NL2016026B1

NL2016026B1 - Printhead for a 3D printing device, printing device, and method for 3D printing.

Info

Publication number: NL2016026B1
Application number: NL2016026A
Authority: NL
Inventors: Herman Weggen Martin
Original assignee: Equitec Holding B V
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2017-07-05
Also published as: WO2017111577A1

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een printkop voor een 3Dprintapparaat, voor het daarmee printen van een driedimensionaal object, omvattende een basisdeel met een aansluitelement voor aansluiting van het basisdeel op een aanvoerbron van printbaar materiaal, een spuitmonddeel met een spuitmond die het printbaar materiaal afgeeft voor het printen van het object, koppelmiddelen die het spuitmonddeel en het basisdeel zodanig onderling koppelen dat het spuitmonddeel in een bewegingsrichting beweegbaar is ten opzichte van het basisdeel, waarbij de printkop is ingericht voor het via het basisdeel naar het spuitmonddeel toevoeren van het, te printen, printbaar materiaal, waarbij de printkop waarneemmiddelen omvat die bij toepassing een beweging van het spuitmonddeel, in de bewegingsrichting, ten opzichte van het basisdeel waarnemen als gevolg van een door het te printen printbaar materiaal in de bewegingsrichting op het spuitmonddeel uitgeoefende kracht, en een signaal dat aan de genoemde beweging gerelateerd is genereren.The invention relates to a printhead for a 3D printing apparatus, for printing a three-dimensional object therewith, comprising a base part with a connecting element for connecting the base part to a source of printable material, a nozzle part with a nozzle delivering the printable material for the printing of the object, coupling means mutually coupling the nozzle part and the base part such that the nozzle part is movable in a direction of movement relative to the base part, wherein the print head is adapted to supply the printable, printable via the base part to the nozzle part material, wherein the printhead comprises detecting means which when applied detect a movement of the nozzle part, in the direction of movement, relative to the base part as a result of a force exerted on the nozzle part in the direction of movement by the printable material to be printed, and a signal which is applied to the said bew generating is related.

Description

Korte aanduiding: Printkop voor een 3D-printapparaat, printapparaat, en werkwijze voor het 3D-printen.Short indication: Print head for a 3D printing device, printing device, and method for 3D printing.

BeschrijvingDescription

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een printkop voor een 3D-printapparaat, waarbij de printkop bij toepassing van het 3D-printapparaat een printbaar materiaal afgeeft voor het daarmee printen van een driedimensionaal object.The present invention relates to a printhead for a 3D printing device, wherein the printhead, when using the 3D printing device, delivers a printable material for printing a three-dimensional object therewith.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een 3D-printapparaat omvattende een dergelijke printkop en op een werkwijze voor het met een dergelijk 3D-printapparaat printen van een driedimensionaal object. CN104669623 openbaart een 3D-printkop waarbij een spuitmonddeel met een spuitmond is voorzien met daarin een ruimte waarin een filament, bestaande uit een draadvormig vast materiaal, wordt toegevoerd, en gesmolten. Met een druksensor wordt een vloeistofdruk van het gesmolten materiaal gemeten. Met een signaal van deze sensor wordt de aanvoersnelheid van het filament gestuurd. De genoemde bekende printkop heeft diverse nadelen. De druk wordt gemeten op het heetste gedeelte van de printkop, waardoor ongewenste invloed van temperatuur op de meting aan de orde is. Als de schematisch getoonde oplossing volgens CN 104669623 praktisch zou worden uitgevoerd zou de constructie met de druksensor bijzonder lastig te realiseren zijn. In de praktijk ligt de diameter van het filament in de orde van enkele millimeters. Er is daardoor nagenoeg geen ruimte om de druk goed te kunnen meten. Verder kan er niet dichtbij de uitstroomopening worden gemeten, of is dit althans zeer ongewenst, omdat door het daar aansluiten van een component een pad ontstaat voor warmte om weg te lekken. Verder is de meting onnauwkeurig omdat de toestand van het materiaal in het spuitmonddeel niet constant is. Terwijl het materiaal door het spuitmonddeel stroomt, gaat het van vaste toestand over in vloeibare toestand. Dit proces is bovendien afhankelijk van het op dat moment gebruikte materiaal. Er wordt dus een druk gemeten op een positie waar geen stabiele situatie heerst. Dit maakt de meting niet alleen onnauwkeurig, maar tevens onbetrouwbaar. US2015/0097308 openbaart een 3D-printkop waarbij een spuitmonddeel is voorzien met daarin een smeltbuis waarin als filament toegevoerd te printen materiaal wordt gesmolten. Met een sensor wordt een vloeistofdruk van het gesmolten materiaal gemeten. Met een signaal van deze sensor wordt de aanvoersnelheid van het filament gestuurd. De sensor is een rekstrook die materiaalexpansie van de smeltbuis meet. Deze genoemde bekende printkop heeft eveneens diverse nadelen. De druk wordt gemeten op het heetste gedeelte van de printkop, waardoor ongewenste invloed van temperatuur op de meting aan de orde is. Verder is de meting onnauwkeurig omdat de toestand van het materiaal in het spuitmonddeel niet constant is. Terwijl het materiaal door het spuitmonddeel stroomt, gaat het van vaste toestand over in vloeibare toestand. Dit proces is bovendien afhankelijk van het op dat moment gebruikte materiaal. Er wordt dus een druk gemeten op een positie waar geen stabiele situatie heerst. Dit maakt de meting niet alleen onnauwkeurig, maar tevens onbetrouwbaar. De meting is verder onbetrouwbaar doordat de druk op indirecte wijze via een materiaalexpansiemeting, ofwel rekmeting, van materiaal van de smeltbuis zelf wordt bepaald. De printkop is hierdoor ook kostbaar, aangezien er hoge eisen dienen te worden gesteld aan het materiaal en geometrie van de smeltbuis.The invention also relates to a 3D printing device comprising such a printhead and to a method for printing a three-dimensional object with such a 3D printing device. CN104669623 discloses a 3D print head in which a nozzle part with a nozzle is provided with a space therein in which a filament consisting of a filamentary solid material is supplied and melted. A liquid pressure of the molten material is measured with a pressure sensor. The supply speed of the filament is controlled with a signal from this sensor. The aforementioned known printhead has various disadvantages. The pressure is measured on the hottest part of the print head, so that undesirable influence of temperature on the measurement is involved. If the schematically shown solution according to CN 104669623 were practically implemented, the construction with the pressure sensor would be particularly difficult to realize. In practice, the diameter of the filament is in the order of a few millimeters. As a result, there is virtually no room to properly measure the pressure. Furthermore, it is not possible to measure close to the outflow opening, or at least this is very undesirable, because connecting a component there creates a path for heat to leak away. Furthermore, the measurement is inaccurate because the condition of the material in the nozzle part is not constant. As the material flows through the nozzle part, it changes from solid state to liquid state. This process also depends on the material used at that time. A pressure is therefore measured at a position where there is no stable situation. This makes the measurement not only inaccurate, but also unreliable. US2015 / 0097308 discloses a 3D print head in which a nozzle part is provided with a melting tube therein in which material fed to be printed as filament is melted. A liquid pressure of the molten material is measured with a sensor. The supply speed of the filament is controlled with a signal from this sensor. The sensor is a strain gauge that measures material expansion of the melt tube. This known print head also has various disadvantages. The pressure is measured on the hottest part of the print head, so that undesirable influence of temperature on the measurement is involved. Furthermore, the measurement is inaccurate because the condition of the material in the nozzle part is not constant. As the material flows through the nozzle part, it changes from solid state to liquid state. This process also depends on the material used at that time. A pressure is therefore measured at a position where there is no stable situation. This makes the measurement not only inaccurate, but also unreliable. The measurement is furthermore unreliable in that the pressure is determined indirectly via a material expansion measurement, or strain measurement, of material from the melt tube itself. The print head is therefore also expensive, since high demands have to be made on the material and geometry of the melting tube.

Een doel van de uitvinding is derhalve het verschaffen van een printkop voor een 3D-printapparaat, met behulp van welke printkop in bedrijf van het printapparaat dat met de printkop is uitgerust een procesparameter zoals de aanvoersnelheid van te printen printbaar materiaal, zoals filament, op eenvoudige wijze en nauwkeurig kan worden gereguleerd.It is therefore an object of the invention to provide a print head for a 3D printing apparatus, with the aid of which print head in operation of the printing apparatus equipped with the print head a process parameter such as the feed speed of printable material to be printed, such as filament, on simple can be regulated accurately and accurately.

Het genoemde doel is bereikt met de printkop volgens de uitvinding, zoals gedefinieerd in conclusie 1, voor een 3D-printapparaat, waarbij de printkop bij toepassing van het 3D-printapparaat een printbaar materiaal afgeeft voor het daarmee printen van een driedimensionaal object, de printkop omvattende - een basisdeel met een aansluitelement voor aansluiting van het basisdeel op een aanvoerbron van het printbaar materiaal, - een spuitmonddeel met een spuitmond die bij toepassing het printbaar materiaal afgeeft voor het printen van het object, - koppelmiddelen die het spuitmonddeel en het basisdeel zodanig onderling koppelen dat het spuitmonddeel in een bewegingsrichting beweegbaar is ten opzichte van het basisdeel, waarbij de printkop is ingericht voor het via het basisdeel naar het spuitmonddeel toevoeren van het, te printen, printbaar materiaal, waarbij de printkop waarneemmiddelen omvat die bij toepassing een beweging van het spuitmonddeel, in de bewegingsrichting, ten opzichte van het basisdeel als gevolg van een door het te printen printbaar materiaal in de bewegingsrichting op het spuitmonddeel uitgeoefende kracht waarnemen, en een signaal dat aan de genoemde beweging gerelateerd is genereren.Said object has been achieved with the printhead according to the invention, as defined in claim 1, for a 3D printing device, wherein when using the 3D printing device the printhead delivers a printable material for printing a three-dimensional object therewith, comprising the printhead - a base part with a connecting element for connecting the base part to a source of the printable material, - a nozzle part with a nozzle which, when used, delivers the printable material for printing the object, - coupling means which mutually couple the nozzle part and the base part that the nozzle part is movable in a direction of movement relative to the base part, wherein the print head is adapted to feed the printable material via the base part to the nozzle part, the print head comprising detecting means which, when applied, a movement of the nozzle part , in the direction of movement, relative to h observe the base part as a result of a force exerted on the nozzle part by the printable material in the direction of movement, and generate a signal related to said movement.

Voordelen van de printkop volgens de uitvinding zijn dat door het via de koppelmiddelen onderling beweegbaar voorzien van het basisdeel en het spuitmonddeel, de mogelijkheid ontstaat om de waarneemmiddelen afzonderlijk van het spuitmonddeel te voorzien. Het spuitmonddeel zelf kan hierdoor bijvoorbeeld zeer kostentechnisch gunstig gemaakt worden waardoor het bijzonder geschikt is voor eenmalig gebruik zoals bij het 3D-printen van levensmiddelen. In het algemeen is het spuitmonddeel ook aan slijtage onderhevig. Doordat een beweging van het spuitmonddeel wordt waargenomen, heeft eventuele slijtage geen invloed op de waarneming. Indien het spuitmonddeel verwarmd wordt, hetgeen bij toepassing met printbaar materiaal in de vorm van een filament aan de orde is, kan temperatuursinvloed op de waarneming eenvoudig worden voorkomen of althans sterk verminderd, door de onderlinge beweging op een afstand van het spuitmonddeel waar te nemen. Bovendien is de wijze van waarneming, dat wil zeggen het via onderlinge beweging waarnemen van de door het materiaal op het spuitmonddeel uitgeoefende kracht, betrouwbaar en nauwkeurig zonder dat hoge eisen, zoals materiaaleisen, aan het spuitmonddeel hoeven te worden gesteld. Het gegenereerde signaal kan door het printapparaat waarmee de printkop is verbonden nuttig worden gebruikt voor het regelen van een procesparameter zoals een aanvoersnelheid van het printbaar materiaal naar de printkop. Bij het met de waarneemmiddelen waarnemen van een oplopende op het spuitmonddeel uitgeoefende kracht kan de bijvoorbeeld een aanvoersnelheid van het printbaar materiaal worden verlaagd om zodoende bij een gelijkblijvend verwarmingsvermogen van het spuitmonddeel het toegevoerde filament vollediger te smelten waardoor de kracht op het spuitmonddeel afneemt en een mogelijke blokkering van het spuitmonddeel door niet gesmolten filament effectief wordt voorkomen.Advantages of the print head according to the invention are that by providing the base part and the nozzle part movably via the coupling means, the possibility arises to provide the detection means separately from the nozzle part. The nozzle part itself can hereby be made very cost-effective, for example, as a result of which it is particularly suitable for single use, such as in the 3D printing of foodstuffs. In general, the nozzle part is also subject to wear. Because a movement of the nozzle part is observed, any wear has no influence on the observation. If the nozzle part is heated, which is the case when used with printable material in the form of a filament, temperature influence on the observation can easily be prevented or at least greatly reduced by observing the mutual movement at a distance from the nozzle part. Moreover, the manner of observation, that is to say the mutual force of the force exerted by the material on the nozzle part, is reliable and accurate without having to impose high requirements, such as material requirements, on the nozzle part. The generated signal can be usefully used by the printing apparatus to which the print head is connected to control a process parameter such as a feed speed of the printable material to the print head. When observing an ascending force exerted on the nozzle part with the sensing means, the supply speed of the printable material can for instance be reduced in order to melt the supplied filament more completely with a constant heating power of the nozzle part, thereby reducing the force on the nozzle part and a possible blocking of the nozzle part by non-molten filament is effectively prevented.

Opgemerkt wordt dat in het kader van de onderhavige uitvinding onder een driedimensionaal object zowel een object gevormd door een enkele laag geprint materiaal alsook een object uit meerdere lagen op elkaar geprint materiaal wordt begrepen.It is noted that in the context of the present invention a three-dimensional object is understood to mean both an object formed by a single layer of printed material and an object consisting of multiple layers of printed material on each other.

In een constructief eenvoudige uitvoeringsvorm omvat het basisdeel een kanaal voor doorvoer van het, te printen, printbaar materiaal, dat wil zeggen het uit de aanvoerbron afkomstig printbaar materiaal, en omvat het spuitmonddeel een verder kanaal voor doorvoer van het, te printen, printbaar materiaal, welk verder kanaal aan een stroomopwaarts uiteinde ervan in het verlengde ligt van een stroomafwaarts uiteinde van het kanaal in het basisdeel en aan een tegenovergelegen, stroomafwaarts, uiteinde ervan overgaat in de, ten opzichte van het verder kanaal versmalde, spuitmond.In a constructionally simple embodiment, the base part comprises a channel for passing through the printable material to be printed, that is, the printable material coming from the source, and the nozzle part comprises a further channel for passing through the printable material to be printed, which further channel at an upstream end thereof is in line with a downstream end of the channel in the base part and at an opposite, downstream end thereof merges with the nozzle narrowed relative to the further channel.

Bij voorkeur omvat het basisdeel verbindingsmiddelen voor het met het printapparaat verbinden van de printkop.The base part preferably comprises connecting means for connecting the print head to the printing apparatus.

Bij voorkeur zijn de koppelmiddelen van een thermisch isolerend materiaal vervaardigd, zoals bij voorkeur van roestvast staal.The coupling means are preferably manufactured from a thermally insulating material, such as preferably from stainless steel.

Het is voordelig indien de koppelmiddelen zijn ingericht om het spuitmonddeel zwenkbaar met het basisdeel te verbinden. Een zwenkbeweging is eenvoudig te realiseren.It is advantageous if the coupling means are adapted to pivotally connect the nozzle part to the base part. A swiveling movement is easy to realize.

Het is hierbij gunstig indien de koppelmiddelen een zwenkelement omvatten, waaraan het spuitmonddeel is bevestigd, en dat zwenkbaar om een zwenkaslijn met het basisdeel is verbonden, waarbij de waarneemmiddelen werkzaam zijn tussen het zwenkelement en het basisdeel.It is advantageous here if the coupling means comprise a pivotal element, to which the nozzle part is attached, and which is pivotally connected to the base part about a pivot axis, wherein the detecting means are active between the pivotal element and the base part.

Alternatief kunnen de koppelmiddelen zijn ingericht om het spuitmonddeel lineair translerend, zoals middels een telescoopgeleiding, met het basisdeel te verbinden.Alternatively, the coupling means can be arranged to connect the nozzle part linearly, such as by means of a telescopic guide, to the base part.

Bij voorkeur omvatten de waarneemmiddelen een krachtsensor., De krachtsensor omvat bij voorkeur een buigzaam buigelement, dat wil zeggen een elastisch verend element. De krachtsensor is bij voorkeur gevormd door een buigzaam buigelement met een daarop bevestigde rekstrook waarbij het buigelement werkzaam is tussen het basisdeel en het spuitmonddeel. Buiging van het buigelement, als gevolg van onderlinge beweging van basisdeel en spuitmonddeel, resulteert in een van die beweging afhankelijk uitgangssignaal van de rekstrook. Het uit de beweging bepalen van de kracht die het printbaar materiaal op het spuitmonddeel uitoefent is een bijzonder gunstige input voor het daarmee kunnen aansturen van een procesparameter zoals de genoemde aanvoersnelheid. In een uitvoeringsvorm is de krachtsensor gevormd door een keramische krachtsensor of een piëzo-sensor. In een uitvoeringsvorm omvatten de waarneemmiddelen een krachtsensor die als torsie-element is uitgevoerd, ter plaatse van de genoemde zwenkaslijn. Het signaal is bij voorkeur een elektrisch signaal.The detection means preferably comprise a force sensor. The force sensor preferably comprises a flexible bending element, i.e. an elastic resilient element. The force sensor is preferably formed by a flexible bending element with a strain gauge mounted thereon, the bending element acting between the base part and the nozzle part. Bending of the bending element, as a result of mutual movement of base part and nozzle part, results in an output signal of the strain gauge depending on that movement. Determining from the movement the force that the printable material exerts on the nozzle part is a particularly favorable input for controlling a process parameter such as the said supply speed. In one embodiment, the force sensor is formed by a ceramic force sensor or a piezo sensor. In one embodiment the detection means comprise a force sensor which is designed as a torsion element at the location of said pivot axis. The signal is preferably an electrical signal.

In een alternatieve uitvoeringsvorm is de krachtsensor gevormd door een Hall-sensor die is ingericht om een verandering in een afstand tussen de het buigelement en het basisdeel of tussen de zwenkarm en het basisdeel waar te nemen.In an alternative embodiment, the force sensor is formed by a Hall sensor which is adapted to detect a change in a distance between the bending element and the base part or between the pivotal arm and the base part.

Het is gunstig indien het waarneemmiddel althans ten minste in hoofdzaak thermisch is geïsoleerd. Een thermische isolering is gunstig voor het voorkomen, of althans sterk reduceren, van warmteverlies via het waarneemmiddel uit het spuitmonddeel. Bij toepassing van een bovengenoemd buigelement, zoals een buigbalk, is deze derhalve bij voorkeur van een thermisch isolerend materiaal vervaardigd.It is favorable if the sensing means is at least substantially thermally insulated. A thermal insulation is advantageous for preventing, or at least greatly reducing, heat loss via the detection means from the nozzle part. When an above-mentioned bending element, such as a bending beam, is used, it is therefore preferably made of a thermally insulating material.

Het is verder gunstig indien het kanaal en het verder kanaal, althans ten minste ter plaatse van een overgang van het kanaal naar het verder kanaal, recht zijn en onderling in lijn zijn gelegen, in een uitstrekkingsrichting waarbij het zwenkelement zich in hoofdzaak dwars op de uitstrekkingsrichting in een dwarsrichting uitstrekt, waarbij de zwenkaslijn op een afstand van het kanaal, dwars op de genoemde uitstrekkingsrichting en de dwarsrichting, is gelegen. De richting van de hierdoor toegelaten beweging van het spuitmonddeel kan dan althans nagenoeg in de uitstrekkingsrichting zijn. Hierbij wordt opgemerkt dat bij genoemde toepassing van een buigelement de beweging van het spuitmonddeel bijzonder klein is, en bij voorkeur kleiner is dan 1 mm en bij verdere voorkeur kleiner dan 0,2 mm. Volledigheidshalve wordt hierbij opgemerkt dat een beweging van 0 mm., of althans naderend naar 0 mm., aan de orde kan zijn indien de resulterende kracht op het spuitmonddeel nadert naar nul.It is furthermore advantageous if the channel and the further channel, at least at the location of a transition from the channel to the further channel, are straight and mutually aligned, in a direction of extension, wherein the pivotal element is substantially transverse to the direction of extension. extends in a transverse direction, wherein the pivot axis is located at a distance from the channel, transversely of said extending direction and the transverse direction. The direction of the movement of the nozzle part allowed thereby can then be at least substantially in the direction of extension. It is noted here that with the use of a bending element the movement of the nozzle part is particularly small, and is preferably smaller than 1 mm and more preferably smaller than 0.2 mm. For the sake of completeness, it is noted here that a movement of 0 mm, or at least approaching to 0 mm, may be appropriate if the resulting force on the nozzle part approaches zero.

Het is hierbij gunstig indien het buigelement zich in de dwarsrichting uitstrekt, waarbij het zwenkelement tussen een locatie waar de zwenkaslijn is gelegen en een locatie waar het spuitmonddeel aan het zwenkelement is verbonden aan het buigelement is verbonden, waarbij het buigelement star met het basisdeel is verbonden. Op deze wijze kan een betrouwbare waarneming worden gedaan, op een afstand van het spuitmonddeel.In this case it is favorable if the bending element extends in the transverse direction, wherein the pivot element is connected to the bending element between a location where the pivot axis is located and a location where the nozzle part is connected to the pivot element, the bending element being rigidly connected to the base part . In this way a reliable observation can be made at a distance from the nozzle part.

Het is verder gunstig indien het spuitmonddeel losneembaar in de printkop is voorzien.It is furthermore advantageous if the nozzle part is releasably provided in the print head.

In een gunstige voorkeursuitvoeringsvorm is het spuitmonddeel van de printkop ingericht voor gebruik met printbaar materiaal in een vaste vorm, zoals in de vorm van een filament, de printkop omvattende een verwarmingselement voor het zodanig verwarmen van het spuitmonddeel, dat in bedrijf het te printen materiaal in het spuitmonddeel overgaat van de vaste vorm in een vloeibare vorm, voor het in de vloeibare vorm via de spuitmond afgeven van het te printen materiaal. In een uitvoeringsvorm is het verwarmingselement een integraal onderdeel van zwenkelement. In een uitvoeringsvorm is het verwarmingselement direct stroomopwaarts van de spuitmond rondom het verdere kanaal voorzien. In een uitvoeringsvorm betreft het verwarmingselement een weerstandsverwar-mingselement. Het spuitmonddeel kan in een uitvoeringsvorm koelelementen zoals koelvinnen omvatten, die tussen het verwarmingselement en het basisdeel zijn voorzien, en zijn geconfigureerd voor het onderling thermisch isoleren van het basisdeel en het deel van het spuitmonddeel direct nabij de spuitmond. Dergelijke koelelementen zijn in het bijzonder voordelig bij toepassing van printbare materialen met een relatief hoge smelttemperatuur, zoals van boven 70 graden Celsius. Een dergelijke thermische isolatie draagt bij aan een hoge waarneem-nauwkeurigheid van de waarneemmiddelen.In a favorable preferred embodiment the nozzle part of the print head is adapted for use with printable material in a fixed form, such as in the form of a filament, the print head comprising a heating element for heating the nozzle part such that in operation the material to be printed in the nozzle part changes from the solid form to a liquid form, for dispensing the material to be printed via the nozzle into the liquid form. In one embodiment, the heating element is an integral part of the swivel element. In one embodiment, the heating element is provided directly upstream of the nozzle around the further channel. In one embodiment the heating element relates to a resistance heating element. In one embodiment, the nozzle part may comprise cooling elements such as cooling fins, which are provided between the heating element and the base part, and are configured for mutually thermally insulating the base part and the part of the nozzle part immediately adjacent the nozzle. Such cooling elements are particularly advantageous when using printable materials with a relatively high melting temperature, such as from above 70 degrees Celsius. Such thermal insulation contributes to a high detection accuracy of the detection means.

In een uitvoeringsvorm is het spuitmonddeel opgebouwd uit ten minste twee voor gezamenlijke beweging, ofwel star, onderling verbonden delen, waarbij een eerste van de twee delen de spuitmond omvat en een tweede van de twee delen beweegbaar verbonden is met het basisdeel. Deze twee delen zijn bij voorkeur onderling verbonden via een derde deel dat is geconfigureerd om warmteoverdracht tussen het eerste en tweede deel te elimineren, of althans in hoge mate te verhinderen. Dit derde deel kan van een warmte-isolerend materiaal zijn en/of koelelementen zoals koelvinnen omvatten.In one embodiment the nozzle part is made up of at least two parts connected for joint movement, or rigidly interconnected parts, a first of the two parts comprising the nozzle and a second of the two parts being movably connected to the base part. These two parts are preferably interconnected via a third part which is configured to eliminate heat transfer between the first and second part, or at least to a large extent prevent it. This third part can be of a heat-insulating material and / or comprise cooling elements such as cooling fins.

Het is met name bij toepassing van printbaar materiaal gunstig indien het basisdeel en het spuitmonddeel afzonderlijk van elkaar zijn, waarbij het kanaal en het verder kanaal met de respectievelijke naar elkaar toe gekeerde uiteinden een, nauwe, spleet daartussen bepalen. De spleethoogte ligt bij toepassing bij voorkeur in het bereik van 0 tot 1 mm en bij verdere voorkeur van 0 tot 0,2 mm. Volledigheidshalve wordt hierbij opgemerkt dat een spleethoogte van 0 mm., of althans naderend naar 0 mm., aan de orde kan zijn indien de resulterende kracht op het spuitmonddeel nul is.It is advantageous, in particular when using printable material, if the base part and the nozzle part are separate from one another, the channel and the further channel having their respective ends facing each other, defining a narrow gap between them. The gap height when used is preferably in the range of 0 to 1 mm and more preferably of 0 to 0.2 mm. For the sake of completeness, it is noted here that a gap height of 0 mm, or at least approaching to 0 mm, may be appropriate if the resulting force on the nozzle part is zero.

Het is alternatief voordelig indien het basisdeel, of althans een deel ervan ter plaatse van de doorvoer van printbaar materiaal, en het spuitmonddeel mede een integraal onderdeel vormen, het integraal onderdeel tevens omvattende een flexibel element tussen het spuitmonddeel en het basisdeel, welk flexibel element is ingericht voor het toelaten van de onderlinge beweging van het spuitmonddeel en het basisdeel in de bewegingsrichting. Bij voorkeur is het flexibel element verder ingericht om het basisdeel en het spuitmonddeel onderling afdichtend, voor het te printen materiaal, te verbinden, waarbij het flexibel element bij voorkeur als een balg is uitgevoerd. De balg is bij voorkeur coaxiaal met het kanaal en het verder kanaal.It is alternatively advantageous if the base part, or at least a part thereof at the location of the printable material feed-through, and the nozzle part also form an integral part, the integral part also comprising a flexible element between the nozzle part and the base part, which flexible element is arranged for allowing the mutual movement of the nozzle part and the base part in the direction of movement. The flexible element is preferably further adapted to connect the base part and the nozzle part mutually sealingly, for the material to be printed, wherein the flexible element is preferably designed as a bellows. The bellows is preferably coaxial with the channel and the further channel.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een printapparaat volgens conclusie 13, voor het 3D-printen van driedimensionale objecten, omvattende een frame, een printkop volgens de uitvinding, waarbij de printkop met het frame is verbonden, een aanvoermiddel voor aanvoer naar de printkop van, te printen, printbaar materiaal, vanuit een bron van het printbaar materiaal, waarbij het printapparaat stuurmiddelen heeft omvattende invoermiddelen en uitvoermiddelen, waarbij de waarneemmiddelen, bij grote voorkeur langs elektrische weg, met de invoermiddelen van de stuurmiddelen zijn verbonden en het aanvoermiddel, bij grote voorkeur langs elektrische weg, met de uitvoermiddelen van de stuurmiddelen is verbonden, waarbij de stuurmiddelen zijn ingericht voor het aansturen van het aanvoermiddel in afhankelijkheid van het signaal van de waarneemmiddelen.The invention also relates to a printing apparatus according to claim 13, for 3D printing of three-dimensional objects, comprising a frame, a print head according to the invention, wherein the print head is connected to the frame, a supply means for supply to the print head from, printing, printable material, from a source of the printable material, wherein the printing device has control means comprising input means and output means, wherein the detecting means are connected, preferably electrically, to the input means of the control means and the feed means, very preferably along electric path, is connected to the output means of the control means, the control means being adapted to control the supply means in dependence on the signal from the detection means.

Het is hierbij gunstig indien het aanvoermiddel is ingericht voor het op een aanvoersnelheid naar de printkop aanvoeren van het materiaal, waarbij de stuurmiddelen zijn ingericht voor het in afhankelijkheid van het signaal van de waarneemmiddelen instellen van een parameter van de aanvoer van het materiaal, bij voorkeur de aanvoersnelheid.It is advantageous here if the supply means is adapted to supply the material at a supply speed to the print head, the control means being adapted to set a parameter of the supply of the material, preferably depending on the signal from the detecting means the supply speed.

Bij voorkeur is het printapparaat ingericht om het printbaar materiaal in vaste vorm aan het spuitmonddeel toe te voeren.The printing apparatus is preferably adapted to supply the printable material in solid form to the nozzle part.

Verder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze volgens conclusie 16, voor het 3D-printen van een driedimensionaal object, onder toepassing van een printapparaat volgens de uitvinding, omvattende de stappen van: - het met het aanvoermiddel aan de printkop aanvoeren van het printbaar materiaal, - het door middel van het uit de spuitmond afgeven van het printbaar materiaal printen van het object, - het, tijdens het afgeven van het printbaar materiaal, met de waarneemmiddelen waarnemen van een beweging van het spuitmonddeel ten opzichte van het basisdeel, - het met de stuurmiddelen aansturen van een aanvoersnelheid waarmee het aanvoermiddel het printbaar materiaal aan de printkop aanvoert, in afhankelijkheid van het signaal van de waarneemmiddelen.The invention further relates to a method according to claim 16, for 3D printing of a three-dimensional object, using a printing apparatus according to the invention, comprising the steps of: - supplying the printable material with the supply means to the printhead, - printing the object by dispensing the printable material from the nozzle, - observing a movement of the nozzle part relative to the base part with the detecting means during dispensing of the printable material, control means controlling a feed speed with which the feed means supplies the printable material to the print head, depending on the signal from the detecting means.

Voordelen van het printapparaat en van de werkwijze volgens de uitvinding zijn analoog aan de bovengenoemde voordelen van de printkop volgens de uitvinding.Advantages of the printing apparatus and of the method according to the invention are analogous to the above-mentioned advantages of the print head according to the invention.

De onderhavige uitvinding zal in het navolgende worden toegelicht aan de hand van de beschrijving van voorkeursuitvoeringsvoorbeelden van 3D-printkoppen en een 3D-printapparaat volgens de onderhavige uitvinding, onder verwijzing naar de navolgende schematische figuren, waarin - Figuur 1a een uitvoeringsvoorbeeld toont van een printkop volgens de uitvinding, in driedimensionale weergave,The present invention will be explained below with reference to the description of preferred embodiments of 3D print heads and a 3D printing apparatus according to the present invention, with reference to the following schematic figures, in which - Figure 1a shows an exemplary embodiment of a print head according to the invention, in three-dimensional representation,

Figuur 1b verticale doorsnede IB-IB toont volgens figuur 1a, - Figuur 2a een verder uitvoeringsvoorbeeld toont van een printkop volgens de uitvinding, in driedimensionale weergave, Figuur 2b verticale doorsnede IIB-IIB toont volgens figuur 2a, - Figuur 3 een uitvoeringsvoorbeeld toont van een 3D- printapparaat volgens de uitvinding, omvattende de printkop volgens figuur 1a, in driedimensionale weergave en sterk schematisch.Figure 1b shows a vertical section IB-IB according to Figure 1a, - Figure 2a shows a further exemplary embodiment of a printhead according to the invention, in three-dimensional representation, Figure 2b shows a vertical section IIB-IIB according to Figure 2a, - Figure 3 shows an exemplary embodiment of a 3D printing apparatus according to the invention, comprising the printhead according to figure 1a, in three-dimensional representation and highly schematic.

Figuren 1a en 1b tonen zeer schematisch een printkop 1 die bedoeld is voor toepassing in een 3d printapparaat. Met de printkop 1 kan bij toepassing van het 3d printapparaat een printbaar materiaal worden afgegeven voor het daarmee printen van een driedimensionaal object. De printkop 1 is opgebouwd uit een basisdeel 2 en een spuitmonddeel 3 met een spuitmond 13. Het spuitmonddeel, of althans ten minste het onderste gedeelte ervan omvattende de spuitmond, wordt ook wel nozzle genoemd. Het basisdeel 2 heeft een aansluitelement 9 waarop een toevoerelement zoals een bowdenkabel kan worden aangesloten. Het printbaar materiaal betreft in het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld meer specifiek een filament 7. Het filament 7 kan worden beschouwd als de “inkt” van het 3d printapparaat 100 en is veelal vervaardigd van een thermoplastic. Voorbeelden van materialen zijn ABS, PLA, PC en HDPE. Het is binnen het kader van de uitvinding tevens denkbaar dat het filament 7 van een voedingsmiddel is vervaardigd zoals bijvoorbeeld van chocolade. Het printapparaat 100 heeft een aanvoermiddel 202 voor het, zoals via een genoemde bowdenkabel of alternatief via een star kanaal, naar de printkop 1 aanvoeren van het materiaal. Het aanvoermiddel 102 kan wrijvingswielen omvatten die door bijvoorbeeld een stappenmotor of een servomotor worden aangedreven waarbij de wrijvingswielen in aangrijping zijn met het filament 7 om het zodoende op een instelbare aanvoersnelheid voort te bewegen vanuit een bron van printbaar materiaal.Figures 1a and 1b show very schematically a printhead 1 that is intended for use in a 3d printing device. With the use of the 3d printing apparatus, a printable material can be delivered with the print head 1 for printing a three-dimensional object therewith. The printhead 1 is composed of a base part 2 and a nozzle part 3 with a nozzle 13. The nozzle part, or at least the lower part thereof comprising the nozzle, is also referred to as a nozzle. The base part 2 has a connecting element 9 to which a supply element such as a bowden cable can be connected. The printable material in the present exemplary embodiment is more specifically a filament 7. The filament 7 can be considered as the "ink" of the 3d printing apparatus 100 and is often made of a thermoplastic. Examples of materials are ABS, PLA, PC and HDPE. It is also conceivable within the scope of the invention that the filament 7 is made from a foodstuff such as, for example, chocolate. The printing apparatus 100 has a supply means 202 for supplying the material to the print head 1, such as via a said bowden cable or alternatively via a rigid channel. The feed means 102 may comprise friction wheels driven by, for example, a stepper motor or a servo motor, the friction wheels engaging the filament 7 so as to advance it at an adjustable feed speed from a source of printable material.

Het spuitmonddeel 3 is bevestigd in een zwenkarm 4 die deel uitmaakt van koppelmiddelen voor het zodanig onderling koppelen van het spuitmonddeel 3 en het basisdeel 2, dat het spuitmonddeel 3 in een bewegingsrichting beweegbaar is ten opzichte van het basisdeel 2. Deze bewegingsrichting betreft in het onderhavige voorbeeld een rotatie van de zwenkarm 4 om zwenkaslijn 8. Doordat zoals hieronder nog zal worden toegelicht er slechts een minimale beweging gemaakt wordt en aangezien het spuitmonddeel 3 op een horizontale afstand van de zwenkaslijn 8 is gelegen, komt de bewegingsrichting van het spuitmonddeel 3 nagenoeg overeen met een verticale bewegingsrichting, of althans een bewegingsrichting in lijn met de richting waarin te printen materiaal door de spuitmond 13 wordt afgegeven. In figuur 1b en 2b is deze bewegingsrichting door verwijzingscijfer 10 aangegeven.The nozzle part 3 is mounted in a pivotal arm 4 that forms part of coupling means for mutually coupling the nozzle part 3 and the base part 2 such that the nozzle part 3 is movable in a direction of movement relative to the base part 2. This direction of movement relates in the present case example a rotation of the pivotal arm 4 about pivotal axis 8. Because, as will be explained below, only minimal movement is made and since the nozzle part 3 is located at a horizontal distance from the pivotal axis 8, the direction of movement of the nozzle part 3 substantially corresponds with a vertical direction of movement, or at least a direction of movement in line with the direction in which material to be printed is delivered by the nozzle 13. In figures 1b and 2b this direction of movement is indicated by reference numeral 10.

Opgemerkt wordt dat een van de verticale bewegingsrichting afwijkende beweging van het spuitmonddeel ten opzichte van het basisdeel, zoals een in het onderhavige voorbeeld aan de orde zijnde zwenkbeweging, in het printapparaat corrigeerbaar is zoals door een softwarematige correctie in stuurmiddelen van het printapparaat. Tevens kan de onderlinge beweging van spuitmonddeel en basisdeel worden meegenomen in een aansturing van de positionering van de spuitmond van de printkop ten opzichte van het, te printen, object.It is noted that a movement of the nozzle part relative to the base part that deviates from the vertical direction of movement, such as a pivotal movement at issue in the present example, can be corrected in the printing apparatus, such as by software correction in control means of the printing apparatus. The mutual movement of the nozzle part and the base part can also be included in a control of the positioning of the nozzle of the print head relative to the object to be printed.

De printkop 1 is ingericht voor het via het basisdeel 2 aan het spuitmonddeel 3 toevoeren van het te printen filament 7. Hiertoe heeft het basisdeel 2 een kanaal 11 voor doorvoer van het filament 7 en heeft het spuitmonddeel 3 een verder kanaal 12 dat in het verlengde ligt van het kanaal 11. Kanaal 12 gaat aan een onderste, stroomafwaarts uiteinde over in een ten opzichte van het verder kanaal 12 versmalde spuitmond 13 een typische diameter van het kanaal 12 is enkele millimeters.The print head 1 is adapted for supplying the filament 7 to be printed via the base part 2 to the nozzle part 3. To this end, the base part 2 has a channel 11 for passage of the filament 7 and the nozzle part 3 has a further channel 12 extending in line lies from channel 11. Channel 12 merges at a lower, downstream end into a nozzle 13 narrowed with respect to further channel 12, a typical diameter of channel 12 is a few millimeters.

De printkop 1 heeft waarneemmiddelen in de vorm van een krachtsensor gevormd door een buigbalk 5 met daarop bevestigd een rekstrook 14. De buigbalk 5 is aan het althans in de figuren linker uiteinde 15 star met het basisdeel 2 verbonden. Op die locatie kan de printkop 1 ook aan het printapparaat 100 worden verbonden.The printhead 1 has sensing means in the form of a force sensor formed by a bending beam 5 with a strain gauge 14 mounted thereon. The bending beam 5 is rigidly connected to the base part 2 at the end end at least in the figures left. At that location, the printhead 1 can also be connected to the printing apparatus 100.

De waarneemmiddelen in de vorm van de buigzame buigbalk 5 zijn werkzaam tussen het basisdeel 2 en de zwenkarm 4. Dit is gerealiseerd doordat de zwenkarm 4, die zich in hoofdzaak onder het basisdeel 2 uitstrekt terwijl de buigbalk 5 zich boven het basisdeel 2 uitstrekt, een verticale stift 16 heeft die door een opening in het basisdeel 2 heen uitsteekt naar boven toe tot in het althans in de figuren rechter uiteinde 18 van buigbalk 5. Daar is de stift 16 vast in de buigbalk 5 bevestigd. Aangezien de zwenkarm 4 een zwenkbeweging kan maken om de zwenkaslijn 8 die aan de ene kant van de stift 16 is gelegen terwijl het spuitmonddeel 3 aan de andere kant van stift 16 is gelegen, zal bij het neerwaarts op de zwenkarm 4 drukken de buigbalk 5 de neiging hebben om naar onder toe te buigen. Deze buiging van buigbalk 5 wordt door de rekstrook 14 gedetecteerd en op deze wijze vormt buigbalk 5 met rekstrook 14 uiteindelijk, via een van beweging van spuitmonddeel 3 in bewegingsrichting 10, een krachtmeting met een daarvan afhankelijk gegenereerd signaal. Deze beweging, of althans de neiging daartoe, wordt veroorzaakt door de neerwaartse kracht van het filament 7 op het spuitmonddeel 3 ter plaatse van de spuitmond 13. Derhalve is de combinatie van de buigbalk 5 en rekstrook 14 een krachtsensor, waarbij de buigbalk 5 zich in een dwarsrichting 20 uitstrekt en waarbij de zwenkarm 4 tussen een locatie waar de zwenkaslijn 8 is gelegen en een locatie waar het spuitmonddeel 3 aan de zwenkarm is verbonden aan de buigbalk 5 is verbonden, waarbij de buigbalk 5 star met het basisdeel 2 is verbonden.The detecting means in the form of the flexible bending beam 5 are active between the base part 2 and the pivotal arm 4. This is realized in that the pivotal arm 4, which extends substantially below the base part 2, while the bending beam 5 extends above the base part 2, has a vertical pin 16 protruding through an opening in the base part 2 upwards into the right-hand end 18 of bending beam 5. There, the pin 16 is fixedly fixed in the bending beam 5. Since the pivotal arm 4 can make a pivotal movement about the pivotal axis 8 which is located on one side of the pin 16 while the nozzle part 3 is located on the other side of pin 16, the bending beam 5 will tend to bend downwards. This bending of bending beam 5 is detected by the strain gauge 14 and in this way bending beam 5 with strain gauge 14 ultimately forms, via a movement of nozzle part 3 in the direction of movement 10, a force measurement with a signal generated therefrom. This movement, or at least the tendency to do so, is caused by the downward force of the filament 7 on the nozzle part 3 at the location of the nozzle 13. Therefore, the combination of the bending beam 5 and strain gauge 14 is a force sensor, the bending beam 5 being in extends transversely 20 and wherein the pivot arm 4 is connected to the bending beam 5 between the location where the pivot axis line 8 is located and a location where the nozzle part 3 is connected to the pivoting arm, the bending beam 5 being rigidly connected to the base part 2.

Aangezien het filament 7 in een vaste toestand aan de printkop 1 wordt toegevoegd omvat de printkop 1 een verwarmingselement 6, meer specifiek een weerstandsverwarmingselement. Spuitmonddeel 3 heeft een neerwaarts uitstekend buisvormig gedeelte 21 waardoorheen het verder kanaal 12 zich uitstrekt tot aan spuitmond 13 om dit buisvormig gedeelte 21 is het verwarmingselement 6 aangebracht zodat het filament 7 zodra het in dit buisvormig deel 21 terecht komt zeer effectief kan worden verhit zodat het overgaat van de vaste in de vloeibare toestand. In de vloeibare toestand kan het via de spuitmond 13 uitstromen voor het zodoende kunnen printen van een driedimensionaal althans te printen object.Since the filament 7 is added to the print head 1 in a solid state, the print head 1 comprises a heating element 6, more specifically a resistance heating element. Nozzle part 3 has a downwardly projecting tubular part 21 through which the further channel 12 extends as far as nozzle 13 around this tubular part 21, the heating element 6 is arranged so that the filament 7 can be heated very effectively as soon as it enters this tubular part 21 so that it changes from the solid to the liquid state. In the liquid state, it can flow out via the nozzle 13 so as to be able to print a three-dimensional at least printable object.

Figuren 2a en 2b tonen een alternatieve uitvoeringsvorm van een printkop 101 welke printkop 101 bedoeld is voor toepassing met printbaar materiaal dat reeds in een vloeibare toestand is in een kanaal 111 van het basisdeel 102. Hierbij kan worden gedacht aan vloeistoffen met een relatief hoge viscositeit zoals marsepein, chocolade. In hoofdzaak is printkop 101 analoog aan printkop 1, althans qua algemene werking ervan. Onderdelen met een analoge of wel vergelijkbare functie zijn aangeduid met dezelfde verwijzingscijfers maar dan met 100 erbij opgeteld.Figures 2a and 2b show an alternative embodiment of a printhead 101, which printhead 101 is intended for use with printable material that is already in a liquid state in a channel 111 of the base part 102. In this connection liquids with a relatively high viscosity can be envisaged. marzipan chocolate. Essentially, printhead 101 is analogous to printhead 1, at least in terms of its general operation. Parts with an analog or comparable function are indicated with the same reference numbers but then added with 100.

Spuitmonddeel 103 heeft een verder kanaal 112 dat aan een onderste einde uitmondt in een spuitmond 113. Spuitmonddeel 103 is bevestigd in de zwenkarm 104. Basisdeel 102 heeft ter plaatse van de doorvoer van het printbaar materiaal een huls 30 die het kanaal 111 door het basisdeel 102 bepaalt. Het spuitmonddeel 103 en de huls 30 maken deel uit van een integraal onderdeel dat tevens een flexibel, balgvormig element 31 omvat dat tussen het spuitmonddeel 103 en de huls 30 in het basisdeel 102 is voorzien. De balg 31 is ingericht voor het toelaten van de boven omschreven onderlinge beweging in de bewegingsrichting 10. De balg 31 is verder ingericht om het basisdeel 102 of althans de huls 30 daarin en het spuitmonddeel 103 onderling afdichtend, voor het te printen materiaal, te verbinden, in verband met de genoemde toepassing met het vloeibaar printbaar materiaal.Nozzle part 103 has a further channel 112 which opens at a lower end into a nozzle 113. Nozzle part 103 is fixed in the pivot arm 104. Base part 102 has a sleeve 30 at the location of the printable material through which the channel 111 through the base part 102 determines. The nozzle part 103 and the sleeve 30 form part of an integral part which also comprises a flexible, bellows-shaped element 31 provided between the nozzle part 103 and the sleeve 30 in the base part 102. The bellows 31 are adapted to allow the above-described mutual movement in the direction of movement 10. The bellows 31 is further adapted to connect the base part 102 or at least the sleeve 30 therein and the nozzle part 103 mutually sealingly, for the material to be printed. , in connection with the said application with the liquid printable material.

Het in figuur 3 getoonde printapparaat 100 voor het 3D-printen van objecten heeft een frame 204 en een bovenomschreven printkop 1 voorzien van de bovenomschreven waarneemmiddelen. Het basisdeel 2 van de printkop 1 is met het frame 204 verbonden. Deze verbinding kan via een beweegbare robot-arm zijn, die verder niet is getoond, voor het in alle richtingen kunnen manipuleren van de printkop 1. Alternatief is het mogelijk dat een beweegbare drager is voorzien voor het daarop printen van het object, in combinatie met een onbeweegbaar met het frame 204 verbonden printkop 1. Een verder alternatief is dat zowel de drager als de printkop op een gecoördineerde manier beweegbaar zijn. Een aanvoermiddel 202 is voorzien voor aanvoer van te printen materiaal, zoals in de vorm van een filament 7, aan de printkop 1. Het printapparaat 100 is verder voorzien van stuurmiddelen 206, invoermiddelen 210 en uitvoermiddelen 208, waarbij de waarneemmiddelen langs elektrische weg via de invoermiddelen 210 met de stuurmiddelen 206 zijn verbonden. Het aanvoermiddel 202 is langs elektrische weg met de uitvoermiddelen 208 verbonden, waarbij de stuurmiddelen 206 zijn ingericht voor het aansturen van het aanvoermiddel 202 in afhankelijkheid van het signaal van de waarneemmiddelen.The printing apparatus 100 for 3D printing of objects shown in Figure 3 has a frame 204 and an above-described print head 1 provided with the above-described detecting means. The base part 2 of the printhead 1 is connected to the frame 204. This connection can be via a movable robot arm, which is not further shown, for being able to manipulate the print head 1 in all directions. Alternatively, it is possible that a movable carrier is provided for printing the object thereon, in combination with a print head 1 immovably connected to the frame 204. A further alternative is that both the carrier and the print head are movable in a coordinated manner. A supply means 202 is provided for supplying material to be printed, such as in the form of a filament 7, to the print head 1. The printing apparatus 100 is furthermore provided with control means 206, input means 210 and output means 208, the detection means electrically via the input means 210 are connected to the control means 206. The supply means 202 is electrically connected to the output means 208, the control means 206 being adapted to control the supply means 202 in dependence on the signal from the detection means.

Onder toepassing van het printapparaat 100 kan op de volgende wijze een 3D object 300 worden geprint uit een filament 7. Het aanvoermiddel 202 voert filament 7 aan de printkop 1 aan. Het aangevoerde filament 7 wordt in de printkop 1 gesmolten en uit de spuitmond 13 afgegeven. Tijdens het afgeven uit de spuitmond 13 wordt met de waarneemmiddelen een beweging van het spuitmonddeel 3 ten opzichte van het basisdeel 2 waargenomen. In afhankelijkheid van de met de waarneemmiddelen waargenomen beweging van het spuitmonddeel 3 ten opzichte van het basisdeel 2 wordt door de printkop een signaal gegenereerd, op basis waarvan met de stuurmiddelen 206 de snelheid waarmee het aanvoermiddel 202 het filament 7 aan de printkop 7 aanvoert indien nodig wordt gewijzigd.Using the printing apparatus 100, a 3D object 300 can be printed from a filament 7 in the following manner. The feed means 202 supplies filament 7 to the print head 1. The supplied filament 7 is melted in the printhead 1 and discharged from the nozzle 13. During dispensing from the nozzle 13 a movement of the nozzle part 3 with respect to the base part 2 is observed with the observation means. Depending on the movement of the nozzle part 3 relative to the base part 2 observed with the detecting means, a signal is generated by the print head, on the basis of which with the control means 206 the speed at which the feed means 202 supplies the filament 7 to the print head 7 if necessary is being changed.

Claims

A printhead for a 3D printing device, wherein when used in the 3D printing device, the printhead delivers a printable material for printing a three-dimensional object therewith, the printhead comprising - a base part with a connecting element for connecting the base part to a source of supply of the printable material, - a nozzle part with a nozzle which, when used, delivers the printable material for printing the object, - coupling means mutually coupling the nozzle part and the base part such that the nozzle part is movable relative to the base part in a direction of movement, the printhead is adapted for supplying the printable material to be printed via the base part to the nozzle part, the print head comprising detecting means which, when applied, a movement of the nozzle part, in the direction of movement, relative to the base part as a result of a the printable material to be printed in the direction of movement perceive force applied to the nozzle part, and generate a signal related to said movement.

A printhead according to claim 1, wherein - the base part comprises a channel for passage of the printable material to be printed, - the nozzle part comprises a further channel for passage of the printable material to be printed, which further channel is at an upstream end thereof is in line with a downstream end of the channel in the base part and at an opposite, downstream end thereof passes into the nozzle narrowed relative to the further channel.

3. Printhead according to claim 1 or 2, wherein the base part comprises connecting means for connecting the printhead to the printing apparatus.

4. Printhead according to one or more of the preceding claims, wherein the coupling means are adapted to pivotally connect the nozzle part to the base part.

A printhead according to claim 4, wherein the nozzle part is attached to a pivotal element which is pivotally connected to the base part about a pivot axis, wherein the detecting means are active between the pivotal element and the basic part.

A printhead as claimed in one or more of the preceding claims, wherein the sensing means comprise a force sensor, the force sensor preferably being formed by a flexible bending element with a strain gauge mounted thereon, the bending element acting between the base part and the nozzle part.

A printhead according to at least claims 2, 5 and 6, wherein the channel and the further channel, at least at the location of a transition from the channel to the further channel, are straight and mutually aligned, in a direction of extension, wherein the pivotal element extends substantially transversely of the direction of extension in a transverse direction, the pivot axis being situated at a distance from the channel, transversely of said direction of extension and transverse direction.

8. Printhead according to claim 7, wherein the bending element extends in the transverse direction, wherein the pivoting element is connected to the bending element between a location where the pivot axis is located and a location where the nozzle part is connected to the pivoting element, the bending element being rigidly connected to the bending element. base part is connected.

9. Printhead according to one or more of the preceding claims, wherein the nozzle part is releasably provided in the printhead.

10. Printhead as claimed in one or more of the foregoing claims, wherein the nozzle part of the printhead is adapted for use with printable material in a fixed form, the printhead comprising a heating element for heating the nozzle part such that in operation the material to be printed in the nozzle part changes from the solid form to a liquid form, for dispensing the material to be printed via the nozzle into the liquid form.

11. Printhead according to one or more of the preceding claims, wherein the base part and the nozzle part are separate from each other, wherein the channel and the further channel with the respective ends facing each other define a narrow gap between them.

12. Printhead according to one or more of claims 1 to 10, wherein the base part, or at least a part thereof at the location of the feed-through of printable material, and the nozzle part also form an integral part, the integral part also comprising a flexible element between the nozzle part and the base part, which flexible element is adapted to allow the mutual movement of the base part and the nozzle part, in the direction of movement, which flexible element is further arranged to seal the base part and the nozzle part mutually, for printing material, wherein the flexible element is preferably designed as a bellows.

A printing apparatus for 3D printing of three-dimensional objects, comprising a frame, a printhead according to any of the preceding claims, wherein the printhead is connected to the frame, a feed means for feeding the printable material to be printed, from a source of the printable material, wherein the printing apparatus has control means comprising input means and output means, wherein the sensing means are connected to the input means of the control means and the supply means are connected to the output means, the control means being adapted to control the supply means in dependence on the signal from the detection means.

14. Printing apparatus as claimed in claim 13, wherein the feed means is adapted to feed the material at a feed speed to the print head, wherein the control means are adapted to set the feed speed depending on the signal of the detecting means.

A printing apparatus according to claim 13 or 14, adapted to feed the printable material in filament form to the nozzle part.

16. Method for 3D printing of a three-dimensional object, using a printing device according to claim 13, 14 or 15, comprising the steps of: - supplying the printable material with the supply means to the print head, - supplying the printable material by means of releasing the printable material from the nozzle, printing the object, - during the delivery of the printable material, observing a movement of the nozzle part relative to the base part with the detecting means, - controlling a speed with the control means with which the feed means supplies the printable material to the print head, depending on the signal from the detecting means.