JP2015039885A - プリントヘッドモジュールおよびそれを用いた3dプリント装置 - Google Patents

プリントヘッドモジュールおよびそれを用いた3dプリント装置 Download PDF

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Abstract

【課題】製造プロセスを簡易化して、生産コストをさらに下げることのできるプリントヘッドモジュールおよびそれを用いた3Dプリント装置を提供する。
【解決手段】3Dプリント装置は、ベースと、プリントヘッドモジュールとを含む。プリントヘッドモジュールは、前記ベースの上方に配置され、プリントヘッドと、少なくとも1つの材料スプールとを含む。プリントヘッドは、互いに組み立てられてプリントヘッドを形成し、全体としてプリントヘッドのノズルを定義する複数の組立部品を含む。各組立部品は、少なくとも1つの材料供給溝を含む。隣接する任意の2つの組立部品の材料供給溝は、互いに対応して配置され、合わせて少なくとも1つの材料供給路を形成する。各材料スプールは、材料供給路に接続され、少なくとも1つの流体材料を材料供給路に提供する。流体材料は、材料供給路を介して伝送され、ベースに分配される。
【選択図】図4

Description

本発明は、プリントヘッドモジュールおよびそれを用いたプリンタに関するものであり、特に、プリントヘッドモジュールおよびそれを用いた3Dプリント装置に関するものである。
コンピュータ支援製造(computer-aided manufacturing, CAM)の進歩に伴い、製造業者は、3D印刷の技術の発展により、設計のオリジナル概念を迅速に体現できるようになった。3D印刷技術は、事実上、一連のラピッドプロトタイピング(rapid prototyping, RP)技術の総称であり、基本原理は、ラピッドプロトタイピング機械を使用して、X‐Y平面上にスキャンした加工物の断面形状を形成し、Z座標で層厚を断続的に移動させて、最終的に3D物体を形成する積層製造である。3D印刷技術は、どの幾何形状にも応用可能であり、RP技術は、特に複雑な部品に対して優れた作品を生み出すため、労力と加工時間を大幅に節約することができる。3D印刷技術は、CADソフトウェアによって設計されたデジタル3Dモデルの物体を短時間でユーザーに提供して、モデルの幾何曲線を触ったり、実際に感じたりできるようにするだけでなく、部品の組み立て可能性や可能な機能の試験を行うこともできる。
しかしながら、上述したRP技術を利用する現在の3Dプリンタは、一体形成されたプリントヘッドを備えているため、クリーニングや交換に不便である。また、プリントヘッドの製造過程で欠陥が生じた場合、プリントヘッド全体が使用できなくなるため、3Dプリンタの製造コストが上がる。さらに、現在の3Dプリンタの大部分は、モノクロ印刷しか提供できない。つまり、3Dプリンタは、単色の3D物体しか製造することができない。色の変更が可能な3Dプリンタは、プリントヘッドを手動(manually)で交換して、中の構成材料を変更する必要がある。そのため、現在の3D印刷設備は、不便な上に労力がかかるため、3D物体の製造は、可変性や柔軟性に制限がある。
本発明は、複数の組立部品で組み立てられたプリントヘッドを有し、製造プロセスを簡易化して、生産コストをさらに下げることのできる3Dプリント装置を提供する。
本実施形態の3Dプリント装置は、ベースと、プリントヘッドモジュールとを含む。プリントヘッドモジュールは、前記ベースの上方に配置され、プリントヘッドと、少なくとも1つの材料スプールとを含む。プリントヘッドは、互いに組み立てられてプリントヘッドを形成し、全体としてプリントヘッドのノズルを定義する複数の組立部品を含む。各組立部品は、少なくとも1つの材料供給溝を含む。隣接する任意の2つの組立部品の材料供給溝は、互いに対応して配置され、これらを組み合わせて少なくとも1つの材料供給路を形成する。各材料スプールは、材料供給路に接続され、少なくとも1つの流体材料を材料供給路に提供する。流体材料は、材料供給路を介して伝送され、ベースに分配される。
1つの実施形態において、プリントヘッドモジュールは、少なくとも1つの流体材料を供給し、流体材料をベースに分配することができる。プリントヘッドモジュールは、複数の組立部品と、少なくとも1つの材料スプールとを含む。組立部品は、互いに組み立てられてプリントヘッドを形成し、全体としてプリントヘッドのノズルを定義する。各組立部品は、少なくとも1つの材料供給溝を含む。隣接する任意の2つの組立部品の材料供給溝は、互いに対応して配置され、これらを組み合わせて少なくとも1つの材料供給路を形成する。材料スプールは、材料供給路に接続され、少なくとも1つの流体材料を材料供給路にそれぞれ提供し、流体材料は、材料供給路を介して伝送され、ベースに分配される。
本実施形態のプリントヘッドは、同じ形状の複数の組立部品を組み立てることによって形成され、隣接する任意の2つの組立部品の接触面は、それぞれ、互いに対応する材料供給溝を有する。そのため、組立部品を組み立ててプリントヘッドを形成する時、隣接する任意の2つの組立部品の材料供給溝を組み合わせてプリントヘッドの材料供給路が形成される。したがって、本実施形態のプリントヘッドを形成する組立部品は、同じ型を使って大量に製造することができるため、大量生産に向いている。さらに、プリントヘッドは、複数の組立部品を組み立てることによって形成されるため、組み立てが容易で、クリーニング、交換、メンテナンスがしやすい。したがって、3Dプリント装置の製造効率が向上し、メンテナンスコストを下げることができる。
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。
本発明の1つの実施形態に係る3Dプリント装置の操作環境を示す概略図である。 本発明の1つの実施形態に係る3Dプリント装置の一部を示すブロック図である。 本発明の1つの実施形態に係る3Dプリント装置のいくつかの部材を省略した概略図である。 本発明の1つの実施形態に係るプリントヘッドおよびその組立部品を省略した概略的上面図である。 本発明の別の実施形態に係る別のプリントヘッドおよびその組立部品を省略した概略的上面図である。 本発明の別の実施形態に係る別のプリントヘッドおよびその組立部品を省略した概略的上面図である。 本発明の別の実施形態に係る別のプリントヘッドおよびその組立部品を省略した概略的上面図である。 本発明の別の実施形態に係る別のプリントヘッドおよびその組立部品を省略した概略的上面図である。 本発明の1つの実施形態に係る3Dプリント装置のプリントヘッドを省略した概略的断面図である。 本発明の1つの実施形態に係る3Dプリント装置のプリントヘッドの材料混合部材を省略した概略的上面図である。
理解すべきこととして、前記および他の詳細な説明、特徴および効果は、以下の図面と併せた実施形態を提供することによって、より包括的に説明することを意図する。以下の実施形態において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等の方向を示す用語は、単に添付の図面における方向を指すものである。そのため、方向性の用語は、説明のために用いるものであって、本発明を限定するものではない。また、以下の実施形態において、同一の、または類似する参照番号は、同一の、または類似する構成要素を示す。
図1は、本発明の1つの実施形態に係る3Dプリント装置の操作環境を示す概略図である。図2は、本発明の1つの実施形態に係る3Dプリント装置の一部を示すブロック図である。図3は、本発明の1つの実施形態に係る3Dプリント装置のいくつかの部材を省略した概略図である。図1〜図3を参照すると、本実施形態において、3Dプリント装置100は、デジタル3Dモデルに基づいて3D物体を印刷するのに適している。3Dプリント装置100は、処理ユニット110と、プリントヘッドモジュール105と、ベース130とを含む。プリントヘッドモジュール105は、プリントヘッド120と、少なくとも1つの材料スプール140とを含む。処理ユニット110は、プリントヘッド120および加熱ユニット150にそれぞれ結合され、これらを制御する。本実施形態において、処理ユニット110は、デジタル3Dモデルを読み取るよう構成される。デジタル3Dモデルは、例えば、CADまたはアニメーションモデリングソフトウェアを用いて、コンピュータホスト200により作成されたデジタル3D画像ファイルである。
さらに、ベース130は、プリントヘッド120によって分配された流体材料を支持する支持面132を有する。プリントヘッド120は、ベース130の上方に配置され、処理ユニット110によって制御されることによって、流体材料を層毎に支持面132に分配し、複数の材料層を形成する。材料層は、互いに積層されて、3D物体10を形成する。材料スプール140は、プリントヘッド120に結合される。本実施形態において、少なくとも1つの材料スプール140を使用して、プリントヘッド120の少なくとも1つの材料供給路に少なくとも1つの流体材料をそれぞれ提供する。さらに詳しく説明すると、流体材料は、ステレオリソグラフィー(stereolithography)、熱溶解樹脂積層法(fused filament fabrication, FFF)、溶融押出モデリング(melted and extrusion modeling, MEM)および電子ビームモデリング(electron beam modeling)等の製造方法に適した材料によって形成される。例えば、FFF法は、プリントヘッド120の加熱ユニットを使用して、固体材料のスプールを加熱し、固体材料のスプールを溶融状態の流体材料に溶解する方法である。そして、プリントヘッド120がプリントヘッド120の材料供給路を介して流体材料を伝送し、流体材料をベースに分配することによって、複数の材料層を形成する。その後、例えば、硬化乾燥プロセスを行って、3D物体10を形成する。
図4〜図8は、異なる実施形態に係る異なるプリントヘッドおよびその組立部品を省略した概略的上面図である。さらに詳しく説明すると、図4〜図8に示すように、プリントヘッド120は、複数の組立部品122を含み、これらを互いに組み立てることによってプリントヘッド120が形成される。注意すべきこととして、図4〜図8のそれぞれの左側は、異なる実施形態に係るプリントヘッド120を形成するのに必要な組立部品122のうちの1つを示し、図4〜図8のそれぞれの右側は、左側に示した組立部品122を組み立てることによって得られるプリントヘッド120を示す。また、図4〜図8において、同一の、または類似する構成要素には、同じ参照番号を用いる。
さらに、各組立部品122は、少なくとも1つの材料供給溝122aを含む。さらに詳しく説明すると、各組立部品122は、少なくとも1つの接触面122bを含み、隣接する組立部品122の接触面122bに接触して、組み立てられる。各材料供給溝122aは、対応する組立部品122の接触面122bに設置され、隣接する任意の2つの組立部品122の材料供給溝122aは、互いに対応して配置される。そのため、組立部品122を互いに組み立ててプリントヘッド120を形成する時、図4〜図8のそれぞれの右側に示すように、隣接する任意の2つの組立部品122の材料供給溝122aを組み合わせて、材料供給路126が形成される。
さらに詳しく説明すると、各組立部品122は、図4および図5に示すように、接触面122bが1つのみでもよく、あるいは、図6および図7に示すように、接触面122bが複数あってもよい。各接触面122bは、図4および図6〜図8に示すように、材料供給路126が1つのみであってもよい。もちろん、各接触面122bは、図5に示すように、材料供給路126が複数あってもよい。材料供給溝122aの数は、Nとする。各接触面122bの上に材料供給溝122aが1つしかない状況では、各組立部品122の隣接する2つの接触面122b間の角度は、360/N度である。例えば、図7において、組立部品122の各接触面122bは、材料供給溝122aが1つしかなく、材料供給路126の数は、4である。したがって、図7における各組立部品122の隣接する2つの接触面122b間の角度は、90度である(すなわち、360/4=90)。しかしながら、組立部品122が各接触面122bの上に複数の材料供給溝122aを有する場合、隣接する2つの接触面122b間の角度と材料供給溝126の数の関係は、上記に限定されない。
また、各接触面122bは、さらに、少なくとも1つの係合部122cを含んでもよく、隣接する任意の2つの組立部品122は、対応して配置された係合部122cによって互いに係合される。例えば、隣接する任意の2つの組立部品122の対応する接触面122bは、図4および図8に示すように、それぞれ、互いに構造的に合致する係合凸部および係合凹部を有し、係合凸部と係合凹部の係合により隣接する任意の2つの組立部品122を組み立てて、プリントヘッド120を形成する。その後、分配プロセスにより隣接する任意の2つの組立部品122間に粘着性ゲルを充填し、例えば、硬化プロセスにより粘着性ゲルを硬化して、隣接する2つの組立部品122間の結合を固定する。
図9は、本発明の1つの実施形態に係る3Dプリント装置のプリントヘッドを省略した概略的断面図である。図3および図9を参照すると、本実施形態において、組立部品122は、互いに組み立てられてプリントヘッド120を形成し、全体としてプリントヘッド120のノズル124を定義する。材料スプール140は、プリントヘッド120の材料供給路126に接続される。材料スプール140は、熱溶融材料で構成された固体材料スプールであってもよい。固体材料スプールは、例えば、プリントヘッド120の加熱ユニットによって加熱され、熱溶融材料が溶融されて流体材料になり、プリントヘッド120の材料供給路126に供給される。本実施形態において、熱溶融材料は、例えば、ポリ乳酸(polylactic acid, PLA)またはアクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン(acrylonitrile butadiene styrene, ABS)等の熱溶融ポリマー材料であってもよい。さらに詳しく説明すると、加熱ユニットを使用してプリントヘッド120を加熱し、プリントヘッド120の材料供給路の温度を熱溶融材料の融点よりも高くなるよう増加させることにより、熱溶融材料が溶融されて流体材料になる。そして、図9に示すように、プリントヘッド120が材料供給路126を介して流体材料をノズル124に伝送して、図3に示すように、流体材料をベース130上に分配する。
このような配置により、本実施形態のプリントヘッド120は、同じ形状の組立部品122を組み立てることによって形成され、隣接する任意の2つの組立部品122の接触面122bは、それぞれ、互いに対応する材料供給溝122aを有する。そのため、組立部品122を組み立ててプリントヘッド120を形成する時、隣接する任意の2つの組立部品122の材料供給溝122aを組み合わせて、材料供給路126が形成される。したがって、本実施形態のプリントヘッド120を形成する組立部品122は、同じ型を使って大量に製造することが可能であり、これらの組立部品122を組み立てて複数のプリントヘッド120が形成されるため、大量生産に向いている。さらに、プリントヘッド120は、複数の組立部品122を組み立てることによって形成されるため、組み立てが容易で、クリーニング、交換、メンテナンスがしやすい。
一般的に、材料スプール140の数がプリントヘッド120の材料供給路126の数に対応することにより、色や材質等の異なる特性を有する流体材料をそれぞれ異なる材料供給路126に提供することができる。処理ユニット110は、デジタル3Dモデルの特性パラメータに基づいて、対応する流体材料を選択し、ベース130の支持面132に選択した流体材料を分配して3D物体10を形成するようプリントヘッド120を制御する。例えば、材料供給路126は、それぞれ、複数の材料スプール140に接続され、材料スプール140によって提供される流体材料の色は、互いに異なり(例えば、流体材料の色は、赤、黄、青および白)、デジタル3Dモデルの色特性パラメータは、赤である。処理ユニット110は、デジタル3Dモデルの色特性パラメータを読み取り、それに従って赤い流体材料を選択した後、赤い流体材料を支持面112に塗布して、赤い3D物体10を形成する。また、3Dプリント装置100は、3D物体10の形成中に、デジタル3Dモデルの色特性パラメータに基づいて、選択した流体材料を切り替えることにより、プリントヘッド120が異なる色の流体材料を塗布し、異なる色の3D物体10を形成することができる。
注意すべきこととして、図4に示すように、プリントヘッド120に材料供給路12が1つしかなくても、3Dプリント装置100は、複数の材料スプール140を備えることができるため、例えば、複数の材料スプール140が異なる色を有する複数の流体材料をそれぞれ提供することができる。したがって、処理ユニット110は、デジタル3Dモデルの色特性パラメータに基づいて、流体材料のうちの1つを選択し、選択された流体材料に対応する材料スプール140をプリントヘッド120の材料供給路126と接続した後、プリントヘッド120を制御して、そこに接続された流体材料をベース130の支持面132に塗布し、3D物体10を形成することができる。
図10は、本発明の1つの実施形態に係る3Dプリント装置のプリントヘッドの材料混合部材を省略した概略的上面図である。図9および図10を参照すると、本実施形態において、3Dプリント装置100は、複数の材料供給路126と、それらに対応する複数の材料スプール140とを含んでもよい。材料スプール140は、それぞれ、異なる特性を有する複数の流体材料を提供する。例えば、材料スプール140によって提供された流体材料は、異なる色特性を有し、処理ユニット110は、デジタル3Dモデルの色特性パラメータに基づいて、異なる材料スプール140を同時に選択し、そこから提供された流体材料をベース130の支持面132に塗布する。つまり、本実施形態において、処理ユニット110は、デジタル3Dモデルの色特性パラメータに基づいて、異なる特性を有する複数の材料スプール140を同時に選択し、選択された材料スプール140を対応する材料供給路126にそれぞれ提供する。選択された材料スプール140によって提供された異なる特性を有する流体材料は、その後、対応する材料供給路126を介してプリントヘッド120のノズル124にそれぞれ伝送される。
さらに詳しく説明すると、各材料供給路126は、延伸部126aと、湾曲部126bとを含む、例えば、延伸部126aは、それぞれ、ベースの支持面(例えば、図3に示すベース130の支持面132)の法線方向に沿って延伸し、湾曲部126bは、対応する延伸部126aにそれぞれ接続され、図9に示すように、ノズル124に収束する。このようにして、材料供給路126は、ノズル124に収束し、材料供給路126の接合点でノズル124に連通する材料混合室128を定義する。そのため、対応する材料供給路126を介して、異なる特性を有する選択された流体材料を材料混合室128に集めて適切に混合した後、ノズル124を介して、均一に混合された流体材料をベース130に分配することができる。さらに、本実施形態において、材料混合室128は、図10に示すように、各流体材料の流路に分配された複数の材料混合部材128aを含み、ノズル124に向かって各流体材料の流動方向を変更して、各流体材料が異なる特性を有する別の流体材料と混合されるよう強制してもよい。その後、均一に混合された流体材料は、ノズル124を介して押し出され、ベース130に分配される。ここで、説明すべきこととして、本実施形態において、材料混合部材128aは、例えば、複数のリブ、バンプまたは攪拌翼(stirring blade)等であってもよい。材料混合部材128aは、放射状または螺旋状に配置することができる。しかしながら、本発明は、本実施形態の材料混合部材128aの形状および配置を限定する意図はない。
例えば、本実施形態において、3Dプリント装置100は、複数の材料スプール140を含み、材料スプール140によって提供された流体材料の色は、例えば、赤、黄、青および白であってもよく、デジタル3Dモデルの色特性パラメータは、例えば、緑である。処理ユニット110は、デジタル3Dモデルの色特性パラメータを読み出し、それに基づいて黄色と青の流体材料を選択した後、黄色と青の流体材料を対応する材料供給路126に接続する。これにより、黄色の流体材料と青の流体材料は、それぞれ、対応する材料供給路126を介して材料混合室128に集まる。そして、材料混合室128内の成分、例えば、材料混合部材128aを使用して、黄色と青の流体材料を適切に混合し、緑の流体材料を得る。その後、ノズル124を介して均一に混合された緑の流体材料をベース130に塗布し、緑の3D物体10を形成する。本実施形態において、処理ユニット110は、さらに、デジタル3Dモデルの色特性パラメータに基づいて、異なる色を有する流体材料の混合率を制御し、デジタル3Dモデルにより近い色を取得することによって、より本物に近い3D物体10を製造することができる。また、3Dプリント装置100は、3D物体10の形成中に、デジタル3Dモデルに基づいて、選択した流体材料を切り替えて、異なる色を有する流体材料を混合することにより、プリントヘッド120が異なる色の流体材料を塗布し、様々な色の3D物体10を形成することができる。
本実施形態のプリントヘッドは、複数の組立部品を組み立てることによって形成され、隣接する任意の2つの組立部品の接触面は、それぞれ、互いに対応する材料供給溝を有する。そのため、組立部品を組み立ててプリントヘッドを形成する時、隣接する任意の2つの組立部品の材料供給溝を組み合わせてプリントヘッドの材料供給路が形成される。したがって、本実施形態のプリントヘッドを形成する組立部品は、同じ型を使用して大量に製造できるため、大量生産に向いている。さらに、プリントヘッドは、複数の組立部品を組み立てることによって形成されるため、組み立てが容易で、クリーニング、交換、メンテナンスがしやすく、メンテナンスコストを下げることができる。
さらに、3Dプリント装置は、複数の材料スプールと、それらに対応する複数の材料供給路とを含む。例えば、処理ユニットは、デジタル3Dモデルの特性パラメータに対応する材料スプールによって提供された流体材料の特性に基づいて、流体材料のうちの1つを選択し、選択された材料スプールを材料供給路に接続した後、プリントヘッドは、選択された材料スプールによって提供された流体材料を押し出して、ベースに分配する。そのため、本発明の3Dプリント装置は、デジタル3Dモデルの特性パラメータに対応する特性を有する流体材料を選択し、デジタル3Dモデルにより近い3D物体を製造することができる。
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
10 3D物体
100 3Dプリント装置
105 プリントヘッドモジュール
110 処理ユニット
120 プリントヘッド
122 組立部品
122a 材料供給溝
122b 接触面
122c 係合部
124 ノズル
126 材料供給路
126a 延伸部
126b 湾曲部
128 材料混合室
128a 材料混合部材
130 ベース
132 支持面
140 材料スプール
150 加熱ユニット
200 コンピュータホスト

Claims (20)

  1. ベースと、
    前記ベースの上方に配置されたプリントヘッドモジュールと
    を含み、前記プリントヘッドモジュールが、
    プリントヘッドと、
    少なくとも1つの材料スプールと
    を含み、前記プリントヘッドが、互いに組み立てられて前記プリントヘッドを形成し、全体として前記プリントヘッドのノズルを定義する複数の組立部品を含み、前記複数の組立部品の各々が、少なくとも1つの材料供給溝を含み、隣接する任意の2つの組立部品の前記材料供給溝が、互いに対応して配置され、これらを組み合わせて少なくとも1つの材料供給路を形成し、
    前記少なくとも1つの材料スプールが、前記材料供給路に接続され、少なくとも1つの流体材料を前記少なくとも1つの材料供給路にそれぞれ提供し、前記流体材料が、前記材料供給路を介して伝送され、前記ベースに分配される3Dプリント装置。
  2. 前記複数の組立部品の各々が、少なくとも1つの接触面を含み、前記隣接する組立部品の前記接触面と組み立てられるよう構成され、前記材料供給溝の各々が、対応する組立部品の前記接触面に設置された請求項1に記載の3Dプリント装置。
  3. 前記接触面の各々の前記少なくとも1つの材料供給溝の数が、複数である請求項2に記載の3Dプリント装置。
  4. 前記接触面の各々の前記少なくとも1つの材料供給溝の数が、1つであり、前記プリントヘッドの前記少なくとも1つの材料供給路の数が、Nであり、前記複数の組立部品の各々の前記接触面間の角度が、360/Nである請求項2に記載の3Dプリント装置。
  5. 前記接触面の各々が、少なくとも1つの係合部を含み、隣接する任意の2つの組立部品が、対応して配置された前記係合部によって互いに係合された請求項2から4の何れか1項に記載の3Dプリント装置。
  6. 前記少なくとも1つの材料供給溝の数および前記少なくとも1つの材料スプールの数が、いずれも複数であり、前記材料スプールが、それぞれ複数の流体材料を提供し、前記流体材料が、それぞれ互いに異なる複数の特性を有する請求項1から5の何れか1項に記載の3Dプリント装置。
  7. 前記複数の特性が、色を含む請求項6に記載の3Dプリント装置。
  8. 前記材料供給路の各々が、延伸部と、湾曲部とを含み、前記延伸部が、それぞれ前記ベースの支地面の法線方向に沿って延伸し、前記湾曲部が、それぞれ対応する延伸部と接続され、前記ノズルに収束する請求項6または7に記載の3Dプリント装置。
  9. 前記材料供給路が、前記ノズルに収束して、前記材料供給路の接合点で前記ノズルと連通する材料混合室を定義し、前記材料供給路内の前記流体材料が、それぞれ前記材料混合室に伝送されて、対応する材料供給路を介して混合される請求項6から8の何れか1項に記載の3Dプリント装置。
  10. 前記材料混合室が、前記流体材料を通過させて混合する複数の材料混合部材を含む請求項9に記載の3Dプリント装置。
  11. ベースに分配される少なくとも1つの流体材料を供給することができ、
    複数の組立部品と、
    少なくとも1つの材料スプールと
    を含み、前記複数の組立部品が、互いに組み立てられてプリントヘッドを形成し、全体として前記プリントヘッドのノズルを定義し、前記複数の組立部品の各々が、少なくとも1つの材料供給溝を含み、隣接する任意の2つの組立部品の前記材料供給溝が、互いに対応して配置され、これらを組み合わせて少なくとも1つの材料供給路を形成し、
    前記少なくとも1つの材料スプールが、前記材料供給路に接続され、前記流体材料を前記少なくとも1つの材料供給路にそれぞれ提供し、前記流体材料が、前記材料供給路を介して伝送され、前記ベースに分配されるプリントヘッドモジュール。
  12. 前記複数の組立部品の各々が、少なくとも1つの接触面を含み、前記隣接する組立部品の前記接触面と組み立てられるよう構成され、前記材料供給溝の各々が、前記対応する組立部品の前記接触面に設置された請求項11に記載のプリントヘッドモジュール。
  13. 前記接触面の各々の前記少なくとも1つの材料供給溝の数が、複数である請求項12に記載のプリントヘッドモジュール。
  14. 前記接触面の各々の前記少なくとも1つの材料供給溝の数が、1つであり、前記プリントヘッドの前記少なくとも1つの材料供給路の数が、Nであり、前記複数の組立部品の各々の前記接触面間の角度が、360/Nである請求項12に記載のプリントヘッドモジュール。
  15. 前記接触面の各々が、少なくとも1つの係合部を含み、隣接する任意の2つの組立部品が、対応して配置された前記係合部によって互いに係合された請求項12から14の何れか1項に記載のプリントヘッドモジュール。
  16. 前記少なくとも1つの材料供給溝の数および前記少なくとも1つの材料スプールの数が、いずれも複数であり、前記材料スプールが、それぞれ複数の流体材料を提供し、前記流体材料が、それぞれ互いに異なる複数の特性を有する請求項11から15の何れか1項に記載のプリントヘッドモジュール。
  17. 前記複数の特性が、色を含む請求項16に記載のプリントヘッドモジュール。
  18. 前記材料供給路の各々が、延伸部と、湾曲部とを含み、前記延伸部が、それぞれ前記ベースの支地面の法線方向に沿って延伸し、前記湾曲部が、それぞれ対応する延伸部と接続され、前記ノズルに収束する請求項16または17に記載のプリントヘッドモジュール。
  19. 前記材料供給路が、前記ノズルに収束して、前記材料供給路の接合点で前記ノズルと連通する材料混合室を定義し、前記材料供給路内の前記流体材料が、それぞれ前記材料混合室に伝送されて、対応する材料供給路を介して混合される請求項16から18の何れか1項に記載のプリントヘッドモジュール。
  20. 前記材料混合室が、前記流体材料を通過させて混合する複数の材料混合部材を含む請求項19に記載のプリントヘッドモジュール。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11097492B2 (en) * 2015-03-02 2021-08-24 G6 Materials Corp. Thermoplastic composites comprising water-soluble PEO graft polymers useful for 3-dimensional additive manufacturing
WO2016171598A1 (en) * 2015-04-22 2016-10-27 Magicfirm Europe Ab A three-dimensional imaging apparatus for modeling a colored three-dimensional object
CN106273490A (zh) * 2016-08-19 2017-01-04 施派智能科技发展(上海)有限公司 一种双进丝3d打印机喷头
CN106079455A (zh) * 2016-08-19 2016-11-09 施派智能科技发展(上海)有限公司 四进丝3d打印机专用喷头
CN106273502A (zh) * 2016-09-14 2017-01-04 王洪军 双喷头fdm3d打印机远程送料装置
CA3039851A1 (en) 2016-10-21 2018-04-26 Mosaic Manufacturing Ltd. Joiners, methods of joining, and related systems for additive manufacturing
US11518095B2 (en) 2018-05-07 2022-12-06 Signify Holding B.V. Color mixing nozzle
KR20220123515A (ko) * 2020-01-02 2022-09-07 나인티 랩스 아게 세장 섬유 토우를 적용하기 위한 장치 및 방법
WO2021176395A1 (en) * 2020-03-04 2021-09-10 9T Labs Ag Apparatus and method for depositing an elongate fiber tow

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002500966A (ja) * 1998-01-26 2002-01-15 ストラタシス・インコーポレイテッド フィラメント供給スプールモニタリングを備えたラピッドプロトタイプシステム
JP2004504177A (ja) * 2000-07-13 2004-02-12 ストラタシス・インコーポレイテッド フィラメントカセットおよび装填システム

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2578492A (en) * 1951-03-22 1951-12-11 Essex Wire Corp Twelve cavity grommet mold
DE2338458A1 (de) * 1973-07-28 1975-02-06 Karl Hehl Mehrfachduese einer spritzgiessmaschine
US5121329A (en) * 1989-10-30 1992-06-09 Stratasys, Inc. Apparatus and method for creating three-dimensional objects
CA2244511C (en) * 1998-07-29 2008-12-23 Jobst Ulrich Gellert Method of making injection molding cooled thread split inserts
US6129872A (en) * 1998-08-29 2000-10-10 Jang; Justin Process and apparatus for creating a colorful three-dimensional object
US6444159B2 (en) * 1999-05-04 2002-09-03 Sidel, Inc. Blow mold shell and shell assembly
US6454972B1 (en) * 1999-11-24 2002-09-24 Sandia Corporation Solid freeform fabrication using chemically reactive suspensions
US7234930B2 (en) * 2004-06-14 2007-06-26 Husky Injection Molding Systems Ltd. Cooling circuit for cooling neck ring of preforms
US7207796B2 (en) * 2004-07-01 2007-04-24 Husky Injection Moldiing Systems Ltd. Hot runner coinjection nozzle with thermally separated melt channels
DE102006004928A1 (de) * 2006-02-01 2007-08-16 Mht Mold & Hotrunner Technology Ag Verbesserte Halsbackenkühlung
WO2008077850A2 (en) * 2006-12-21 2008-07-03 Agfa Graphics Nv 3d-inkjet printing methods
CN101513766A (zh) * 2008-02-22 2009-08-26 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 模具装置及使用该模具装置的成型方法
GB0816308D0 (en) * 2008-09-05 2008-10-15 Mtt Technologies Ltd Optical module
US20100327479A1 (en) * 2009-06-23 2010-12-30 Stratasys, Inc. Consumable materials having customized characteristics
EP2501535B1 (en) * 2009-11-19 2017-11-15 Stratasys, Inc. Encoded consumable filaments for use in additive manufacturing systems
US8845321B2 (en) * 2012-03-01 2014-09-30 Mold-Masters (2007) Limited Split thread insert
WO2014039825A2 (en) * 2012-09-07 2014-03-13 Makerbot Industries, Llc Color switching for three-dimensional printing
US20140183792A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 Ming C. Leu Method and apparatus for freeze-form extrusion fabrication of functionally gradient composite parts
US9643362B2 (en) * 2013-03-15 2017-05-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Full color three-dimensional object fabrication
US20150056317A1 (en) * 2013-08-23 2015-02-26 Xyzprinting, Inc. Three-dimensional printing apparatus
US9669586B2 (en) * 2013-10-01 2017-06-06 Autodesk, Inc. Material dispensing system
US10086564B2 (en) * 2013-10-04 2018-10-02 Stratsys, Inc. Additive manufacturing process with dynamic heat flow control
US9339975B2 (en) * 2013-12-31 2016-05-17 Nike, Inc. 3D printer with native spherical control
US20150183161A1 (en) * 2013-12-31 2015-07-02 Nike, Inc. 3d print head
US9573024B2 (en) * 2013-12-31 2017-02-21 Nike, Inc. 3D printed golf ball core
US10005126B2 (en) * 2014-03-19 2018-06-26 Autodesk, Inc. Systems and methods for improved 3D printing

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002500966A (ja) * 1998-01-26 2002-01-15 ストラタシス・インコーポレイテッド フィラメント供給スプールモニタリングを備えたラピッドプロトタイプシステム
JP2004504177A (ja) * 2000-07-13 2004-02-12 ストラタシス・インコーポレイテッド フィラメントカセットおよび装填システム

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