用于驱动所述第一内筒（420）升降活动以实现打印喷嘴（400）的第一状态和第二状态的切换；所述外筒（410）中心具有内孔（411），所述内孔（411）上端与材料流通空间（110）连通；所述第一内筒（420）中心设有上下贯穿的第一中心孔（421），所述第一内筒（420）升降滑动安装于内孔（411）以实现第一状态和第二状态的切换；所述状态切换机构（500）包括用于驱动第一内筒（420）升降滑动的第一升降驱动机构（510）；所述打印喷嘴（400）处于第一状态时，所述第一内筒（420）底端高于所述外筒（410）底端，所述材料输出口为内孔（411）的下端出口；所述打印喷嘴（400）处于第二状态时，所述第一内筒（420）底端平齐于或低于所述外筒（410）底端，所述材料输出口为第一中心孔（421）的下端出口；所述内孔（411）包括上孔段（412）和与上孔段（412）下端连通的下孔段（413），所述下孔段（413）轮廓小于上孔段（412），所述第一内筒（420）包括与上孔段（412）适配的第一筒头（422）和与下孔段（413）适配的第一筒身（423）；所述外筒（410）内形成有内流道（414）；所述内流道（414）上端延伸至上孔段（412）周壁并形成有内进口（415），下端延伸至下孔段（413）周壁并形成有下出口（416）；所述打印喷嘴（400）处于第一状态时，所述内进口（415）和下出口（416）均避开第一内筒（420）且处于流通状态。

2.根据权利要求1所述的材料输出口尺寸可动态调节的3D打印喷头装置，其特征在于，所述材料输入机构（200）包括主料仓（210）和料仓输料管（220）；所述料仓输料管（220）上端与主料仓（210）连通，下端与挤出管（100）连通。

3.根据权利要求1所述的材料输出口尺寸可动态调节的3D打印喷头装置，其特征在于，所述上孔段（412）、下孔段（413）、第一筒头（422）、第一筒身（423）的截面为多边形或圆形。

4.根据权利要求1所述的材料输出口尺寸可动态调节的3D打印喷头装置，其特征在于，所述打印喷嘴（400）具有第三状态；

所述打印喷嘴（400）还包括第二内筒（430），所述第二内筒（430）中心设有第二中心孔（431），所述第二内筒（430）包括与上孔段（412）适配的第二筒头（432）和与第一中心孔（421）适配的第二筒身（433），所述第二筒头（432）位于第一筒头（422）上方；所述状态切换机构（500）包括用于驱动第二内筒（430）升降滑动的第二升降驱动机构（520）；所述打印喷嘴（400）处于第三状态时，所述第二内筒（430）底端平齐于或低于所述第一内筒（420）底端和所述外筒（410）底端，所述材料输出口为第二中心孔（431）的下端出口。

5.根据权利要求4所述的材料输出口尺寸可动态调节的3D打印喷头装置，其特征在于，所述第一内筒（420）周壁对应下出口（416）设有穿孔（425），所述打印喷嘴（400）处于第二状态时，所述穿孔（425）与下出口（416）对齐，且所述第二内筒（430）底端高于所述穿孔（425）；所述打印喷嘴（400）处于第三状态时，所述第二内筒（430）将所述穿孔（425）封堵。

6.根据权利要求4所述的材料输出口尺寸可动态调节的3D打印喷头装置，其特征在于，所述挤出管（100）外部设有导向结构（120），所述第一筒头（422）向外延伸有第一导向驱动杆（424），所述第二筒头（432）向外延伸有第二导向驱动杆（434），所述第一导向驱动杆（424）和第二导向驱动杆（434）升降滑动安装于导向结构（120），所述上孔段（412）周壁具有供第一导向驱动杆（424）和第二导向驱动杆（434）穿过并升降活动的腰型孔（417），所述第二筒头（432）周壁与上孔段（412）周壁密封接触，且在所述第二筒头（432）处于行程范围内的最低位置时，所述第二筒头（432）上端面高于腰型孔（417）的上端边缘。

7.根据权利要求6所述的材料输出口尺寸可动态调节的3D打印喷头装置，其特征在于，所述导向结构（120）包括第一导向杆（121）、第二导向杆（122）和第三导向杆（123），所述第一导向杆（121）、第二导向杆（122）和第三导向杆（123）呈三角分布，所述第一导向驱动杆（424）滑动套设于所述第一导向杆（121）和第二导向杆（122），所述第二导向驱动杆（434）滑动套设于第一导向杆（121）和第三导向杆（123），所述第一升降驱动机构（510）的升降输出端与第一导向驱动杆（424）相连，所述第二升降驱动机构（520）的升降输出端与第二导向驱动杆（434）相连。

8.根据权利要求1所述的材料输出口尺寸可动态调节的3D打印喷头装置，其特征在于，所述材料挤出机构（300）包括旋转驱动机构（310）和螺旋杆（320），所述螺旋杆（320）插入材料流通空间（110），所述螺旋杆（320）周壁设有螺旋叶（321），所述旋转驱动机构（310）与螺旋杆（320）传动相连以驱动螺旋杆（320）和螺旋叶（321）旋转，将材料朝下挤出。

9.根据权利要求1所述的材料输出口尺寸可动态调节的3D打印喷头装置，其特征在于，所述挤出管（100）周壁沿自身长度方向排列有多个加热装置（130）。

10.根据权利要求1所述的材料输出口尺寸可动态调节的3D打印喷头装置，其特征在于，所述挤出管（100）包括主管（140）和连接管头（150），所述连接管头（150）上端通过紧固件与主管（140）下端相连,所述连接管头（150）下端与打印喷嘴（400）连接。