[實用新型]一種具有監測補償功能的3D打印頭

有效

• 申請號: 201720620064.0
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN207255160U
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 劉宏;劉軼
• 申請（專利權）人: 寧夏共享模具有限公司
• 主分類號: B22C9/02
• 分類號: B22C9/02;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司32102
• 代理人: 徐素柏

技術領域

本實用新型涉及3D打印技術領域，特別涉及一種用于微滴噴射3D打印裝置的具有監測補償功能的3D打印頭。

背景技術

鑄造砂型的3D打印技術是增材制造技術的重要應用領域。鑄造砂型的分層打印原理決定砂型的制備過程由幾百層甚至上千層連續掃描打印過程組成，各打印過程包括鋪粉和打印頭選擇性噴射粘結劑兩個動作，后者中出現漏噴或不噴粘結劑的故障現象均會導致砂型斷層報廢，這使得打印頭噴射狀態參數實時監測和噴射誤差補償技術對鑄造砂型3D打印整機可靠性尤為重要。

現有技術中，在提高3D打印頭工作可靠性和延長使用壽命方面，公開號為CN103218479A，名稱為“用于細胞打印的壓電式噴頭優化設計方法”的實用新型專利中，公開了一種用于壓電式打印頭的優化設計方法。該技術基于有限元理論建立噴頭流體動力學模型，通過計算打印頭噴孔內各點處壓力后推算出壓力波動周期，結合電壓脈寬調整方法對該模型進行優化并指導打印頭設計過程，實現結構優化設計。該技術從打印頭結構優化設計的角度主要解決現有壓電式噴墨打印頭在打印時噴孔易堵塞、可靠性低的問題；公開號為CN105729799A，公開日期為2016-07-06，名稱為“具有打印頭保護裝置的3D打印設備及其使用方法”的專利中，公開了一種鑄造砂型3D打印頭的保護裝置及方法，目的是防止因墨水結晶變干而堵塞打印頭。該技術通過設計一種打印頭清洗站，使得非工作狀態下打印頭位于清洗站內，隔絕了打印頭與空氣的接觸，延長了打印頭的使用壽命；劉紅光和張學軍等人在《國內外3D打印快速成型技術的專利情報分析》和《3D打印技術研究現狀和關鍵技術》的文獻中指出，3D打印頭是3D打印設備的核心器件，其可靠性是影響這一技術發展的關鍵因素，并強調打印頭結構運行過程出現的故障是導致整機可靠性低的主要原因。因此，提高3D打印頭的運行可靠性是3D打印設備亟待解決的關鍵問題。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術中的鑄造砂型3D打印過程因個別噴嘴故障而導致打印區粘結劑漏噴斷層的問題，提供一種具有監測補償功能的3D打印頭，通過實時監測獲取打印頭噴射參數，將其與標準參數進行對比判斷是否出現噴射故障及故障噴嘴位置，再以輔助打印頭補償噴射打印方式以保證打印質量。

本實用新型的目的是這樣實現的，一種具有監測補償功能的3D打印頭，包括復合安裝支架，所述復合安裝支架上設有安裝板，所述安裝板上設有主排打印頭和輔助排打印頭，所述主排打印頭和輔助排打印頭分別連接有用于檢測各打印頭噴射參數的在線監測裝置，所述主排打印頭和輔助排打印頭之間的安裝板上設有掃描窗口，所述掃描窗口用于在線掃描裝置掃描主排打印頭的打印圖案，所述在線掃描裝置用于掃描主排打印頭的打印圖像，所述輔助排打印頭用于對主排打印頭的漏噴位置進行補償噴射打印。

本實用新型的3D打印頭，設有主排打印頭和輔助排打印頭，正常3D打印工作中，以主排打印頭為主進行打印，打印過程中在線監測裝置和掃描裝置對打印頭的噴射參數和打印圖案進行在線適時監測，對主排打印頭因故障漏噴射打印的位置通過輔助排打印頭進行補償打印，以保證打印圖案的連續性和完整性。

為保證輔助排打印頭及時準確的補償主排打印頭的漏打印位置，所述主排打印頭和輔助排打印頭分別包括若干陣列排布的打印單元，所述主排打印頭沿打印頭行進方向位于輔助排打印頭的前方。

進一步地，所述主排打印頭包括前后平行布置的兩排或兩排以上，并且相鄰排之間的各打印單元交錯排布。

為便于實現輔助排打印頭的在線補償打印功能，所述主排打印頭、輔助排打印頭、在線監測裝置和在線掃描裝置與控制系統連接，所述3D打印頭打印工作時，優先控制主排打印頭進行打印工作，所述輔助排打印頭根據在線監測裝置和在線掃描裝置的檢測結果對主排打印頭的漏噴位置進行補償打印，所述控制系統包括打印模塊、檢測診斷模塊和補償模塊。

為便于精確實現補償打印，所述打印模塊用于驅動主排打印頭按設定的打印圖案進行打印；所述檢測診斷模塊用于控制在線監測裝置和在線掃描裝置對主排打印頭的打印結果和噴射參數進行實時檢測，并得出檢測結果和故障信息傳輸至補償模塊；所述補償模塊根據故障信息在線調控輔助排打印頭，對主排打印頭的失效噴嘴對應的位置進行噴射補償。本實用新型的3D打印頭的，通過在線監測裝置和在線掃描裝置的在線監測將打印輸出量和打印結果直接反饋給控制系統，控制系統通過故障診斷和誤差補償，避免了打印頭因噴嘴失效而漏噴或不噴的現象而造成打印質量問題，有效提高了打印頭噴射可靠性。