CN216506777U - 喷嘴、3d打印机喷头以及打印机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及3D打印技术领域，尤其是一种喷嘴、3D打印机喷头以及打印机；一种喷嘴，包括流道和出丝口；流道设有多个，多个分段式连通结构的流道汇聚于一处且形成相互连通的连通区域；本申请的连通区域具有最优化的连通容量，设第一熔融态材料经由第一流道和出丝口挤出，第二熔融态材料经由第二流道和出丝口挤出；在打印中，先允许第一熔融态材料挤出，由于第一流道与第二流道之间形成有较小的连通区域，即仅会有较少的第一熔融态材料流经连通区域内，那么当停止第一熔融态材料挤出允许第二熔融态材料挤出时，仅会有少量残留在连通区域内的第一熔融态材料先被挤压出来，余料较少，无需打印辅助体即可完成突变材料打印，提升3D打印成型的效率。

Description

喷嘴、3D打印机喷头以及打印机

技术领域

本申请涉及3D打印技术领域，尤其是涉及一种喷嘴、3D打印机喷头以及打印机。

背景技术

熔融挤压成型技术，属于常见的3D打印技术之一，是指通过液化器将固态的3D打印耗材加热至熔融状态(不同耗材设置不同加热温度)，在将熔融状态的材料经喷头挤出，层层堆积打印成型，最后形成打印模型的技术。

当3D打印机实现双/多色打印或是实现不同性能材料的打印时，一般采用双/多丝材打印喷头打印；具体地，采用双/多丝材打印喷头进行打印时，首先利用传送机构使得双/多丝材传送至液化器内，然后在液化器内对双/多丝材加热熔融，最后熔融态材料进入通道经喷嘴挤出进行打印成型；然而，双/多丝材料切换时，存在余料较多的问题，影响了打印效果。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种喷嘴、3D打印机喷头以及打印机，以在一定程度上解决现有技术中当采用双/多丝材打印喷头进行打印，切换双/多丝材料时，存在余料较多的技术问题。

本申请提供了一种喷嘴，包括流道和与所述流道连通的出丝口；所述流道用于将熔融态材料导通至所述出丝口，以使所述熔融态材料能够通过所述出丝口挤出；

所述流道设置有多个，且多个所述流道均呈分段式连通结构；

多个所述流道的出料口汇聚于一处且形成有相互连通的连通区域；

所述连通区域与所述出丝口连通。

在上述技术方案中，进一步地，所述流道包括顺次连通的过渡连接流道、第一特征流道以及第二特征流道；

所述过渡连接流道呈圆柱体结构；

所述第一特征流道呈圆锥体结构；

所述第二特征流道呈圆柱体结构。

在上述技术方案中，进一步地，相邻所述第二特征流道的中心轴线之间的角度设置在10°-40°之间。

在上述技术方案中，进一步地，设所述出丝口的孔径为R，所述第二特征流道的孔径为r，所述R与所述r满足如下关系式：

在上述技术方案中，进一步地，所述连通区域的高度设置在0-2mm之间。

本申请还提供一种3D打印机喷头，包括顺次连通的传送机构、液化器以及上述的喷嘴；

所述液化器内设置有液化管路；

所述传送机构的数量、所述液化管路的数量以及所述流道的数量相同，且所述传送机构、所述液化管路以及所述流道分别一一对应设置。

在上述技术方案中，进一步地，所述传送机构包括抽拉组件以及辅助组件；

所述抽拉组件的出料口与所述辅助组件的入料口连通；

所述辅助组件的出料口与所述液化器的进料口连通。

在上述技术方案中，进一步地，每个所述液化管路上设置有分别设置有第一加热组件和温度传感器。

在上述技术方案中，进一步地，还包括第二加热组件，所述第二加热组件能够对每个所述液化管路加热。

本申请还提供一种打印机，包括上述的3D打印机喷头。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供一种喷嘴，包括流道和与所述流道连通的出丝口；所述流道用于将熔融态材料导通至所述出丝口，以使所述熔融态材料能够通过所述出丝口挤出，所述流道设置有多个，为方便说明，以两个流道为例进行阐述，两个流道分别为第一流道和第二流道，第一流道和第二流道可以用于导通不同颜色的熔融态材料或不同种类的熔融态材料。

具体地本申请提供的多个具有分段式连通结构的流道最终能够汇聚于一处且形成相互连通的连通区域；一方面，熔融态材料经过具有分段式连通结构的流道时，熔融态材料能够以可控速度抵达连通区域，方便于对熔融态材料的流量控制；另一方面，能够保证连通区域具有最优化的连通容量，进一步地，第一种熔融态材料经由第一流道和出丝口挤出，第二种熔融态材料经由第二流道和出丝口挤出；在打印过程中，先允许第一种熔融态材料挤出，由于第一流道与第二流道之间形成有较小的连通区域，即仅会有较少的第一种熔融态材料流经连通区域内，那么当停止第一种熔融态材料挤出而允许第二种熔融态材料挤出时，仅会有少量残留在连通区域内的第一种熔融态材料先被挤压出来，相比于现有技术中双/多丝材料切换时，存在余料较多的打印喷嘴，本申请切换双/多丝材料时，余料较少，节省了丝材，无需打印辅助体即可完成突变材料打印，节省打印时间，提升3D打印成型的效率。

本申请还提供一种3D打印机喷头，包括顺次连通的传送机构、液化器以及上述的喷嘴；所述液化器内设置有液化管路；所述传送机构的数量、所述液化管路的数量以及所述流道的数量相同，且所述传送机构、所述液化管路以及所述流道分别一一对应连通设置。

基于上述对喷嘴的分析可知，3D打印机喷头具有喷嘴的所有有益效果；除此之外，由于各传送机构通过液化管路对应的流道汇聚于一处，且流道的连通区域与出丝口连通，因此各种打印材料最终均由同一个出丝口流出，在不同材料交替的过程中，无需调整喷嘴的位置，打印成型精度高，时间短。

本申请还提供一种打印机，包括上述的3D打印机喷头。基于对3D打印机喷头的分析，所述打印机具有所有3D打印机喷头的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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的附图。

图1为本申请实施例一提供的喷嘴的结构示意图；

图2为本申请实施例一提供的喷嘴的剖视图；

图3为本申请实施例一提供的喷嘴中的出丝口的平面结构示意图；

图4为本申请实施例二提供的3D打印机喷头中的液化器和喷嘴的结构示意图；

图5为本申请实施例二提供的3D打印机喷头中的液化器和喷嘴的剖视图。

附图标记：

100-出丝口；101-第一流道；102-第二流道；103-连通区域；104-过渡连接流道；105-第一特征流道；106-第二特征流道；107-第一中轴线；108-第二中轴线；109-第一加热组件；110-温度传感器；111-套筒；112-液化管路；113-喷嘴。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。

基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。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申请中的具体含义。

实施例一

结合图1-图3，描述本申请提供的一种喷嘴。

一种喷嘴，包括流道和与所述流道连通的出丝口100；所述流道用于将熔融态材料导通至所述出丝口100，以使所述熔融态材料能够通过所述出丝口100导出，所述流道设置有多个，为方便说明，在该实施例中以两个流道为例进行阐述，两个流道分别为第一流道101和第二流道102，第一流道101和第二流道102可以用于导通不同颜色的熔融态材料或不同种类的熔融态材料。

第一流道101和第二流道102均呈分段式连通结构且第一流道101和第二流道102的出料口汇聚于一处，形成有相互连通的连通区域103，所述连通区域103与所述出丝口100连通；在实际的打印过程中，不同颜色或不同材料的熔融态材料能够分别通过第一流道101和第二流道102并可以顺次通过连通区域103从出丝口100挤出。

本申请提供的多个具有分段式连通结构的流道最终能够汇聚于一处且形成相互连通的连通区域103；一方面，熔融态材料经过具有分段式连通结构的流道时，熔融态材料能够缓慢抵达连通区域103，方便于对丝材的流量控制；另一方面，能够保证连通区域103具有最优化的连通容量，具体地，第一种熔融态材料经由第一流道101和出丝口100挤出，第二种熔融态材料经由第二流道102和出丝口100挤出；在实际的使用过程中，先允许第一种熔融态材料导通，由于第一流道101与第二流道102之间形成有较小的连通区域103，即仅会有较少的第一种熔融态材料流经连通区域103内，那么当停止第一种熔融态材料的挤出而允许第二种熔融态材料挤出时，仅会有少量残留在连通区域内的第一种熔融态材料先被挤压出来，相比于现有技术中双/多丝材料切换时，存在余料较多的打印喷嘴，本申请切换双/多丝材料时，余料较少，节省了丝材，无需打印辅助体即可完成突变材料打印，节省打印时间，提升3D打印成型的效率。

具体地，结合图2所示，所述第一流道101和第二流道102均包括顺次连通的过渡连接流道104、第一特征流道105以及第二特征流道106；其中过渡连接流道104用于与液化器(液化器能够对导入至流道内的丝材(丝材加热后即变成熔融态材料)进行加热，并根据温度需求，加热至熔融状态)进行连通；第二流道102内的第二特征流道106与第一流道101内的第二特征流道106最终会汇聚于一处且形成有互相连通的连通区域103。

进一步地，所述过渡连接流道104呈圆柱体结构；所述第一特征流道105呈圆锥体结构，也就是说从过渡连接流道104到第一特征流道105的该部分流道其孔径逐渐减小；所述第二特征流道106呈圆柱体结构；结合图2所示，第一流道101和第二流道102从整体上看是一种渐缩结构，并最终汇聚成连通区域103，此种分段式连通的且渐缩结构的流道能够进一步保证连通区域103的具有最优化的连通容量。

值得注意的是：上述给出的流道其可以看做是具有三段式的连通结构，但本申请不限于三段式的连通结构，四段式的连通结构、五段式的连通结构等均在本申请的保护范围之内。

具体地，相邻所述第二特征流道106的中心轴线(图2中第一中轴线107与第二中轴线108)之间的角度设置在10°-40°之间。

如下表格1示出了满足于且能够被实施的相邻所述第二特征流道106的中心轴线的相关角度参数：

表格1：

具体地，设所述出丝口100的孔径为R，所述第二特征流道106的孔径为r，所述R与所述r满足如下关系式：

如下表格2示出了满足于上述关系式且能够被实施的第二特征流道106的孔径与出丝口100的孔径的相关孔径参数：

表格2：

具体地，所述连通区域103的高度H设置在0-2mm之间。

综上，通过限定相邻第二特征流道106的中心轴线的角度，出丝口100的孔径，第二特征流道106的孔径；进而能够实现根据不同类别材料的性能参数，限制熔融态材料的流量，以兼容多类别性能参数的熔融态材料。

进一步地，根据上述参数，对于常见的直径1.75mm的打印耗材，当第二特征流道106的孔径设置为0.4mm，出丝口100的控制设置为0.4mm，相邻第二特征流道106的中心轴线的角度为25°±0.5°，连通区域103的高度为1mm时，喷嘴113的工作效率最高。

实施例二

结合图4和图5描述本申请提供的一种3D打印机喷头。

一种3D打印机喷头包括顺次连通的传送机构、液化器以及上述的喷嘴113；所述液化器内设置有液化管路112，所述液化管路112上设置有第一加热组件109，所述第一加热组件109能够将通过液化管路112的丝材加热至融融状态；所述传送机构的数量、所述液化管路112的数量以及所述流道的数量相同，且所述传送机构、所述液化管路以及所述流道分别一一对应设置，即每一个流道能够有与之对应的传送机构和液化管路112。

具体地，所述传送机构包括抽拉组件以及辅助组件(图中未示出抽拉组件和辅助组件)；所述抽拉组件的出料口与所述辅助组件的入料口连通；所述辅助组件的出料口与所述液化器的进料口连通。

具体地，所述辅助组件包括第一散热组件，进一步地，所述第一散热组件的出料端套设于液化管路的进料端；3D打印机喷头在使用过程中，首先传送机构中的抽拉组件将打印材料输送至第一散热组件中，打印材料沿第一散热组件进入液化器内对应的液化管路112中，液化管路112上的第一加热组件109对液化管路112进行加热，以使得位于液化管路112中的打印材料的温度达到熔融温度，从而使得打印材料在液化管路112中转化为熔融态材料并流入到喷嘴113中，熔融态材料经喷嘴113流出以进行打印成型。

基于实施例一中以第一流道101和第二流道102进行阐述，在实施例二中，传送机构设置有两个、液化器内的液化管路112设置有两个、液化管路112上可以分别设置有第一加热组件109(两个传送机构分别与两个液化管路对应，两个液化管路112又分别与第一流道101与第二流道102对应)，由于每个液化管路112都单独设置有第一加热组件109，因此可通过控制各第一加热组件109从而使得各液化管路112达到不同种打印材料的熔融温度，因此可采用不同的传送机构输送不同种类或者不同颜色的打印材料；由于两个传送机构分别通过两个液化管路112分别与第一流道101和第二流道102连通，且第一流道101和第二流道102汇聚于一处，形成的连通区域103的连通容量较小，即通过第一流道101和第二流道102在切换材料打印的过程中，余料较少，无需另行打印辅助体，节省打印时间，进一步提升3D打印成型的效率。

除此之外，由于各传送机构通过液化管路112对应的流道汇聚于一处，且流道的连通区域103与出丝口100连通，因此各种打印材料最终均由同一个出丝口100流出，在不同材料交替的过程中，无需调整喷嘴113的位置，打印成型精度高，时间短。与现有技术中通过多个不同的喷头交替打印不同打印材料的打印机相比，本申请提供的3D打印机喷头不存在为了打印材料的交替连贯性而调整多个喷头的操作，因此也无需在更换打印材料后对喷头进行校准，节约了校准所需的时间，打印成型时间缩短。

在该实施例中，所述抽拉组件包括壳体，在壳体内设置有丝材通道，壳体中还设置有驱动器和传送组件，将打印材料从丝材通道的入料口处送入丝材通道后，传送组件用于限制并带动打印材料移动，驱动器驱动传送组件带动打印材料沿丝材通道移动，以使得打印材料进入第一散热组件或者从第一散热组件中抽出。

具体地，传送组件(在图中并未示出)包括主动轮和压轮，主动轮与驱动器连接，驱动器驱动主动轮转动，压轮安装于丝材通道内，且压轮的轴心与主动轮的轴心平行。丝材位于主动轮与压轮之间形成的间隙中，驱动器驱动主动轮转动，主动轮带动打印丝材沿丝材通道移动，丝材带动压轮转动，压轮为丝材提供一定的夹紧力，使得在主动轮不转动时，主动轮与压轮共同夹紧丝材以限制打印丝材，在主动轮转动时，压轮转动，以使得丝材可沿丝材通道移动。当驱动器为电机时，主动轮套装于电机的输出轴上。

在该实施例中，所述第一散热组件包括第一散热管路；进一步地，所述第一散热管路的出料端套设于所述液化管路的进料端，且所述液化管路对应所述第一散热管路的出料端处内嵌有套筒111(套筒111对打印材料起到隔热的作用，并且能够矫正打印材料的路径)；更进一步地，第一散热管路的外围设置有第一散热片。第一散热片呈螺旋状设置于对应的第一散热管路的外壁上。当然，第一散热片也可为平板状、弧形板状或者环形板状，且在同一第一散热管路上沿轴向设置有多个第一散热片。在本实施例提供的3D打印机喷头中，第一散热片优选为平板状，在第一散热管路的外壁上间隔且均匀设置有多个第一散热片。

在该实施例中，为了便于控制液化管路112的温度，各液化管路112上均设置有温度传感器110。温度传感器110检测对应的液化管路112上的温度，当液化管路112的温度处于打印材料的熔融温度范围内后，保持液化管路112的温度在熔融温度范围内。

具体地，在进行打印过程中，先开启第一加热组件109，使得液化管路112的温度升高，温度传感器110检测液化管路112的温度，当液化管路112的温度到达打印材料的熔融温度范围内后，再开启抽拉组件，以将打印材料送入丝材通道，并使得打印材料进入液化管路112。

值得注意的是：上述过程阐述了两个液化管路112分别采用加热组件进行加热的情形；对于两个两个液化管路112采用同一个加热组件进行加热的情形也在本申请的保护范围之内，采用一个加热组件对各个液化管路112加热，节省了成本。

进一步地，第二散热组件包括设置散热风扇和散热风道，散热风扇可控制经风道向出丝口方向送风。

实施例三

本申请还提供一种打印机，包括机架、安装于机架上的上述的3D打印机喷头。

在实施例三中提供的打印机与实施例二中提供的3D打印机喷头相对于现有技术具有相同的有益效果，在此不做过多阐述。

具体地，3D打印机喷头通过移动机构(这里面的移动机构本领域人员都能够理解，在此不做过多解释说明)与机架连接，移动机构带动3D打印机喷头沿一定的轨迹在机架上移动，从而使得由3D打印机喷头挤出的打印材料沿一定轨迹堆叠并成型。

结合上述三个实施例，打印机的实际操作过程如下(为方便说明第一传送机构内具有第一抽拉组件以及一号第一散热组件，第二传送机构内具有第二抽拉组件以及二号第一散热组件；液化管路112设置有两个，分别为第一液化管路(第一液化管路上设置有一号第一加热组件)和第二液化管路(第二液化管路上设置有二号第一加热组件)；流道设置有两个且分别为第一流道101和第二流道102；具体地，第一传送机构、第一液化管路以及第一流道101为第一组；第二传送机构、第二液化管路以及第二流道102为第二组)：

在需使用第一种打印材料时：第一加热组件加热与第一个传送机构对应的第一液化管路，以使第一液化管路到达第一种打印材料的熔融温度，第一个传送机构中的第一抽拉组件将第一种打印材料送入连通的一号第一散热组件内，第一种打印材料经由一号第一散热组件进入第一液化管路中，第一种打印材料在第一液化管路中融化并通过第一流道101以及出丝口100从喷嘴的出料口流出。

在需使用第二种打印材料时，第一个传送机构的第一抽拉组件带动第一种打印材料反向移动，以将第一种打印材料抽回并停止继续向第一液化管路输送第一种打印材料，并降低一号第一加热组件温度。启动第二传送机构以及提升二号第一加热组件，以使得第二液化管路到达第二种打印材料的熔融温度，第二个传送机构中的第二抽拉组件将第二种打印材料送入连通的二号第一散热组件，第二种打印材料经由第二散热组件进入至第二液化管路，从而使得第二种打印材料在第二液化管路中融化并通过第二流道102以及出丝口100从喷头的出料口流出。

值得注意的是：在需将第一种打印材料更换为第二种打印材料进行打印时，首先，在第二种打印材料进入第二流道102的出料口之前的一段设定时间内，第一抽拉组件带动第一种打印材料反向移动，以将第一种打印材料抽回并停止继续向第一液化管路输送第一种打印材料，从而减轻流涎效应。同时，控制第一加热组件，降低为第一液化管路加热温度。然后二号第一加热组件加热第二液化管路，以使得第二液化管路到达第二种打印材料的熔融温度，第二抽拉组件将第二种打印材料送入第二散热组件，第二种打印材料经由第二散热组件进入第二液化管路内融化并从第二流道102的出料口流出。

由于在第一种打印材料经由第一流道101(具体为第一流道101的第二特征流道106内)并经由出丝口100挤出时，即使采用实施例一中的喷嘴113，也会存在有少许的第一种打印材料残留在连通区域内，因此在第二种打印材料经第二流道102进入连通区域时，会先将连通区域内的第一种打印材料挤出，应将该第一种打印材料刮掉，然后再继续进行第二种打印材料的打印工作。

进一步地，在3D打印机喷嘴113工作的过程中，移动机构带动3D打印机喷嘴113移动，从而使得经由3D打印机喷嘴113挤出的打印材料沿一定轨迹移动并堆叠以成型。

值得注意的是：上述实施例以每个所述液化管路112上均设置有分别第一加热组件109为例进行阐述的；其实，加热组件还可以设置有一个，即设置有一个第二加热组件，利用一个第二加热组件可以对每个所述液化管路112加热。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种喷嘴，包括流道和与所述流道连通的出丝口；所述流道用于将熔融态材料导通至所述出丝口，以使所述熔融态材料能够通过所述出丝口挤出，其特征在于，

所述流道设置有多个，且多个所述流道均呈分段式连通结构；

多个所述流道的出料口汇聚于一处且形成有相互连通的连通区域；

所述连通区域与所述出丝口连通。

2.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述流道包括顺次连通的过渡连接流道、第一特征流道以及第二特征流道；

所述过渡连接流道呈圆柱体结构；

所述第一特征流道呈圆锥体结构；

所述第二特征流道呈圆柱体结构。

3.根据权利要求2所述的喷嘴，其特征在于，相邻所述第二特征流道的中心轴线之间的角度设置在10°-40°之间。

4.根据权利要求2所述的喷嘴，其特征在于，设所述出丝口的孔径为R，所述第二特征流道的孔径为r，所述R与所述r满足如下关系式：

5.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述连通区域的高度设置在0-2mm之间。

6.一种3D打印机喷头，其特征在于，包括顺次连通的传送机构、液化器以及权利要求1-5中任意一项所述的喷嘴；

所述液化器内设置有液化管路；

所述传送机构的数量、所述液化管路的数量以及所述流道的数量相同，且所述传送机构、所述液化管路以及所述流道分别一一对应连通设置。

7.根据权利要求6所述的3D打印机喷头，其特征在于，所述传送机构包括抽拉组件以及辅助组件；

所述抽拉组件的出料口与所述辅助组件的入料口连通；

所述辅助组件的出料口与所述液化器的进料口连通。

8.根据权利要求6所述的3D打印机喷头，其特征在于，每个所述液化管路上设置有分别设置有第一加热组件和温度传感器。

9.根据权利要求6所述的3D打印机喷头，其特征在于，还包括第二加热组件，所述第二加热组件能够对每个所述液化管路加热。

10.一种打印机，其特征在于，包括权利要求6至9中任一项所述的3D打印机喷头。

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