[發(fā)明專利]對(duì)初始材料靈活施加壓力的、用于3D打印機(jī)的打印頭

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202080092679.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN114981069A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·揚(yáng)勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號(hào): B29C64/209
• 分類號(hào): B29C64/209;B29C64/106;B33Y30/00
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

本發(fā)明涉及一種用于3D打印機(jī)(1)的打印頭(10)，具有用于粘度可變化的初始材料(20)的供應(yīng)裝置(11)和沿初始材料(20)的液相(22)的流動(dòng)方向逐漸變細(xì)的噴嘴(14)，該噴嘴用于將該液相(22)通過出口(15)輸出，其中，設(shè)置至少一個(gè)壓力發(fā)生器(12)，以便將所述液相(22)的至少一部分的壓力提高到基礎(chǔ)壓力，并且其中，設(shè)置連接在所述壓力發(fā)生器(12)和所述噴嘴(14)之間的至少一個(gè)壓力調(diào)制器(13)，以便將所述液相(22)的至少一部分的壓力在所述基礎(chǔ)壓力周圍調(diào)制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于3D打印機(jī)的打印頭，用于選擇性地局部輸出初始材料的液相。

背景技術(shù)

用于粘度可變材料的3D打印機(jī)獲得該材料的固相作為初始材料，由此產(chǎn)生液相，并且將該液相選擇性地施加到屬于待產(chǎn)生對(duì)象的部位上。這種3D打印機(jī)包括一個(gè)打印頭，在該打印頭中準(zhǔn)備好用于打印的初始材料。此外，設(shè)置用于在打印頭和工作面(在該工作面上應(yīng)形成對(duì)象)之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的器件。在此，僅打印頭、僅工作面或打印頭以及工作面都可以運(yùn)動(dòng)。

打印頭具有噴射液體材料的第一運(yùn)行狀態(tài)和不噴射液體材料的第二運(yùn)行狀態(tài)。例如，當(dāng)要接近工作面上的不同位置并且在到那里的路徑上沒有材料被沉積時(shí)，則采用第二運(yùn)行狀態(tài)。例如可以在打印頭的兩種運(yùn)行狀態(tài)之間切換，其方式是：打開或關(guān)閉固體初始材料的進(jìn)給。

DE 10 2016 222 306A1公開一種用于3D打印機(jī)的打印頭，該打印頭接收顆粒狀的初始材料并且利用活塞將其輸送到使該初始材料塑化的區(qū)域中。

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明的范疇內(nèi)開發(fā)出一種用于3D打印機(jī)的打印頭。該打印頭包括用于粘度可變的初始材料的供應(yīng)裝置和沿初始材料的液相的流動(dòng)方向逐漸變細(xì)的噴嘴，用于將液相通過出口輸出。

例如尤其可以通過安裝在打印頭上的加熱裝置將初始材料轉(zhuǎn)化為液相。即使該相在物理上看是液態(tài)的，但其通常總是仍然如此粘稠，使得不會(huì)自行穿過噴嘴的出口。

因此，設(shè)置至少一個(gè)壓力發(fā)生器，以便將液相的至少一部分的壓力提高到基礎(chǔ)壓力。此外，設(shè)置連接在壓力發(fā)生器和噴嘴之間的至少一個(gè)壓力調(diào)制器，以便將液相的至少一部分的壓力圍繞著所述基礎(chǔ)壓力調(diào)制。

壓力發(fā)生器例如可以是作用到初始材料的液相上的固體的運(yùn)行器件，例如活塞。然而，壓力發(fā)生器也可以包括例如用于壓縮空氣或其它氣態(tài)壓力介質(zhì)的供應(yīng)裝置。在將初始材料以細(xì)絲形式供應(yīng)的3D打印機(jī)中，該細(xì)絲的仍然是固態(tài)的端部也可以以活塞的方式作用到初始材料的液相上并且就此而言也可以用作壓力發(fā)生器。

已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，在許多結(jié)構(gòu)的制造中取決于能夠快速地改變初始材料的壓力。該壓力決定了每單位時(shí)間通過噴嘴出口的質(zhì)量流。該質(zhì)量流必須始終與打印頭和待制造對(duì)象相對(duì)彼此運(yùn)動(dòng)的速度相協(xié)調(diào)。這意味著，初始材料的打印必須跟蹤速度的變化，從而在待制造對(duì)象的每個(gè)部位上精確地施加設(shè)定量的材料。速度尤其在打印頭和待制造對(duì)象彼此的相對(duì)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈地改變或甚至反轉(zhuǎn)其沿著至少一個(gè)軸線的運(yùn)動(dòng)方向的部位處改變。例如為了打印直角的角部，必須將沿著該角部的一條邊的運(yùn)動(dòng)減速至停止，然后再沿著該角部的另一條邊加速。

然而，在壓力改變時(shí)，尤其在塑料和其它聚合物作為初始材料的情況下，在相應(yīng)促動(dòng)器(例如擠壓到初始材料上的活塞)的操控與噴嘴出口處壓力的實(shí)際變化之間存在延遲，其原因是所提及的材料在液相中是可壓縮的，使得對(duì)于它們的處理需要很大的力。此外，初始材料的液相的剪切粘度也對(duì)力傳遞產(chǎn)生影響。由此，特別在所述的輪廓彎折處出現(xiàn)施加的材料量與計(jì)劃量的偏差，在所述輪廓彎折處，關(guān)于至少一個(gè)空間軸線的速度強(qiáng)烈變化。這種偏差影響制造對(duì)象的質(zhì)量和精度。

通過現(xiàn)在由壓力發(fā)生器和壓力調(diào)制器的組合提供在出口附近的有效總壓力，可以有利地使所描述的在壓力改變時(shí)的延遲最小化。