CN118082187A - 一种多工艺3d打印喷头组件及喷头切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多工艺3D打印喷头组件及喷头切换方法，包括：机架，所述机架上方设置有打印平台；设置在所述机架上的驱动组件；装置在驱动组件上的夹持机构；本发明通过设置主控机构、温控模块、温度预控模块、驱动组件、喷头位置校准模块、夹持机构以及存放多个打印喷头的存放座，通过所述Z轴驱动组件、X轴移动组件与Y轴驱动组件的配合，并通过使用所设计喷头结构可以实现多种不同打印工艺，包括熔融挤出、溶液挤出等百微米级别的打印及高压熔融直写，以及高压溶液直写等微米纳米尺度打印。并且通过精准的视觉识别系统进而能够进行精准的复合3D打印，实现宏观和微观打印的复合，同时因为使用同一种喷头可以大大降低成本。
Description
技术领域
本发明是一种多工艺3D打印喷头组件及喷头切换方法，属于3D打印机技术领域。
背景技术
3D打印机是一种创新的制造技术，通过逐层累积材料来创建物体的过程。它使用计算机辅助设计(CAD)模型或扫描的现实物体作为输入，通过控制打印机中的打印喷头或喷嘴，将材料按照预定的路径逐层精确地放置或固化，最终实现一个完整的物体的打印。
目前市场上有多种类型的3D打印机，包括桌面型、工业型和专业型等。这些打印机通常采用不同的打印技术，如熔融沉积建模(FDM)、光固化、粉末烧结等。用户可以使用计算机软件创建或下载3D模型，并将其转换为适合打印机操作的格式(如.STL文件)。然后，用户将所需打印材料装入打印机，设定打印参数(如温度、打印速度等)，最后启动打印过程。
其中，由于常规3D打印机也具有多喷头特征，但是绝大分仅具有单一的打印方式，多喷头都是熔融打印、溶液打印、微米级别打印等单一工艺。鲜有多种工艺同时进行复合打印，例如同时使用熔融打印，液体挤出，导电浆料打印，以及高压直写，静电纺丝等多种工艺。其主要原因在于设备的打印头对何种材料的使用均存在不同要求，难以适配何种材料，多工艺复合打印的打印头适用性差，复合难度高；
其中，当使用多工艺复合打印的打印头使用高压电源进行高分子溶液辅助打印时，由于高分子溶液辅助打印通常需要高压电力和复杂的喷头结构，打印喷头与打印机整体更加复杂和笨重，通常只能单独进行使用，在打印需要多种物料组成的制品时，难以与需要高压电源配合的高分子溶液类物料所使用的高电压打印工艺进行组合。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种多工艺3D打印喷头组件，以解决的现有技术中多工艺复合打印的打印头适用性差，复合难度高，打印喷头与打印机整体更加复杂和笨重的问题
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种多工艺3D打印喷头组件，包括：
机架，所述机架上方设置有打印平台；
设置在所述机架上的驱动组件；
装置在驱动组件上的夹持机构，所述夹持机构包括夹持套，所述夹持套中装夹有打印喷头；
所述打印喷头包括装夹在所述夹持套内的外壳体、以及插装在所述外壳体内部的物料管，所述物料管内部存放有物料，所述物料管下方设置有喷嘴；
所述夹持套内侧底部设置外接高压电源的释放片，且所述释放片朝向夹持套开槽一侧垂直设有延长片，所述延长片中部朝向夹持套开槽一侧设有开口导向槽开口导向槽中部设有与喷嘴相匹配的圆孔；
装置在所述加持套两侧的温控模块，所述温控模块包括设置在所述夹持套一侧的加热模块、以及设置在所述夹持套另一侧的制冷模块，所述加热模块与制冷模块与主控模块电连接；
所述外壳体一侧嵌设有温度传感器，所述温度传感器检测端抵接在所述物料管外侧面，所述温度传感器外环面套装一层绝缘套，所述温度传感器对使用状态的物料管进行温度检测，所述温度传感器与导电端子电连接；
所述外壳体两侧嵌装金属块，所述金属块用于快速传导温度；
设置在所述打印平台上的喷头位置校准模块，所述喷头位置校准模块包括红外定位模块与视觉定位模块；
主控模块，所述主控模块与红外定位模块、视觉定位模块以及驱动组件电连接，所述主控模块通过所述红外定位模块、视觉定位模块定位，通过所述驱动组件配合，控制所述夹持套在X轴、Y轴、Z轴上移动至所述存放座处，切换所述打印喷头；
并列设置在所述机架一侧的若干个存放座，所述存放座上插装有待用打印喷头,所述存放座上设有温度预控模块；
所述存放座朝向夹持机构一侧设有开槽，所述开槽贯穿至顶部，所述开槽内部设置有支撑块，所述支撑块上方垂直设置有一组插杆。
作为进一步改进的，所述打印喷头还包括盖装在所述外壳体上方的顶盖、以及所述顶盖固定在所述外壳体上的夹件，所述顶盖一侧设有气源接口，用于导入外部气流；
所述夹持机构还包括与设置在所述夹持套内侧的气源接头，所述气源接头与气源接口相匹配，设置在所述夹持套内侧的导电端子。
作为进一步改进的，所述物料管上部设有卡接部，在所述外壳体内部设有限位部，所述物料管插入所述外壳体内部，通过所述卡接部与限位部的配合，限制物料管的向下的移动；
所述夹片为单侧开口的U形夹，靠近开口的两端内侧设有第一凸起部，远离开口一端的内侧设有固定插销，所述顶盖两侧设有与第一凸起部相对应的凹槽，所述顶盖与外壳体朝向U形夹远离开口一端的内侧设有与第一插销相对应的插孔；
所述外壳体内部设有安装槽，所述安装槽直径大于所述物料管直径，所述安装槽内侧设置约束组件，所述约束组件包括嵌装在所述安装槽内的顶珠、以及焊接在所述顶珠背部的弹簧，所述弹簧固装在外壳体内部，所述顶珠抵接在所述物料管外侧面。
作为进一步改进的，所述外壳体长边中部设置辅助块，所述辅助块上对称设置有一组通孔，通过所述通孔放置在所述存放座上。
作为进一步改进的，所述外壳体长边两侧对称设置有一组第一侧装槽，所述外壳体长对应侧装槽的另一长边设有第二侧装槽，打印喷头通过所述第一侧装槽与第二侧装槽安装在夹持套内；
所述夹持套内侧安装有一组对称设置的滚条，所述滚条背部抵接有弹簧，通过所述弹簧固装在夹持套内侧面，所述滚条与第一侧装槽相匹配；
所述夹持套内侧的两个所述滚条之间设置有楔形块，所述楔形块与夹持套一体化成型，且所述楔形块与第二侧装槽相匹配。
作为进一步改进的，所述温度预控模块包括设置在存放座一侧的预热模块，以及设置在存放座另一侧的预冷模块，预冷模块与预热模块与主控模块电连接。
本发明的有益效果是：
本发明通过设置主控机构、温控模块、温度预控模块、驱动组件、夹持机构以及存放多个打印喷头的存放座，令夹持套处于初始的空夹状态时，通过所述Z轴驱动组件、X轴移动组件与Y轴驱动组件的配合，控制夹持套在所述打印平台上的X轴、Y轴、Z轴移动，进而调整至放置打印喷头的存放座处，令打印喷头插装固定在夹持套上的装夹槽中；
其间，可根据物料的使用特性，通过温度预控模块对存放座上的打印喷头进行加热或制冷，装夹完成后，还可通过温控模块进行持续的加热或制冷，可令喷头在短时间内进入使用状态。
在打印喷头插装固定完成后，即可进入打印状态，当打印过程中，需要更换其他打印喷头时，可通过装置在机架上的主控模块配合控制驱动组件，控制夹持套在所述打印平台上的X轴、Y轴、Z轴移动，对放置在存放座上的打印喷头进行切换，继而继续进入打印状态；
通过上述设置使喷头可适配多种工艺。
高压直写打印，当物料管内部物料为高分子材料，在打印喷头内的物料输出时，配合高压电源组件，通过释放片与喷嘴接触，进而令高压电场将高分子拉成微纳米细丝输出，继而在打印平台上进行微纳3D打印。这一过程既可以是对高分子材料进行加热熔融的，也可以使用配置的高分子溶液。
熔融打印，即通过将高分子材料加热熔融，然后使用气泵或者齿轮将材料从喷嘴挤出。
溶液打印，即使用配置的高浓度溶液，在无需加热的环境下挤出。
浆料打印，带有颗粒的材料，如银浆，导电炭黑等一般混有颗粒物的高分子浆料。
并通过使用所设计喷头结构可以实现多种不同打印工艺，包括熔融挤出、溶液挤出等百微米级别的打印及高压熔融直写，以及高压溶液直写等微米纳米尺度打印。并且通过精准的视觉识别系统进而能够进行精准的复合3D打印，实现宏观和微观打印的复合，同时因为使用同一种喷头可以大大降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明一种多工艺3D打印喷头组件的立体结构示意图。
图2是本发明一种夹持机构的立体结构示意图。
图3是图2中A处放大结构示意图。
图4是本发明一种打印喷头的侧视结构示意图。
图5是图4中A处剖面结构示意图。
图6是本发明一种打印喷头的立体结构示意图。
图7是本发明一种打印喷头的安装状态示意图。
图8是本发明一种存放座的立体结构示意图。
图9是本发明一种打印喷头的存放状态示意图。
图10是本发明一种多工艺3D打印喷头组件的模块控制示意图。
图11是本发明一种打印喷头的爆炸示意图。
1、具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在现有3D打印机在使用高压电源辅助高分子溶液的打印时，在高压电源的作用下，电流通过打印喷头中的导电材料，产生电蚀和电化学反应。这些反应会导致打印喷头的腐蚀或氧化，使其失去原有的机械性能和结构完整性，容易导致打印喷头使用寿命的降低，故为了解决上述的技术问题，本发明公开了以下的技术方案：
参照图1-11所示，一种多工艺3D打印喷头组件及喷头切换方法，包括：
机架1，所述机架1上方设置有打印平台2；
设置在所述打印平台2上的喷头位置校准模块，所述喷头位置校准模块包括红外定位模块21与视觉定位模块22；
设置在所述机架1上的驱动组件3；
并列设置在所述机架1一侧的若干个存放座4，所述存放座4上插装有打印喷头5；
装置在所述驱动组件3上的夹持机构6，所述夹持机构6包括夹持套61，所述夹持套61朝向所述存放座4一侧设置有装夹槽62；
所述打印喷头5包括装夹在所述夹持套61内的外壳体51、以及插装在所述外壳体51内部的物料管52，所述物料管52内部存放有物料，所述物料管52下方设置有喷嘴53；
装置在所述夹持机构6上的高压电源组件，所述高压电源组件包括释放片63，所述释放片63与喷嘴53相贴合；
通过所述驱动组件3配合，控制所述夹持套61在X轴、Y轴、Z轴上移动至所述存放座4处，切换所述打印喷头5。
所述驱动组件3包括设置在所述机架1上的Z轴移动组件33、设置在所述Y轴移动组件31上的X轴移动组件32、设置在所述X轴移动组件32上的Z轴驱动组件3，所述夹持机构6安装在所述Z轴驱动组件3上。其中，驱动组件3中在Z轴移动组件33、Y轴移动组件31以及X轴移动组件32为常规3D打印机中通用的常见移动组件，在此不做赘述。
为确保驱动组件3能够在移动过程中进行精确定位，故在打印平台2上设置红外定位模块21与视觉定位模块22，红外定位模块21与视觉定位模块22均与主控模块7电连接，其中，红外定位模块21采用红外传感器，视觉定位模块22采用摄像头。
当夹持套61处于初始的空夹状态时，通过所述Z轴驱动组件3、X轴移动组件32与Y轴驱动组件3的配合，控制夹持套61在所述打印平台2上的X轴、Y轴、Z轴移动，进而调整至放置打印喷头5的存放座4处，令打印喷头5插装固定在夹持套61上的装夹槽62中，在固定完成后，通过装置在机架1上的主控模块7，所述主控模块7与驱动组件3电连接，主控模块7配合控制驱动组件3，进而令打印喷头5内的物料在打印平台2上输出，当物料管52内部物料为高分子溶液时，在打印喷头5内的物料输出时，配合高压电源组件，通过释放片63与喷嘴53接触，进而令高压电流能够将输出的高分子溶液形成细丝输出继而在打印平台2上进行3D打印。
打印喷头5的相关设计：
为将物料管52内部物料稳定输出，故，所述打印喷头5还包括盖装在所述外壳体51上方的顶盖54、以及将所述顶盖54固定在所述外壳体51上的夹件55，所述顶盖54一侧设有气源接口56，用于导入外部气流，所述物料管52顶部开口插入顶盖54底部，与所述气源接口56相连通，气流通过气源接口56导入物料管52上方，进而将物料管52内部的物料向下推送；
为将上方开放状态的物料管52稳定插装在外壳体51内部，故，所述物料管52上部设有卡接部511，在所述外壳体51内部设有限位部521，所述物料管52插入所述外壳体51内部，通过所述卡接部511与限位部521的配合，限制物料管52向下的移动。尔后将顶盖54盖设在外壳体51上方，限制物料管52向上的移动。
所述夹片为单侧开口的U形夹，靠近开口的两端内侧设有第一凸起部551，远离开口一端的内侧设有固定插销，所述顶盖54两侧设有与第一凸起部551相对应的凹槽541，所述顶盖54与外壳体51朝向U形夹远离开口一端的内侧设有与第一插销552相对应的插孔542。因此U形夹从开口一侧滑动夹接在顶盖54外侧通过第一凸起部551与凹槽541进行固定，同时固定插销与插入插孔542中，通过二者的配合令封盖稳定盖装在外壳体51上。
为令物料管52插入外壳体51内部时更顺畅，故，所述外壳体51内部设有安装槽512，所述安装槽512直径大于所述物料管52直径，所述安装槽512内侧设置约束组件，所述约束组件包括嵌装在所述安装槽512内的顶珠513、以及焊接在所述顶珠513背部的弹簧514，所述弹簧514固装在外壳体51内部，所述顶珠513抵接在所述物料管52外侧面。在本实施例中，所述安装槽512直径大于所述物料管52直径1mm-2mm，通过其间隙差能够令物料管52插入外壳体51时，更顺畅。
而当物料管52插入后，可通过约束组件中的顶珠513抵接在物料管52侧面，继而令物料管52抵接在安装槽512内侧面，实现对物料管52的固定，令其在使用过程中不容易晃动。
由于部分材料需要在特定温度下进行使用，例如在高温或低温情况下进行使用，故而在使用时需要对物料管52内部的物料进行温度检测，因此在所述外壳体51一侧嵌设有温度传感器515，所述温度传感器515检测端抵接在所述物料管52外侧面，所述温度传感器515外环面套装一层绝缘套516，所述温度传感器515对使用状态的物料管52进行温度检测。其中，绝缘套516采用氧化铝陶瓷外套，其屏蔽高压影响，防击穿；温度传感器515具体为NTC100温度传感器515。
为便于传导外部温度，进而对物料管52进行加热或制冷，故而，在所述外壳体51两侧嵌装金属块517，所述金属块517用于传导温度，所述金属块517具体采用铜块制成。当外部进行加热或制冷时，可通过铜块将温度向内传导，令物料管52进行加热或制冷。
为方便待用的打印喷头5在存放座4上进行放置，故而在所述外壳体51长边中部设置辅助块518，所述辅助块518上对称设置有一组通孔5181，通过所述通孔5181放置在所述存放座4上。
为方便使用中的打印喷头5安装在夹持套61上，故所述外壳体51长边两侧对称设置有一组第一侧装槽5191，所述外壳体51长对应侧装槽的另一长边设有第二侧装槽5192，打印喷头5通过所述第一侧装槽5191与第二侧装槽5192安装在夹持套61内。
所述外壳体51为塑料材质，在本实施例中具体采用PEEK材料，形成全包式外壳，PEEK材料具有机械强度高，抗腐蚀，耐高温，耐高压击穿，隔热效果好等特点；
物料管52采用塑料或不锈钢两种不同材料的料筒，其中，PDMS、静电纺丝、液态金属的料简是一次性的，故采用塑料材料。2.熔融打印的料筒可重复多次使用，故采用金属材料。
在实施例中，打印喷头5为5个，其中每个喷头物料均不同，如下表1所示：
表1，打印喷头5相关参数
如表1所示，打印喷头5根据功能以及不同使用要求进行划分，可在同一件制品中，使用多种不同耗材物料进行打印。
其中，本实施例中的打印喷头5设有5个，其喷头分别为D I W喷头、静电纺丝喷头、DW液态金属喷头、FDM喷头、MEW喷头，其结构均相同，区别于不同材质的料筒，根据物料的不同特性，料筒材质所承载的材料特性决定。
在其他实施例中，喷头种类根据实际需求进行调整，当某一喷头材料需求较大，且物料种类较少时，也可采用多个相同物料的喷头。
通过上述设置使喷头可适配多种工艺：
高压直写打印，当物料管内部物料为高分子材料，在打印喷头内的物料输出时，配合高压电源组件，通过释放片与喷嘴接触，进而令高压电场将高分子拉成微纳米细丝输出，继而在打印平台上进行微纳3D打印。这一过程既可以是对高分子材料进行加热熔融的，也可以使用配置的高分子溶液。
熔融打印，即通过将高分子材料加热熔融，然后使用气泵或者齿轮将材料从喷嘴挤出。
溶液打印，即使用配置的高浓度溶液，在无需加热的环境下挤出。
浆料打印，带有颗粒的材料，如银浆，导电炭黑等一般混有颗粒物的高分子浆料。
夹持机构6的相关设计：
所述夹持机构6还包括与设置在所述夹持套61内侧的气源接头64，所述气源接头64与气源接口56相匹配，设置在所述夹持套61内侧的导电端子65，所述导电端子65与温度传感器515电连接。当打印喷头5安装在夹持套61内部时，所述气源接头64连通外部气管，并将气流传输至气源接口56，用于将物料管52内部的物料推出；同时导电端子65抵接在温度传感器515导电处，进而令温度传感器515启动检测物料管52内的温度，导电端子65导入电流的同时也将温度传感器515导出温度数据，并将温度数据导出至主控模块7。
为适配部分特殊打印物料，例如采用液体金属高分子溶液进行打印时，需配合高压电流的输出，故，在夹持套61内侧底部设置外接高压电源的释放片63，且所述释放片63朝向夹持套61开槽41一侧垂直设有延长片631，所述延长片631中部朝向夹持套61开槽41一侧设有开口导向槽632开口导向槽中部设有与喷嘴53相匹配的圆孔363，故而能够令喷嘴53通过开口导向槽插入延长片631中的圆孔363进行贴合固定。当高分子溶液通过喷嘴53输出的同时，释放片63释放高压电流，配合喷嘴53进行打印。
在本实施例中，高压电范围0-15KV，高压电波动＜±0.1KV。
其中，静电纺丝喷头需要电压范围为5-15KV，产生足够的静电力来实现纤维的形成。在静电纺丝过程中，直接喷头出料口的液体被电场作用形成纳米纤维。
电压的高低直接影响电场的强度。通过使用较高的电压，可以创建一个足够强的电场，使得纤维形成更容易。反之，如果电压太低，电场强度可能不足以克服液体的表面张力，导致纤维形成困难。
然而，过高的电压也可能导致问题，比如电击和放电。因此，将电压范围限制在5-15KV之间是为了在产生足够的电场强度的同时，确保操作的安全性和稳定性。在本实施例中，静电纺丝喷头需要电压为10±0.1KV。
MEW喷头所需电压范围为0-6.5KV，MEW喷头一种纤维轨迹可控的带电近场熔融直写喷头，相比于传统的静电纺丝喷头，它的电压范围较低，通常为0-6.5KV。这主要有以下几个原因：
湿纺纤维的形成机制稍微不同于传统的静电纺丝，不需要过高的电场强度。MEW喷头通过熔融高分子溶液在电场作用下形成速度较低，形态较为稳定的微纳米射流，可以满足可控图案化打印的需求。而这类熔融高分子所满足的电压一般较低。
较低的电压范围可以降低电击和放电的风险。使用较高的电压可能增加操作时的电击和放电风险，而较低的电压范围可以减少这些风险，提高操作的安全性。
为适配多种材料，在进行使用时，根据不同材料的特性，需要进行加热或制冷，故，所述温控模块包括设置在所述夹持套61一侧的加热模块66、以及设置在所述夹持套61另一侧的制冷模块67，所述加热模块66与制冷模块67与主控模块7电连接。配合打印头上的金属块517，当物料在使用时，需要加热时，通过加热模块66进行制热，通过金属块517进行导热，进而提高物料管52内部物料的温度。其中，主控模块7为外接计算机，且驱动组件3与主控模块7电连接，通过主控模块7输入指令并执行指令通过驱动组件3控制打印喷头5移动以及输出。
同时，为提高导热速率以及具备一定耐电压能力，故而在夹持套61与加热模块66内的加热组件采用陶瓷加热片，制冷模块67内的制冷组件采用陶瓷制冷片。
所述制冷模块67为迷你制冷器，所述加热模块66为迷你加热器，在此不在赘述，为防止其模块由于温度过高，其外侧散热困难，故而，还在制冷模块67为、加热模块66外侧安装散热器661，所述散热器661为迷你散热风扇。
为加强夹持套61在装夹打印喷头5时的稳定性以及精准度，在所述夹持套61内侧安装有一组对称设置的滚条68，所述滚条68背部抵接有弹簧514，通过所述弹簧514固装在夹持套61内侧面，所述滚条68与第一侧装槽5191相匹配，当打印喷头5侧向装入夹持套61中时，滚条68压缩弹簧514实现让位，当安装到位后，弹簧514推动滚条68进入第一侧装槽5191中，并且在夹持套61内侧的两个所述滚条68之间设置有楔形块69，所述楔形块69与夹持套一体化成型61，且所述楔形块69与第二侧装槽5192相匹配，在打印喷头5安装的过程中，当安装位置上下略有偏移，可通过楔形块69上的倾斜部进行安装位置主动微调。
存放座4相关设计：
为实现存放座4可稳定存放打印喷头5，并可配合夹持机构6实现对打印喷头5的更换，故而所述存放座4朝向夹持机构6一侧设有开槽41，所述开槽41贯穿至顶部，所述开槽41内部设置有支撑块42，所述支撑块42上方垂直设置有一组插杆43；
在进行更换打印喷头5时，通过驱动组件3控制装夹打印喷头5的夹持套61朝向空置的存放座4移动，打印喷头5设有辅助块518的一侧朝向开槽41，并自上而下令插杆43与通孔5181相对应，进而令插杆43插入通孔5181中令辅助块518插入开槽41中，进而实现将喷头安装在存放座4上。
继而通过Y轴移动组件31回退移动，可令放置在存放座4上的打印喷头5与夹持套61分离。
通过X轴移动组件32调节至另一存放座4上的目标打印喷头5位置后，通过Y轴移动组件31进给移动，将该打印喷头5通过插入夹持套61中完成安装。
并通过Z轴移动组件33上移，将该打印喷头5从存放座4上取出，进而即可进行打印工作。
一些较复杂的打印制品需要采用多种材料进行打印，而根据不同材料的特性，需要进行加热或制冷，若是在切换材料后，还需要经过一段时间进行加热或制冷，其间隔的时间，会导致制品衔接部分出现较为明显的分界线，且整体的打印周期也会加长，为解决该问题，故所述温度预控模块包括设置在存放座4一侧的预热模块44，以及设置在存放座4另一侧的预冷模块45，其中，预冷模块45与预热模块44与主控模块7电连接，受主控模块7控制在切换前进行预先制冷或预先加热，故而令打印喷头5内部的物料处于待使用状态，在进行更换打印喷头5后，可短时间内进入使用状态，进而进行继续打印，可缩短部分打印周期。
在本实施例中，加热板(Heat i ng P l ate)：一种平板状的发热装置，通常使用电阻丝作为发热元件，适用于需要扩散均匀加热的场景；预冷模块45采用微型磁制冷器(Magnet i c Refr i gerator)：利用磁体的变热效应或磁耦合效应实现制冷，由于其体积小，其制冷、制热效果只能对物料起到预处理，其物料还需进一步处理，在其他实施例中，可采用功率更大的器材，使物料在预处理阶段即可完成全部的加热或制冷处理。
一种多工艺3D打印喷头切换方法，其步骤包括：
S1，当夹持套61处于初始的空夹状态时，通过所述Z轴驱动组件3、X轴移动组件32与Y轴驱动组件3的配合，控制夹持套61在所述打印平台2上的X轴、Y轴、Z轴移动，进而调整至放置打印喷头5的存放座4处，令打印喷头5插装固定在夹持套61上的装夹槽62中，完成初始打印喷头夹持；
S2，通过装置在机架1上的主控模块7，所述主控模块7与驱动组件3电连接，主控模块7配合控制驱动组件3，进而令打印喷头5内的物料在打印平台2上输出；
S3，打印过程中，根据使用需求更换其他打印工艺的喷头时，通过设置在打印平台2上的红外定位模块21与视觉定位模块22，与主控模块7相配合，对初始夹持的打印喷头进行定位，通过所述Z轴驱动组件3、X轴移动组件32与Y轴驱动组件3的配合，控制夹持套61在所述打印平台2上的X轴、Y轴、Z轴移动，进而调整至放置打印喷头5的存放座4处，将打印喷头重新复位放置在存放座上，令夹持套与初始夹持的打印喷头脱离；
S4，重复S1步骤，进行下一打印工艺的打印喷头夹持。
8.根据权利要求7所述的一种多工艺3D打印喷头喷头切换方法，其特征在于，在所述步骤S4之前，所述夹持套侧面设置制冷模块67、加热模块66，通过不同打印工艺需求，配合主控模块7进行加热或冷却，以保持物料能够处于持续稳定的输出。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，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 (8)
1.一种多工艺3D打印喷头组件，其特征在于，包括：
机架(1)，所述机架(1)上方设置有打印平台(2)；
设置在所述机架(1)上的驱动组件(3)；
装置在驱动组件(3)上的夹持机构(6)，所述夹持机构(6)包括夹持套(61)，所述夹持套(61)中装夹有打印喷头(5)；
所述打印喷头(5)包括装夹在所述夹持套(61)内的外壳体(51)、以及插装在所述外壳体(51)内部的物料管(52)，所述物料管(52)内部存放有物料，所述物料管(52)下方设置有喷嘴(53)；
所述夹持套(61)内侧底部设置外接高压电源的释放片(63)，且所述释放片(63)朝向夹持套(61)开槽(41)一侧垂直设有延长片(631)，所述延长片(631)中部朝向夹持套(61)开槽(41)一侧设有开口导向槽(632)开口导向槽中部设有与喷嘴(53)相匹配的圆孔(363)；
装置在所述加持套(61)两侧的温控模块，所述温控模块包括设置在所述夹持套(61)一侧的加热模块(66)、以及设置在所述夹持套(61)另一侧的制冷模块(67)，所述加热模块(66)与制冷模块(67)与主控模块(7)电连接；
所述外壳体(51)一侧嵌设有温度传感器(515)，所述温度传感器(515)检测端抵接在所述物料管(52)外侧面，所述温度传感器(515)外环面套装一层绝缘套(516)，所述温度传感器(515)对使用状态的物料管(52)进行温度检测，所述温度传感器(515)与导电端子(65)电连接；
所述外壳体(51)两侧嵌装金属块(517)，所述金属块(517)用于快速传导温度；
设置在所述打印平台(2)上的喷头位置校准模块，所述喷头位置校准模块包括红外定位模块(21)与视觉定位模块(22)；
主控模块(7)，所述主控模块(7)与红外定位模块(21)、视觉定位模块(22)以及驱动组件(3)电连接，所述主控模块(7)通过所述红外定位模块(21)、视觉定位模块(22)定位，通过所述驱动组件(3)配合，控制所述夹持套(61)在X轴、Y轴、Z轴上移动至所述存放座(4)处，切换所述打印喷头(5)；
并列设置在所述机架(1)一侧的若干个存放座(4)，所述存放座(4)上插装有待用打印喷头(5),所述存放座(4)上设有温度预控模块；
所述存放座(4)朝向夹持机构(6)一侧设有开槽(41)，所述开槽(41)贯穿至顶部，所述开槽(41)内部设置有支撑块(42)，所述支撑块(42)上方垂直设置有一组插杆(43)。
2.根据权利要求1所述的一种多工艺3D打印喷头组件，其特征在于，所述打印喷头(5)还包括盖装在所述外壳体(51)上方的顶盖(54)、以及所述顶盖(54)固定在所述外壳体(51)上的夹件(55)，所述顶盖(54)一侧设有气源接口(56)，用于导入外部气流；
所述夹持机构(6)还包括与设置在所述夹持套(61)内侧的气源接头(64)，所述气源接头(64)与气源接口(56)相匹配，设置在所述夹持套(61)内侧的导电端子(65)。
3.根据权利要求1所述的一种多工艺3D打印喷头组件，其特征在于，所述物料管(52)上部设有卡接部(511)，在所述外壳体(51)内部设有限位部(521)，所述物料管(52)插入所述外壳体(51)内部，通过所述卡接部(511)与限位部(521)的配合，限制物料管(52)的向下的移动；
所述夹片为单侧开口的U形夹，靠近开口的两端内侧设有第一凸起部(551)，远离开口一端的内侧设有固定插销，所述顶盖(54)两侧设有与第一凸起部(551)相对应的凹槽(541)，所述顶盖(54)与外壳体(51)朝向U形夹远离开口一端的内侧设有与第一插销(552)相对应的插孔(542)；
所述外壳体(51)内部设有安装槽(512)，所述安装槽(512)直径大于所述物料管(52)直径，所述安装槽(512)内侧设置约束组件，所述约束组件包括嵌装在所述安装槽(512)内的顶珠(513)、以及焊接在所述顶珠(513)背部的弹簧(514)，所述弹簧(514)固装在外壳体(51)内部，所述顶珠(513)抵接在所述物料管(52)外侧面。
4.根据权利要求1所述的一种多工艺3D打印喷头组件，其特征在于，所述外壳体(51)长边中部设置辅助块(518)，所述辅助块(518)上对称设置有一组通孔(5181)，通过所述通孔(5181)放置在所述存放座(4)上。
5.根据权利要求1所述的一种多工艺3D打印喷头组件，其特征在于，所述外壳体(51)长边两侧对称设置有一组第一侧装槽(5191)，所述外壳体(51)长对应侧装槽的另一长边设有第二侧装槽(5192)，打印喷头(5)通过所述第一侧装槽(5191)与第二侧装槽(5192)安装在夹持套(61)内；
所述夹持套(61)内侧安装有一组对称设置的滚条(68)，所述滚条(68)背部抵接有弹簧(514)，通过所述弹簧(514)固装在夹持套(61)内侧面，所述滚条(68)与第一侧装槽(5191)相匹配；
所述夹持套(61)内侧的两个所述滚条(68)之间设置有楔形块(69)，所述楔形块(69)与夹持套一体化成型(61)，且所述楔形块(69)与第二侧装槽(5192)相匹配。
6.根据权利要求1所述的一种多工艺3D打印喷头组件，其特征在于，所述温度预控模块包括设置在存放座(4)一侧的预热模块(44)，以及设置在存放座(4)另一侧的预冷模块(45)，预冷模块(45)与预热模块(44)与主控模块(7)电连接。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的一种多工艺3D打印喷头组件的喷头切换方法，其步骤包括：
S1，当夹持套(61)处于初始的空夹状态时，通过所述Z轴驱动组件(3)、X轴移动组件(32)与Y轴驱动组件(3)的配合，控制夹持套(61)在所述打印平台(2)上的X轴、Y轴、Z轴移动，进而调整至放置打印喷头(5)的存放座(4)处，令打印喷头(5)插装固定在夹持套(61)上的装夹槽(62)中，完成初始打印喷头夹持；
S2，通过装置在机架(1)上的主控模块(7)，所述主控模块(7)与驱动组件(3)电连接，主控模块(7)配合控制驱动组件(3)，进而令打印喷头(5)内的物料在打印平台(2)上输出；
S3，打印过程中，根据使用需求更换其他打印工艺的喷头时，通过设置在打印平台(2)上的红外定位模块(21)与视觉定位模块(22)，与主控模块(7)相配合，对初始夹持的打印喷头进行定位，通过所述Z轴驱动组件(3)、X轴移动组件(32)与Y轴驱动组件(3)的配合，控制夹持套(61)在所述打印平台(2)上的X轴、Y轴、Z轴移动，进而调整至放置打印喷头(5)的存放座(4)处，将打印喷头(5)重新复位放置在存放座上，令夹持套与初始夹持的打印喷头(5)脱离；
S4，重复S1步骤，进行下一打印工艺的打印喷头夹持。
8.根据权利要求7所述的一种多工艺3D打印喷头喷头切换方法，其特征在于，在所述步骤S4之前，所述夹持套侧面设置制冷模块(67)、加热模块(66)，通过不同打印工艺需求，配合主控模块(7)进行加热或冷却，以保持物料能够处于持续稳定的输出。
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