TW201641298A - 銷致動的打印頭 - Google Patents

銷致動的打印頭 Download PDF

Info

Publication number
TW201641298A
TW201641298A TW105112512A TW105112512A TW201641298A TW 201641298 A TW201641298 A TW 201641298A TW 105112512 A TW105112512 A TW 105112512A TW 105112512 A TW105112512 A TW 105112512A TW 201641298 A TW201641298 A TW 201641298A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
printhead
pin
actuation
aperture
chamber
Prior art date
Application number
TW105112512A
Other languages
English (en)
Inventor
彼得Ｊ 奈斯特龍
巴里Ｐ 曼德爾
安德魯Ｗ 海斯
軍 馬
大衛 亞倫 曼特爾
加里Ｄ 雷汀
彼得Ｍ 古爾維
Original Assignee
全錄股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 全錄股份有限公司 filed Critical 全錄股份有限公司
Publication of TW201641298A publication Critical patent/TW201641298A/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B29C67/0007—Manufacturing coloured articles not otherwise provided for, e.g. by colour change
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/112—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using individual droplets, e.g. from jetting heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B29C64/209—Heads; Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

一種銷致動的打印頭，其包括材料經由其中被噴射的孔口，保持要被噴射的材料的腔室，將腔室連接到孔口的通道，以及進入孔口並從孔口噴出材料的致動銷。該打印頭被構造成用來噴射在高溫下具有10,000厘泊或更高的粘度的材料。

Description

銷致動的打印頭
本發明係關於一種銷致動的打印頭。
增量製造過程(或三維印刷)涉及材料連續層的沉積，以創建一個三維物體。例如，經由使用噴墨打印頭來沉積光聚合物，以形成一個物體。然而，當前大多數的打印頭可用來噴射的材料具有10-20厘泊(cP)粘度的上限。而其他增量製造的方法，如熔融沉積成型(FDM)或選擇性雷射燒結(SLS)，可以使用非常粘稠的材料，但它們不能提供如噴射材料來完成的多材料的複合材料或混合材料的沉積材料。因此，對於增量製造過程存在可以創建使用高粘度的材料的多材料或多色複合材料的需求。
本概述僅是為了介紹本發明的一個或多個實施例的一些方面的簡化概要。本概述並非廣泛綜述，也不是為了標識本教導的關鍵或重要的要素，也不是為了描繪本發明的範圍。相反地，其目的僅是要以簡化形式來呈現一個或多個概念以做為下面之詳述的前奏。
其它的目標和優點將在附圖，詳述，和申請專利 範圍的描述中變得更加明顯。
前述和/或體現在本發明之實施例的其它方面和效用可以提供一種銷致動的打印頭來達成，銷致動的打印頭包括多個可讓材料被噴射的孔口；至少一個可容納要被噴射材料的腔室；多個連接腔室與孔的通道；和多個可進入孔口並使材料從孔口噴射出的致動銷，其中，打印頭被構造成用來噴射在高溫下具有10,000厘泊或更高的粘度的材料。
在另一個實施例中，在第一打開位置時，各個致動銷允許材料進入孔口，且其中，在第二關閉位置時，各個致動銷阻擋通道中的材料進入各別的孔口而同時進入孔口並噴射其中的材料。
在另一個實施例中，各個致動銷在第一打開位置的持續時間決定噴射的材料的體積。
在另一個實施例中，各個孔口被構造成用來噴射直徑為100微米和300微米之間的材料的液滴。
在另一個實施例中，在關閉位置時，各個致動銷突出通過孔口的外表面所界定的平面。
在另一個實施例中，銷致動的打印頭還包括多個銷腔室，用以引導致動銷的移動。
在另一個實施例中，銷致動的打印頭還包括多個致動器模組，用以移動致動銷。
在另一個實施例中，致動器模組包括電磁致動器和壓電致動器中的一個。
在另一實施例中，材料是一種工程聚合物，其在 200℃下具有50000厘泊或更高的粘度。
在另一個實施例中，至少一個腔室被構造成用以保持在壓力下的材料。
在另一個實施例中，至少一個腔室被構造成用以保持在50psi(磅重/平方英寸)和150psi之間的壓力下的材料。
在另一個實施例中，至少一個腔室被構造成用以保持在100℃以上的高溫的材料。
在另一實施例中，至少一個腔室包括多個腔室，各個腔室連接於多個孔口，且其中多個腔室中的每一個腔室提供材料給多個孔口中的每一個孔口。
在另一實施例中，多個腔室保持多個不同的材料，各個腔室提供材料給多個孔口。
在另一個實施例中，致動器模組被腔室、孔和材料隔開，以使腔室、孔和材料能被加熱到高於致動器模組的溫度。
在另一實施例中，多個銷包括金屬線。
在另一實施例中，多個銷塗有低粘附塗層以促進要被噴射的材料能從銷的尖端分離。
在另一個實施例中，多個致動銷具有階梯狀構造，且銷腔室被構造成能嚙合致動銷的階梯狀構造，用以停止致動銷的移動。
在另一個實施例中，多個致動銷具有階梯狀構造，且銷腔室被構造成能嚙合致動銷的階梯狀構造，用以提供密封。
在另一個實施例中，致動器模組包括多個致動器的模組，且孔口包括多個孔口，各個孔口與致動器模組相關聯，且多個致動器彼此隔開一個距離，該距離大於其相關孔口之間的間隔。
在另一個實施例中，各個致動銷的定時被如此控制，使得各個致動銷所噴射的液滴具有一致的尺寸。
在另一個實施例中，致動銷在第一打開位置時的持續時間被如此控制，使得要被噴射的液滴的尺寸可以被改變。
在另一實施例中，打印頭從一個接收的表面隔開，使得要被噴射的材料從孔口行進至所述接收表面時變成為是空氣傳播的。
在另一實施例中，打印頭被隔開而接近接收要被噴射的材料的表面，使得銷承載要被噴射的材料到接收表面上。
在另一個實施例中，致動器經由槓桿臂或彎曲部分中的一個來驅動多個銷，該槓桿臂或彎曲部分可放大致動器的移動。
100‧‧‧銷致動的打印頭
110‧‧‧孔口
120‧‧‧腔室
130‧‧‧通道
140‧‧‧銷腔室
145‧‧‧密封件
150‧‧‧致動銷
200‧‧‧高粘度材料
300‧‧‧致動器模組
310‧‧‧疊層壓電致動器
320‧‧‧移動放大器
370‧‧‧電磁體
380‧‧‧樞轉臂
385‧‧‧樞轉點
500‧‧‧打印陣列
800‧‧‧致動銷
810‧‧‧孔口區域
820‧‧‧孔隙
830‧‧‧材料
包含在說明書中並構成本說明書的一部分的附圖，用來說明本教導的實施例。從以下的各個實施例並結合其附圖的描述中，本發明的實施例的這些和/或其它的方面和優點將變得顯而易見。在附圖中：圖1顯示根據一個實施例的銷致動的打印頭； 圖2顯示根據一個實施例的銷致動的打印頭；圖3顯示根據一個實施例的銷致動的打印頭；圖4顯示根據一個實施例的具有致動器模組的銷致動的打印頭；圖5A顯示根據一個實施例的致動器模組；圖5B顯示根據一個實施例的致動器模組；圖6顯示根據一個實施例的銷致動的打印頭陣列；圖7顯示根據一個實施例的具有致動器模組的銷致動的打印頭；和圖8顯示根據一個實施例的材料的噴射的模型。
應當注意到，附圖中的一些細節已被簡化而被劃出用以促進本教導的理解，而不是要保持嚴格的結構的準確、細節和比例。這些圖式/圖形旨在說明性的，而不是限制性的。
現在將詳細引用本發明的各種實施例，其例子顯示在隨附的圖式和圖形中。實施例描述如下，以提供在此所公開的組成，方法，和裝置的更完整的了解。給出的任何實施例旨在說明性的，而不是限制性的。然而，對於本領域的一般技術人員而言，本發明可以在沒有這些具體細節的情況下被實施，是顯而易見的。在其它例子中，熟知的方法、過程、組成、電路和網絡未被詳細描述，以免造成實施例的不必要的晦澀。
在整個說明書和申請專利範圍中，下面的術語均採取與本文有明確關聯的含義，除非上下文另有明確的說明。如本文所用的詞語“在一些實施例中”和“在實施例中”不一定指相同的實施例，儘管它們可能是相同的。此外，如本文所用的詞語“在另一個實施例中”和“在一些其它的實施例中”不一定指的是不同的實施例，儘管它們可能是不同的。如下所述，各個實施例可以容易地被結合，而不脫離本發明的範圍或精神。
如本文所使用的，術語“或”(“or”)是一種包容性的操作符，且等同於術語“和/或”(“and/or,”)，除非上下文另有明確的說明。術語“基於”(“based on”)是不排他性的，且允許基於未描述的其它的因素，除非上下文另有明確的說明。在說明書中，“A、B，和C中的至少一個”(“at least one of A,B,and C,”)的描述包括A、B、或C與A、B或C的多個例子，或A/B、A/C、B/C、A/B/B/B/B/C、A/B/C的組合等，另外，在整個說明書中，“一個”、“一個”和“這個”(“a,”“an,”and“the”)的意思包括複數的引用。“在其中”(“in”)的意思包括“在其中”和“在其上”(“in”and“on.”)。
還應當理解到，儘管術語第一、第二等可在本文中用來描述各種元件，但是這些元件不應被這些術語所限制。這些術語僅是用來將一個元件與另一個區別。例如，第一個物體或步驟可以被稱為第二個物體或步驟，且類似地，第二個物體或步驟可被稱為第一個物體或步驟，而不脫離本 發明的範圍。所述第一個物體或步驟，及第二個物體或步驟，係都是，或分別是物體或步驟，但它們不應被認為是相同的物體或步驟。將進一步理解到，在本說明書中使用的術語“包含”、“含有”、“包括”和/或“包括”(“includes,”“including,”“comprises”and/or“comprising,”)係指明所述的特徵元件，和/或部件的存在，但不排除一個或多個其它的特徵、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合的存在或附加。此外，如本文所使用的，術語“如果”(“if”)可被解釋為“當其時”或“在其時”或“響應於確定”或“響應於檢測”(“when”or“upon”or“in response to determining”or“in response to detecting,”)，其取決於上下文。
下文所界定的所有的物理性能都在20℃到25℃下測定，除非另有規定。術語“室溫”(“room temperature”)係指25℃，除非另有規定。
當提及本文的值的任何的數值範圍，這樣的範圍應被理解為，包括所述範圍的最小和最大值之間的每一個數值和/或部分。例如，0.5-6%的範圍係明確地包括0.6%、0.7%及0.9%，一直到並包括5.95%、5.97%和5.99%的所有的中間值。這同樣適用於各個其它的數值的屬性和/或本文所述的基本的範圍，除非上下文另有明白的規定。
現在請關注到根據一些實施例的處理程序、方法、技術和工作流程。在本文所揭露的處理程序、方法、技術和工作流程中的某些操作可被組合和/或一些操作的順序可被改變。
在一個實施例中，銷致動的打印頭被構造成用來噴射增量製造應用的高粘度材料。
材料可包括高粘度材料，例如工程聚合物或光聚合物。在其它的實施例中，材料200可以包括焊膏、粘合劑、食品化合物和其它高粘度的材料。例如，要被噴射的材料可以包括在230℃的溫度下具有500,000厘泊(cP)或更高的粘度的ABS工程聚合物。
在其它實施例中，銷致動的打印頭可以噴射在高溫度下具有高粘度的材料。例如，該在高溫下被噴射的材料可具有10,000厘泊或更大，或50000厘泊或更大的粘度。在另一個實施例中，要被噴射的材料可以具有500000厘泊或更大的粘度。
圖1顯示根據一個實施例的蕭致動的打印頭。如圖1之所示，銷致動的打印頭可包括孔口110、腔室120、通道130、銷腔室140以及致動銷150等。
孔口110可以被界定在打印頭100的主體內，且打印頭100可包括一個或多個孔口110。在其它的實施例中，打印頭100可以包括界定一個或多個孔口110的孔口板。在一些實施例中，孔口相互被隔開1毫米。孔口110可具有50至800微米(μm)之間的直徑。在另一個實施例中，孔口110可具有125至500微米或150至300微米之間的直徑。
孔口110的直徑和深度可以根據要被噴射的材料200來界定。例如，孔口110可被構造成用來噴射直徑約200微米的材料200的液滴。在一個實施例中，孔口110可被構造成 用來噴射直徑約100微米至300微米之間的材料200的液滴。在另一個實施例中，孔口110可被構造成用來噴射直徑為50微米或更大的材料200的液滴。
腔室120可被界定在打印頭的主體內，且該打印頭100可包括一個或多個腔室120。例如，打印頭100可包括一個或多個腔室120，以容納不同類型的材料200，且該打印頭100可被構造成用來在經由孔口110噴射/打印材料200時可混合不同類型的材料200。例如，在打印一物體時，打印頭100可噴射散佈有不同材料200的液滴的一種材料200。在一些實施例中，由各種材料200創建的物體可以具有在所使用的兩種或更多種材料200之間或平均的機械或光學性能。在一個實施例中，腔室120被構造成用來保持單一個要被噴射的材料200。在另一個實施例中，多個腔室120保持多個要被噴射的材料200。
打印頭100可被構造成用來保持不同顏色的材料200並混合從孔口110噴射出來的材料200的顏色以調整最終的3D印刷產品的顏色。類似地，打印頭100可被構造成用來保持具有不同材料特性的材料200並在它們從孔口110噴射出來時可結合材料200，以調整3D印刷產品的最終性質。
材料200可以在壓力下被保持以促進材料200的噴射。例如，腔室120可被構造成用來保持在壓力下被噴射出的材料200，以促進材料200向孔口110的流動。在一些實施例中，100磅力/平方英寸(psi)的壓力可使100,000厘泊(cP)的材料200流經通道130並進入孔口110，以支持1000赫茲大小 的噴射頻率。在其它實施例中，施加到腔室120中的材料200的壓力可根據材料200的粘度，所要的噴射頻率，和/或打印頭100的包括孔口110和/或通道130的組件的尺寸，來進行調整。在一個實施例中，打印頭100被構造成用來在50和150磅力/平方英寸(psi)之間的壓力下保持材料200。在另一個實施例中，打印頭100被構造成用來保持在至少25磅力/平方英寸(psi)的壓力下的材料200。
材料200可被保持在高溫以促進材料200的噴射。例如，腔室120可被構造成用來保持在100℃或更高溫度的材料200，以促進材料200流向孔口110。.在另一實施例中，打印頭100可被構造成用來將材料加熱至200℃或更高的溫度，或者300℃或更高的溫度。
通道130可被界定在打印頭100的主體內，且打印頭100可包括一個或多個通道130。在一個實施例中，通道130被構造成用來引導要被噴射的材料200進入孔口110。通道130的尺寸可根據要被噴射的材料200的特性來進行調整。
雖然圖1係顯示根據一個實施例的打印頭的結構，打印頭100的其它的結構也是可能的。例如，圖2-3顯示打印頭100的其它可能的結構。如圖2之所示，打印頭100可以被構造為具有單一個腔室120，用來經由分開的通道130以提供材料200到多個孔口110。如圖3之所示，打印頭100可以被構造為具有單一個腔室120，用來經由單一個通道130以提供材料200到多個孔口110。圖2所示的實施例可以降低材料200在通道130流動的阻力，或者可以使材料200在通道130的壓力損 失最小化，且可以使非常高粘度的材料200有更高的流率。
在一些實施例中，各個孔口110具有相關聯的致動銷150以噴射出孔口110內的材料，且各個致動銷150可以在銷腔室140內移動，銷腔室140被構造成用來引導致動銷150的移動。
銷腔室140可以被界定在打印頭100的主體內，且打印頭100可包括一個或多個銷腔室140。在一個實施例中，銷腔室140被構造成用來引導致動銷150移動到孔口110。在其它實施例中，銷腔室140引導致動銷150通過通道130的至少一部分並進入孔口110。如圖1之所示，銷腔室140可以具有階梯狀的構造，以匹配致動銷的階梯狀的構造，用來限制致動銷150的移動，並在銷腔室140的點提供密封件145。在另一實施例中，密封件145可以具有銷腔室140和致動銷150之間的直徑公差。例如，如圖2-3之所示，銷腔室140和致動銷150之間的空間可以被選擇，以允許致動銷150的移動的容易性，同時防止高粘度的材料200進入銷腔室140內。
致動銷150可在銷腔室140和孔口110內移動。例如，致動銷150可以利用電磁體，壓電裝置，或其它驅動機構來移動。致動銷150可以被構造成用來推動在通道130和/或孔口110內的材料200離開打印頭。
在一個實施例中，打印頭100的噴射週期由致動銷150的移動所界定。例如，如圖1之所示，噴射週期可以開始於致動銷150在關閉位置“A”時。致動銷150可被定位在孔口110內，且可以防止材料200任何顯著地流入孔口110。致動 銷可隨後移動到開啟位置“B”，致動銷150從孔口110內縮回，並允許材料200流入孔口110。在一些實施例中，致動銷150可以僅是部分地縮回，以控制材料流入孔口110的量。最後，致動銷150可以移回到關閉位置“C”來完成噴射循環。如圖1之所示，移入關閉位置時，致動銷150可將在孔口110內的材料200推離打印頭100。如圖3之所示，致動銷150可以移動經過孔口110的外表面，以噴射出先前在孔口110內的材料200。
在一些實施例中，致動銷150可為線。例如，致動銷150可為金屬線，如不誘鋼或鎢，其具有200至300微米(μm)之間的直徑。在一個實施例中，致動銷150具有100微米至500微米之間的直徑。
致動銷150可被構造成用來移動通過銷室140和孔口110以噴射材料200。致動銷150行進以噴射材料200的距離可取決於打印頭100的結構和/或材料200的特性。例如，致動銷150可被構造成在噴射週期期間移動1.5毫米或更小的距離。在一個實施例中，致動銷150在噴射週期期間可以移動1.0毫米或更小的距離。在另一個實施例中，致動銷150可移動0.5毫米或更小的距離。在又另一個實施例中，致動銷150可移動0.4毫米與0.5毫米之間的距離。
致動銷150移動的速度可為每秒1米(1M/s)或更大的速度。在一個實施例中，致動銷150在噴射週期期間移動的速度可為約每秒2米(2M/s)或更大的速度。在另一個實施例中，致動銷150在噴射週期期間移動的速度可為約每秒5米 (5M/s)或更大的速度。在一些實施例中，致動銷150可以以20米/秒或更大的速率減速以促進粘性材料從銷的末端噴射出。例如，在一些實施例中，致動銷150的減速，可以使用硬質停止件，或其它元件來幫助，它們可突然停止致動銷150的移動。
致動銷150可被構造成用來達成約1000赫茲的噴射頻率。在一個實施例中，致動銷150的噴射頻率在500赫茲和1500赫茲之間。在另一個實施例中，致動銷150的噴射頻率在100赫茲和2000赫茲之間。
在一個實施例中，致動銷150包括低粘附力的材料或塗層，如FDTS或鐵氟龍，用以減輕材料200對致動銷150的粘附性。
打印頭100可從要被打印的物體的表面隔開，且從打印頭100噴射出的材料200從孔口110噴出而朝向所述表面行進時，會變成空氣傳播。在另一個實施例中，打印頭100接近要被打印的物體的表面，且致動銷150攜帶從孔口110噴出的材到要被打印的物體的表面上。
圖4顯示根據一個實施例的具有致動器模組的銷致動的打印頭。如圖4之所示，打印頭100可包括用以噴射材料200(未顯示出)的多個孔口110，用以保持要被噴射的材料200的腔室120、多個致動銷150以及多個致動器模組300。應當理解到，多個腔室120可以被併入打印頭100內，各個腔室120遞送不同的材料到多個孔口110。
致動器模組300可被用於驅動致動銷150在打印頭100內的移動。在一些實施例中，致動器模組300可以為連 接到致動銷150的一端的電磁致動器，且被構造成用來使致動銷150在打印頭100內移動。
在其它實施例中，致動器模組300可以為螺線管，拉動致動器臂的電磁鐵，壓電致動器的疊層陣列，或驅動致動銷150的其它的機構。疊層壓電致動器可提供高可靠性且其撓曲件可被用來放大疊層壓電致動器的移動。例如，如圖5A之所示，致動器模組300可包括疊層壓電致動器310和放大移動的撓曲件320。如圖5B之所示，致動器模組300可包括電磁體370和驅動致動銷150的樞軸臂380。樞軸臂380可以以接近電磁鐵370的樞軸點385來定位，從而導致一個小的間隙及強的電磁吸力，且樞軸臂370的長度可提供致動銷150被安裝之一端的移動的放大。
根據一些實施例，一組打印頭100的結構和/或致動器模組300的結構可被修改以便利用打印頭100來改善三維打印系統的整體密度或分辨率。例如，圖6-7顯示具有致動器模組的銷致動的打印頭的不同的結構。
如圖6之所示，兩個打印頭100，其可以被定位為面對面地且交錯地，以創造一個整體的打印陣列500，其在面對的孔口110之間具有半個節距。在一些實施例中，打印陣列500可以在傳遞之間編入索引以改善整體的解析度。
在其它的實施例中，致動銷150可被設置在風扇狀結構中，以提高打印頭100的噴射孔口的分辨率或密度，例如，如圖7之所示，多個致動銷150從致動器模組300以一角度延伸到具有孔口的打印頭100的會合區域。在一些實施例中， 打印頭100包括導軌，用來引導致動銷150和防止彎曲或撓曲。導軌可以被模製、機加工或以其它方式形成在打印頭100上。
根據一些實施例，由打印頭100噴射出的材料200的體積可以根據致動銷150的移動來控制。例如，流入致動銷150從孔口110和/或通道130的回縮所產生的空隙的材料的體積可依賴於致動銷150保持在縮回位置的時間。
圖8顯示材料噴射的模型。如圖8之所示，致動銷800從孔口區域810的回縮首先創建一個空隙820。然後要被噴射的材料830流入空隙820中，藉此，其因致動銷800的移動而從孔口區域810噴出。即使空隙820僅是部分地被填充，致動銷800也可噴射材料830，。
在一些實施例中，致動銷800的縮回和它的返回移動之間的時間期間決定空隙820被材料830填充的百分比。在其它的實施例中，溫度、粘度及材料830的其它特性也決定空隙820在致動銷800的移動之間被填充的百分比。因此，在一些實施例中，致動銷800的移動可被控制，用來調整要被噴射的材料830的大小或體積。在其它的實施例中，各別的致動銷800的定時可被調整做為要被噴射的材料830的正規化的量的方法。也就是說，致動銷800的定時可被調整，使得一組中的所有致動銷800可噴射一致的或相等的材料830。
在一個實施例中，致動銷800移動以噴射材料830的速率可決定材料830噴射的速率。三維打印操作期間，高速率的噴射可能有助於減少液滴的位置，而較低速率的噴射可 能允許材料830在噴射操作期間可以結合成更為球形的液滴。
茲請參考圖1，可延伸到通道130中的孔口110，其回填材料200的程度可決定於，致動銷150的縮回(打開位置)和致動銷150的噴射(關閉位置)之間的時間期間。致動銷150長期間在打開位置可允許通道完全填補，而要被噴射的材料的量為最大化。較短的期間將只允許部分回填，而要被噴射的材料的量將取決於回填的百分比。因此，這種定時的不同可以被用來為要被噴射的材料200創建液滴的可改變的尺寸。在一些實施例中，這種變化可以被用來為各個孔口創建灰度等級以及“規範”液滴的尺寸。
在一個實施例中，打印頭100離開要被打印的物體的表面為1至10毫米(mm)之間。在另一個實施例中，從打印頭100噴射出的材料200的液滴在被沉積之前行進0.5至10毫米(mm)之間。
本發明已經參照典型實施例被說明。雖然一些實施例已經被顯示和描述，但應可以被本領域的技術人員理解到，這些實施例可以被更改而不脫離前面詳述的原理和精神。本發明的內容應被解釋為包括所有這些修正和改變，只要它們落入所附的申請專利範圍或其等同物的範圍之內。
100‧‧‧銷致動的打印頭
110‧‧‧孔口
120‧‧‧腔室
130‧‧‧通道
140‧‧‧銷腔室
145‧‧‧密封件
150‧‧‧致動銷
200‧‧‧高粘度材料
A‧‧‧關閉位置
B‧‧‧開啟位置
C‧‧‧關閉位置

Claims (10)

  1. 一種銷致動的打印頭，其包括：多個孔口，一材料是通過該多個孔口而被噴射；至少一腔室，其是用來容納要被噴射的該材料；多個通道，其是將該腔室連接到該孔口；和多個致動銷，其是進入該孔口並使該材料從該孔口噴射出，其中，該打印頭被構型以用來噴射在高溫下具有10,000厘泊或更高的粘度的一材料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的打印頭，其中，在一第一打開位置時，該致動銷的每一者允許材料進入該孔口，且其中，在一第二關閉位置時，該致動銷的每一者阻擋該通道中的材料進入各自的該孔口，同時進入該孔口並噴射其中之該材料。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的打印頭，其中，該致動銷的每一者在該第一打開位置的持續時間決定被噴射的該材料的體積。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的打印頭，其中，該孔口的每一者被構型以用來噴射具有100微米與300微米之間的直徑的材料之液滴。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的打印頭，其中，在該關閉位 置時，該致動銷的每一者突出通過界定該孔口的一外表面的一平面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的打印頭，其中，還包括引導該致動銷的移動的多個銷腔室。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的打印頭，其中，還包括移動該致動銷的多個致動器模組。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的打印頭，其中該致動器模組包括一電磁致動器和一壓電致動器中的一者。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的打印頭，其中該材料是一種在200℃下具有50000厘泊或更高粘度的一工程聚合物。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的打印頭，其中該多個銷包括一金屬線。
TW105112512A 2015-05-20 2016-04-21 銷致動的打印頭 TW201641298A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/717,560 US9757900B2 (en) 2015-05-20 2015-05-20 Pin-actuated printhead

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201641298A true TW201641298A (zh) 2016-12-01

Family

ID=57325104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105112512A TW201641298A (zh) 2015-05-20 2016-04-21 銷致動的打印頭

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9757900B2 (zh)
JP (1) JP6600274B2 (zh)
KR (1) KR102287857B1 (zh)
CN (1) CN106256534B (zh)
CA (1) CA2929424C (zh)
IL (1) IL245518A0 (zh)
MX (1) MX2016005843A (zh)
RU (1) RU2701996C2 (zh)
TW (1) TW201641298A (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10335991B2 (en) 2015-12-08 2019-07-02 Xerox Corporation System and method for operation of multi-nozzle extrusion printheads in three-dimensional object printers
WO2017156415A1 (en) * 2016-03-10 2017-09-14 San Draw Inc. Apparatuses, systems and methods for generating three-dimensional objects with adjustable properties
JP6648001B2 (ja) 2016-11-02 2020-02-14 日本発條株式会社 スタビリンク
US10406803B2 (en) * 2016-12-08 2019-09-10 Xerox Corporation Method for providing color and material property options in a three-dimensional object printer
DE102017122488A1 (de) 2017-09-27 2019-03-28 Dürr Systems Ag Applikator mit einer Dichtungsmembran
US11000997B2 (en) 2018-07-23 2021-05-11 Xerox Corporation System and method for preserving valve member travel in a multi-nozzle extruder
US11040487B2 (en) 2019-03-27 2021-06-22 Xerox Corporation Method for operating an extruder in a three-dimensional (3D) object printer to improve layer formation
US11338523B2 (en) 2020-06-10 2022-05-24 Xerox Corporation System and method for operating a multi-nozzle extruder during additive manufacturing
US11731366B2 (en) 2020-07-31 2023-08-22 Xerox Corporation Method and system for operating a metal drop ejecting three-dimensional (3D) object printer to form electrical circuits on substrates
US11890674B2 (en) 2022-03-01 2024-02-06 Xerox Corporation Metal drop ejecting three-dimensional (3D) object printer and method of operation for forming support structures in 3D metal objects

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999044805A1 (de) 1998-03-05 1999-09-10 Mauser-Werke Gmbh Extrusionskopf
WO2003017745A2 (en) 2001-08-23 2003-03-06 Sciperio, Inc. Architecture tool and methods of use
CN100398893C (zh) * 2001-10-13 2008-07-02 威尔勒国际有限公司 电磁阀
US7153454B2 (en) 2003-01-21 2006-12-26 University Of Southern California Multi-nozzle assembly for extrusion of wall
US8801415B2 (en) 2005-01-21 2014-08-12 University Of Southern California Contour crafting extrusion nozzles
US7765949B2 (en) 2005-11-17 2010-08-03 Palo Alto Research Center Incorporated Extrusion/dispensing systems and methods
US7604470B2 (en) 2006-04-03 2009-10-20 Stratasys, Inc. Single-motor extrusion head having multiple extrusion lines
US8002254B2 (en) * 2006-05-15 2011-08-23 Jack Leon Bayer Bayer work piece clamping system
JP5806868B2 (ja) * 2011-07-11 2015-11-10 武蔵エンジニアリング株式会社 液滴吐出装置および方法
WO2013163585A1 (en) 2012-04-26 2013-10-31 Northeastern University Device and method to additively fabricate structures containing embedded electronics or sensors
US11110648B2 (en) 2012-07-31 2021-09-07 Makerbot Industries, Llc Build material switching
US10029415B2 (en) 2012-08-16 2018-07-24 Stratasys, Inc. Print head nozzle for use with additive manufacturing system
US20140120196A1 (en) 2012-10-29 2014-05-01 Makerbot Industries, Llc Quick-release extruder
US9314970B2 (en) 2013-02-27 2016-04-19 CEL Technology Limited Fluid-dispensing head for a 3D printer
US20140281886A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Media Direct, Inc. Systems and methods for creating or updating an application using website content
WO2014200595A2 (en) 2013-03-15 2014-12-18 3D Systems, Inc. Direct writing for additive manufacturing systems
EP3725497B1 (en) 2013-03-22 2024-07-03 Markforged, Inc. Three-dimensional printer
US9149988B2 (en) 2013-03-22 2015-10-06 Markforged, Inc. Three dimensional printing
US20140363532A1 (en) 2013-06-10 2014-12-11 Kirk W. Wolfgram Multiple color extrusion type three dimensional printer
US20150035198A1 (en) 2013-07-31 2015-02-05 Simon SABA Systems and methods for three-dimensional printing
US10800086B2 (en) 2013-08-26 2020-10-13 Palo Alto Research Center Incorporated Co-extrusion of periodically modulated structures
CN203713074U (zh) 2013-08-28 2014-07-16 熙尔科技有限公司 台式机器人
US9669586B2 (en) 2013-10-01 2017-06-06 Autodesk, Inc. Material dispensing system
EP3970945A1 (en) 2013-11-19 2022-03-23 Guill Tool & Engineering Filament for use in a 3d printer and method for producing the same
RU143116U1 (ru) * 2013-12-06 2014-07-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический Центр "ТАТА" - ООО НТЦ "ТАТА" Принтер для синтеза гибкой транспарентной электрохромной пленки
US8827684B1 (en) 2013-12-23 2014-09-09 Radiant Fabrication 3D printer and printhead unit with multiple filaments
US20160009029A1 (en) * 2014-07-11 2016-01-14 Southern Methodist University Methods and apparatus for multiple material spatially modulated extrusion-based additive manufacturing
US10286606B2 (en) * 2014-09-15 2019-05-14 Massachusetts Institute Of Technology Methods and apparatus for additive manufacturing along user-specified toolpaths
US20160325498A1 (en) * 2015-05-04 2016-11-10 Daniel Gelbart 3D Printer Based on a Staggered Nozzle Array

Also Published As

Publication number Publication date
IL245518A0 (en) 2016-11-30
CA2929424A1 (en) 2016-11-20
US9757900B2 (en) 2017-09-12
JP6600274B2 (ja) 2019-10-30
US20160339635A1 (en) 2016-11-24
CA2929424C (en) 2018-06-26
RU2701996C2 (ru) 2019-10-02
CN106256534B (zh) 2019-07-12
RU2016117893A (ru) 2017-11-10
JP2016215636A (ja) 2016-12-22
MX2016005843A (es) 2016-11-21
KR102287857B1 (ko) 2021-08-09
RU2016117893A3 (zh) 2019-07-30
KR20160137367A (ko) 2016-11-30
CN106256534A (zh) 2016-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201641298A (zh) 銷致動的打印頭
US10442174B2 (en) Material feeder for engineering polymer ejection system for additive manufacturing applications
TWI516312B (zh) Method and apparatus for discharging liquid material
JP3784404B1 (ja) 溶射ノズル装置およびそれを用いた溶射装置
JP2017105177A5 (zh)
DE112005003693T5 (de) Druckzelle und Druckkopf zum Drucken geschmolzener Metalle
JP2013536771A5 (zh)
US12059893B2 (en) Piezoelectric droplet deposition apparatus optimised for high viscosity fluids, and methods and control system therefor
JP2021095634A (ja) ガス膨張材料噴射アクチュエータ
JP2013536771A (ja) ３次元物体を製造するための方法及び装置
US20180243826A1 (en) Three-dimensional modeled-object manufacturing composition and three-dimensional modeled-object manufacturing method
CN111526948B (zh) 具有短喷嘴距离的施涂器
US20170252970A1 (en) Three-dimensional shaped article production method, three-dimensional shaped article production apparatus, and three-dimensional shaped article
CN114953734A (zh) 具有优化的喷嘴设计的按需喷墨打印机
JP6919229B2 (ja) 三次元造形物製造用組成物および三次元造形物の製造方法
JPH05116284A (ja) インクジエツト記録ヘツドおよび該記録ヘツドを有するインクジエツト記録装置
JP6615048B2 (ja) ノズルエリアに高粘度材料を補充するように構成されるプリントヘッド
US12042991B2 (en) Energy dissipative nozzles for drop-on-demand printing and methods thereof
Wong et al. Jettable fluid space and jetting characteristics of a microprint head
US20180243825A1 (en) Three-dimensional modeled-object manufacturing composition and three-dimensional modeled-object manufacturing method
US10350888B2 (en) Printhead configured for use with high viscosity materials