[發(fā)明專利]打印頭、三維打印機(jī)及三維打印方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510313735.4
• 申請(qǐng)日: 2015-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN104890243B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張濤;何永剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珠海天威飛馬打印耗材有限公司
• 主分類號(hào): B29C67/00
• 分類號(hào): B29C67/00;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 珠海智專專利商標(biāo)代理有限公司44262
• 代理人: 何彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于快速成型的擠出裝置、該擠出裝置構(gòu)建的快速成型設(shè)備及能夠采用該快速成型設(shè)備進(jìn)行成型的成型方法，具體地說，涉及一種用于熔融擠壓成型的打印頭、該打印頭構(gòu)建的三維打印機(jī)及可采用該三維打印機(jī)進(jìn)行打印三維物體的方法。

背景技術(shù)

三維打印機(jī)，是一種基于三維物體的數(shù)字模型，利用塑料、液態(tài)光固化樹脂、粉末狀金屬等材料，通過逐層打印的方式構(gòu)造三維物體的設(shè)備。

公告號(hào)為CN1216726C的專利文獻(xiàn)的背景技術(shù)中描述了一種以細(xì)絲的形式向打印頭供給成型材料的三維打印機(jī)，參見圖1，三維打印機(jī)01具有打印頭011、供料裝置012、導(dǎo)管013及載物臺(tái)014；供料裝置012具有一個(gè)纏繞有成型絲0123的供料盤0121；打印頭011具有由電機(jī)0115驅(qū)動(dòng)的一對(duì)送料滾輪0113與0114，液化器0111及設(shè)于液化器0111下端的打印噴嘴0112。供料盤0121被安裝于三維打印機(jī)01的供料盤安裝架的轉(zhuǎn)軸0122上，從而將成型絲0123提供給打印頭011。在使用過程中，將成型絲0123從供料盤0121上拉出，使被拉直的成型絲通過由摩擦阻力較小的材料制成的導(dǎo)管013，直至將成型絲供給到送料滾輪0113及0114，由電動(dòng)機(jī)0115驅(qū)動(dòng)的送料滾輪0113及0114推動(dòng)成型絲進(jìn)入液化器0111以產(chǎn)生一個(gè)所謂“液化器泵效應(yīng)”，即成型絲本身相當(dāng)于一個(gè)活塞，進(jìn)入液化器0111內(nèi)的成型絲擠壓熔融狀態(tài)的成型材料，使之按一定的體積速率從打印噴嘴0112的擠出噴口擠出并沉積于載物臺(tái)014的載物面上。三維打印機(jī)01的控制單元通過控制打印頭011在水平的X-Y平面內(nèi)移動(dòng)，同時(shí)控制載物臺(tái)014沿垂向的Z軸移動(dòng)，從而逐層地打印出三維物體。

由于該三維打印機(jī)只設(shè)單個(gè)打印噴嘴，其打印噴嘴擠出的絲狀熔融狀態(tài)成型材料的直徑可選范圍有限，在打印不同精度要求的三維物體或三維物體中不同精度要求的部分時(shí)，難以根據(jù)精度要求進(jìn)行選擇合適且打印效率高的絲狀熔融狀態(tài)成型材料，無法進(jìn)一步提高三維打印機(jī)的打印效率。

公布號(hào)為CN104044271A的專利文獻(xiàn)公布了一種雙打印頭機(jī)構(gòu)的三維打印機(jī)，其中兩個(gè)并排的打印頭具有加熱塊及不同口徑的打印噴嘴，根據(jù)打印精度需求將其中一個(gè)打印頭切換成工作位置。該三維打印機(jī)由于設(shè)置具有不同有效孔徑的打印噴嘴，可根據(jù)打印速度及精度的要求進(jìn)行選擇使用不同有效孔徑的打印噴嘴，在滿足打印精度要求的條件下，提高打印效率。但是，打印噴嘴在從工作狀態(tài)切入待機(jī)狀態(tài)后，通常會(huì)出現(xiàn)“溢膠”現(xiàn)象，即在送料滾輪的送料慣性及打印頭在變速移動(dòng)過程中震動(dòng)的作用下，該打印噴嘴內(nèi)的熔融狀態(tài)成型材料會(huì)繼續(xù)從打印噴嘴中擠出，滴落于三維物體的打印面上，降低三維物體的打印精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種三維打印機(jī)用打印頭，旨在便于提高三維打印機(jī)的打印效率；

本發(fā)明的另一目的是提供以上述打印頭構(gòu)建的三維打印機(jī)；

本發(fā)明的再一目的是提供一種可采用上述三維打印機(jī)進(jìn)行打印三維物體的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述主要目的，本發(fā)明提供的三維打印機(jī)用打印頭包括液化器及調(diào)整單元，調(diào)整單元包括調(diào)整盤，調(diào)整盤的盤面的法線沿垂向布置，調(diào)整盤的上盤面緊貼液化器的出口端的端面地設(shè)于液化器下方，調(diào)整盤相對(duì)液化器可繞垂向軸旋轉(zhuǎn)；液化器的出口端端壁與調(diào)整盤中的一個(gè)上設(shè)有一個(gè)第一擠出孔，另一個(gè)上設(shè)有兩個(gè)以上的第二擠出孔；每個(gè)第二擠出孔的有效孔徑各不相同，且小于等于第一擠出孔的有效孔徑；通過調(diào)整盤相對(duì)液化器繞垂向軸的旋轉(zhuǎn)，第一擠出孔有選擇地與其中一個(gè)第二擠出孔對(duì)接；與設(shè)于出口端端壁上的擠出孔對(duì)接的設(shè)于調(diào)整盤上的擠出孔的出料口構(gòu)成打印頭的擠出噴口。

由以上方案可見，通過調(diào)整盤相對(duì)液化器繞垂向軸的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)第一擠出孔與其中一個(gè)第二擠出孔對(duì)接組合構(gòu)成處于工作狀態(tài)的擠出孔，即對(duì)有效孔徑進(jìn)行組合，從而可對(duì)處于工作狀態(tài)的擠出孔的有效孔徑進(jìn)行選擇，提供更多的選擇范圍，提高三維打印機(jī)的打印效率；由于只有一個(gè)加熱熔融腔，其在完成擠出孔的有效孔徑調(diào)整后，不會(huì)因?yàn)樗土蠞L輪等送料機(jī)構(gòu)的送料慣性而出現(xiàn)“溢膠”現(xiàn)象。此外，由于采用設(shè)于調(diào)整盤上的擠出孔替代現(xiàn)有長(zhǎng)圓柱狀的打印噴嘴，可簡(jiǎn)化打印頭的結(jié)構(gòu)。

一個(gè)具體的方案為出口端端壁為一定位盤，定位盤的中心處形成有中心軸孔，第一擠出孔位于定位盤上偏離中心軸孔處；調(diào)整單元還包括傳動(dòng)軸及調(diào)整電機(jī)，調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸與傳動(dòng)軸傳動(dòng)連接，傳動(dòng)軸的下端穿過中心軸孔并與調(diào)整盤固定連接；傳動(dòng)軸設(shè)于液化器外；第二擠出孔環(huán)繞傳動(dòng)軸的軸線布置地設(shè)在調(diào)整盤上。