CN209007989U - 一种双材料切换3d打印头装置 - Google Patents

Abstract

一种双材料切换3D打印头装置，包括安装板、切换机构、第一螺旋挤出机构、第二螺旋挤出机构；所述第一螺旋挤出机构与安装板固定连接，第二螺旋挤出机构经切换机构与安装板滑动连接，且第一螺旋挤出机构、第二螺旋挤出机构平行布置；所述第一螺旋挤出机构、第二螺旋挤出机构均包括打印头主体、若干加热器、若干保温套；所述若干加热器沿打印头主体的长度方向分布，用于加热打印头主体；所述若干保温套设于打印头主体的外侧，用于保温打印头主体。本实用新型整体设计合理，结构简单、装置轻便、打印头切换灵活快速，易区分主、辅材料，且材料加热温度稳定、能耗低。

Description

一种双材料切换3D打印头装置

技术领域

本实用新型涉及3D打印设备技术领域，尤其涉及一种双材料切换3D打印头装置。

背景技术

3D打印是一种增材制造技术，即运用塑料颗粒通过加温融化挤出层层打印，现阶段的3D打印头多为单电机单流道，存在无法打印复杂镂空结构的问题。

目前解决的办法是利用一种可切换打印头的装置，通过两个打印头挤出不同属性材料打印，其中一打印头挤出辅材做辅助支撑，另一打印头挤出主材打印；产品完成打印后，去除辅助支撑，得到相应的产品。

但传统的可切换打印头装置，存在结构复杂、切换速度慢、装置笨拙、费时耗力、材料加热温度不稳定，且难以分离主辅材料等一系列问题。

综上可知，所述可切换打印头的装置，实际中存在不便的问题，所以有必要加以改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种双材料切换3D打印头装置，其整体设计合理、结构简单、装置轻便、打印头切换灵活快速，易区分主、辅材料，且材料加热温度稳定、能耗低。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种双材料切换3D打印头装置，包括安装板、切换机构、第一螺旋挤出机构、第二螺旋挤出机构；所述第一螺旋挤出机构与安装板固定连接，第二螺旋挤出机构经切换机构与安装板滑动连接，且第一螺旋挤出机构、第二螺旋挤出机构平行布置；所述第一螺旋挤出机构、第二螺旋挤出机构均包括打印头主体、若干加热器、若干保温套；所述若干加热器沿打印头主体的长度方向分布，用于加热打印头主体；所述若干保温套设于打印头主体的外侧，用于保温打印头主体。

进一步地，所述双材料切换3D打印头装置还包括第一存储料斗、第二存储料斗；所述第一存储料斗设于第一螺旋挤出机构的顶部，用于存储第一螺旋挤出机构所需的打印材料；所述第二存储料斗设于第二螺旋挤出机构的顶部，用于存储第二螺旋挤出机构所需的打印材料。

进一步地，所述第一螺旋挤出机构或第二螺旋挤出机构的加热器设置为四个，分别为第一加热器、第二加热器、第三加热器、第四加热器；所述保温套设置为四个，每一保温套的长度方向上设有一开口，保温套经其开口卡合在打印头主体上。

进一步地，所述切换机构包括驱动模组、移动座；所述移动座与第二螺旋挤出机构可拆卸式连接；所述驱动模组沿平行于第二螺旋挤出机构的长度方向安装于安装板上，用于驱动移动座带动第二螺旋挤出机构相对于安装板运动。

进一步地，所述驱动模组包括至少一滑动导向组件、丝杆组件、驱动电机；所述滑动导向组件、丝杆组件均沿平行于第二螺旋挤出机构的长度方向布置于安装板上；所述驱动电机用于驱动丝杆组件带动移动座沿着滑动导向组件的导向方向运动。

进一步地，所述丝杆组件置于安装板的中部，丝杆组件与移动座的中部连接；所述滑动导向组件设置为两个，分别布置于丝杆组件的两侧，分别与移动座的两侧连接。

进一步地，所述滑动导向组件包括导轨、若干滑块；所述若干滑块与移动座可拆卸式连接，用于带动移动座经导轨滑动。

进一步地，所述双材料切换3D打印头装置还包括第一支座组件、第二支座；所述第一螺旋挤出机构经第一支座组件固定于安装板上；所述第二螺旋挤出机构经第二支座固定于移动座上。

进一步地，所述第一支座组件包括第一上支座、第一下支座；所述第一上支座、第一下支座安装在安装板上，分别用于固定第一螺旋挤出机构的打印头主体的两端。

采用上述方案，本实用新型的有益效果是：

1)第一螺旋挤出机构、第二螺旋挤出机构均可通过若干加热器，将打印头主体内的材料进行加热(送料段)、恒温区(熔融段)、保温区(挤出段)，且将保温套套在加热器上，能够降低因打印头主体内外温差过大带来的耗能、材料加热不均匀等一系列问题，保证材料温度稳定，提高打印成品的精度；

2)整体设计合理，结构简单，打印头切换快速、灵活，可任意造型，支撑材料易分割，实现复杂镂空难度高等产品的自动化打印；

3)仅通过升降一个螺旋挤出机构，即可实现双打印头切换，节约时间，提高了工作效率；

4)使用第一存储料斗、第二存储料斗将主辅材料分开放置，能够有效分离主辅材料；

5)自动切换时，双打印头之间保持有一定的高度差，在移动过程中，不会对打印成品造成磨损，两者相互独立，互不干涉，保证了打印成品的质量。

附图说明

图1为本实用新型的立体图；

图2为本实用新型省却第一/第二螺旋挤出机构，第一/第二存储料斗的立体图；

图3为本实用新型第一螺旋挤出机构的爆炸图；

其中，附图标识说明：

1—安装板； 2—切换机构；

3—第一螺旋挤出机构； 4—第二螺旋挤出机构；

5—第一存储料斗； 6—第二存储料斗；

7—第一支座组件； 8—第二支座；

21—驱动模组； 22—移动座；

31/41—打印头主体； 32/42—加热器；

33/43—保温套； 71—第一上支座；

72—第一下支座； 211—滑动导向组件；

212—丝杆组件； 213—驱动电机；

2111—导轨； 2112—滑块。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

参照图1至3所示，本实用新型提供一种双材料切换3D打印头装置，包括安装板1、切换机构2、第一螺旋挤出机构3、第二螺旋挤出机构4；所述第一螺旋挤出机构3与安装板1固定连接，第二螺旋挤出机构4经切换机构2与安装板1滑动连接，且第一螺旋挤出机构3、第二螺旋挤出机构4平行布置；所述第一螺旋挤出机构3、第二螺旋挤出机构4均包括打印头主体31/41、若干加热器32/42、若干保温套33/43；所述若干加热器32/42沿打印头主体31/41的长度方向分布，用于加热打印头主体31/41；所述若干保温套33/43设于打印头主体31/41的外侧，用于保温打印头主体31/41。

其中，所述双材料切换3D打印头装置还包括第一存储料斗5、第二存储料斗6；所述第一存储料斗5设于第一螺旋挤出机构3的顶部，用于存储第一螺旋挤出机构3所需的打印材料；所述第二存储料斗6设于第二螺旋挤出机构4的顶部，用于存储第二螺旋挤出机构4所需的打印材料；所述第一螺旋挤出机构3或第二螺旋挤出机构4的加热器32/42设置为四个(从上至下，第一加热器靠近存储料斗布置)，分别为第一加热器、第二加热器、第三加热器、第四加热器；所述保温套33/43设置为四个，每一保温套的长度方向上设有一开口，保温套经其开口卡合在打印头主体31/41上。

所述切换机构2包括驱动模组21、移动座22；所述移动座22与第二螺旋挤出机构4可拆卸式连接；所述驱动模组21沿平行于第二螺旋挤出机构4的长度方向安装于安装板1上，用于驱动移动座22带动第二螺旋挤出机构4相对于安装板1运动；所述驱动模组21包括两个滑动导向组件211、丝杆组件212、驱动电机213；所述滑动导向组件211、丝杆组件212均沿平行于第二螺旋挤出机构4的长度方向布置于安装板1上；所述驱动电机213用于驱动丝杆组件212带动移动座22沿着滑动导向组件211的导向方向运动。

所述丝杆组件212置于安装板1的中部，丝杆组件212与移动座22的中部连接；所述滑动导向组件211，分别布置于丝杆组件212的两侧，与移动座22的两侧连接；所述滑动导向组件211包括导轨2111、若干滑块2112；所述若干滑块2112与移动座22可拆卸式连接，用于带动移动座22经导轨2111滑动。

所述双材料切换3D打印头装置还包括第一支座组件7、第二支座8；所述第一螺旋挤出机构3经第一支座组件7固定于安装板1上；所述第二螺旋挤出机构4经第二支座8固定于移动座22上；所述第一支座组件7包括第一上支座71、第一下支座72；所述第一上支座71、第一下支座72安装在安装板1上，分别用于固定第一螺旋挤出机构3的打印头主体31的两端。

本实用新型工作原理：

打印头主体上安装有四个加热器(加热器包括缠绕在打印头主体上的加热线圈，每一个加热器的加热线圈都由一个保温套包裹，且四个加热器的加热温度不都一致)，覆盖整个打印头主体，解决打印头主体受热不均导致材料熔融不充分的问题；打印头主体外侧包裹有保温套，能够减少热量损耗，防止打印头主体内外温度差过大，保证材料加热温度稳定。

以ABS打印材料为例，第一加热器用于对材料进行预热，对打印材料的加热温度控制在180℃左右，主要送料加热；第二加热器加热温度为200℃左右，主要将打印材料半塑化；第三加热器加热温度控制在200℃～230℃，使材料均匀熔融，实现完全塑化；第四加热器温度也控制在200℃～230℃，用来保持熔融材料温度稳定，经过预热、塑化、保温三个阶段，可保证材料熔融充分均匀，提高打印产品的质量。

移动座在驱动电机的牵引力下，通过滑块(减少摩擦)在导轨上滑动导向，从而带动移动座上的第二螺旋挤出机构上升(需要使用第一螺旋挤出机构时上升)或下降(需要使用第二螺旋挤出机构时下降)，实现平稳切换的目的。整套装置简单小巧、灵活轻便、切换迅速、节能省时。

设有第一、第二存储料斗，分别用于储存不同属性的打印材料，当打印复杂镂空结构时，易分离不同属性的打印材料。

本实用新型的工作过程：

1)打印复杂镂空形状的结构时，首先将主、辅材料分别放入第一存储料斗、第二存储料斗中；

2)若干加热器经打印头主体对打印材料进行逐步送料加热、熔融、保温；

3)将第二螺旋挤出机构置于打印区域上方，驱动电机驱动丝杆组件带动第二螺旋挤出机构快速下降，把辅助材料加热挤出，做辅助支撑；随后快速上升第二螺旋挤出机构，切换成第一螺旋挤出机构(第二螺旋挤出机构的最下端高于第一螺旋挤出机构的最下端)，将主材料加热挤出，完成产品打印。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双材料切换3D打印头装置，其特征在于，包括安装板、切换机构、第一螺旋挤出机构、第二螺旋挤出机构；所述第一螺旋挤出机构与安装板固定连接，第二螺旋挤出机构经切换机构与安装板滑动连接，且第一螺旋挤出机构、第二螺旋挤出机构平行布置；所述第一螺旋挤出机构、第二螺旋挤出机构均包括打印头主体、若干加热器、若干保温套；所述若干加热器沿打印头主体的长度方向分布，用于加热打印头主体；所述若干保温套设于打印头主体的外侧，用于保温打印头主体。

2.根据权利要求1所述的双材料切换3D打印头装置，其特征在于，所述双材料切换3D打印头装置还包括第一存储料斗、第二存储料斗；所述第一存储料斗设于第一螺旋挤出机构的顶部，用于存储第一螺旋挤出机构所需的打印材料；所述第二存储料斗设于第二螺旋挤出机构的顶部，用于存储第二螺旋挤出机构所需的打印材料。

3.根据权利要求1所述的双材料切换3D打印头装置，其特征在于，所述第一螺旋挤出机构或第二螺旋挤出机构的加热器设置为四个，分别为第一加热器、第二加热器、第三加热器、第四加热器；所述保温套设置为四个，每一保温套的长度方向上设有一开口，保温套经其开口卡合在打印头主体上。

4.根据权利要求1所述的双材料切换3D打印头装置，其特征在于，所述切换机构包括驱动模组、移动座；所述移动座与第二螺旋挤出机构可拆卸式连接；所述驱动模组沿平行于第二螺旋挤出机构的长度方向安装于安装板上，用于驱动移动座带动第二螺旋挤出机构相对于安装板运动。

5.根据权利要求4所述的双材料切换3D打印头装置，其特征在于，所述驱动模组包括至少一滑动导向组件、丝杆组件、驱动电机；所述滑动导向组件、丝杆组件均沿平行于第二螺旋挤出机构的长度方向布置于安装板上；所述驱动电机用于驱动丝杆组件带动移动座沿着滑动导向组件的导向方向运动。

6.根据权利要求5所述的双材料切换3D打印头装置，其特征在于，所述丝杆组件置于安装板的中部，丝杆组件与移动座的中部连接；所述滑动导向组件设置为两个，分别布置于丝杆组件的两侧，分别与移动座的两侧连接。

7.根据权利要求5所述的双材料切换3D打印头装置，其特征在于，所述滑动导向组件包括导轨、若干滑块；所述若干滑块与移动座可拆卸式连接，用于带动移动座经导轨滑动。

8.根据权利要求4所述的双材料切换3D打印头装置，其特征在于，所述双材料切换3D打印头装置还包括第一支座组件、第二支座；所述第一螺旋挤出机构经第一支座组件固定于安装板上；所述第二螺旋挤出机构经第二支座固定于移动座上。

9.根据权利要求8所述的双材料切换3D打印头装置，其特征在于，所述第一支座组件包括第一上支座、第一下支座；所述第一上支座、第一下支座安装在安装板上，分别用于固定第一螺旋挤出机构的打印头主体的两端。