3D打印用转轮式多色挤出系统及配套的多色3D打印方法与流程

本发明涉及3D打印设备方法相关领域，特别是一种3D打印用转轮式多色挤出系统配套的多色3D打印方法。

背景技术：

3D打印（3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。现阶段3D打印原材料多采用高流动改性PLA，其本身本线状，缠绕于线辊上，加工时，端部安装于打印头的入料口，被带动逐步抽出，进入打印头的线材加热后融化，最终展现在打印平台上凝固，构成打印成品。

对应的，3D打印原材料主要有红色、白色、绿色、粉色等多个单色，3D打印原材料主要有ABS、PLA、PA、等材料当需要打印多色时，多通过多头喷头连接不同颜色的原料线辊，形成间套打印的效果，或多次在喷头内先后填装不同颜色的原料，以形成不同颜色的色层。多头喷头连接不同材料的原料线辊，形成功能梯度材料的效果。综上所述，工作人员在产品加工的过程中要时常监控原材料的下料情况，保证换料且不断料，劳动强度大，往往需要单独的人工进行监控，浪费人力资源。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决现有3D打印技术中多色打印中，人工成本大，自动化程度低的问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体方案是：

一种3D打印用转轮式多色挤出系统，支座上设有出料通孔，支座的上表面安装转轮装置和挤料装置，支座的下表面安装有打印喷头；

所述转轮装置包括处于支座上表面的电机、与电机输出轴配合安装的转筒，摩擦轮沿转筒的外径均布安装有若干个摩擦轮，且在转筒上对应各所述摩擦轮摩擦轮设有入料通孔，所述摩擦轮的轮轴水平安装；

所述挤料装置包括挤料电机带动的挤料辊，所述挤料辊的主轴处于摩擦轮摩擦轮的主轴所在平面上，使得当出料辊处于对应位置时，所述挤料辊与所述摩擦轮相切。

在所述转筒上、各摩擦轮间还设有棘齿，所述棘齿的齿形端相对于其平滑端更远离所述挤料辊，所述棘齿的高度为a，所述摩擦轮突出于所述转筒的高度为b，a>b，所述挤料装置铰支连接于所述支座上，且与所述支座间设有复位元件。

优选的，所述摩擦轮轮轴的外缘设有与线材外径相匹配的弧形凹槽。所述电机连接控制器以控制各摩擦轮的位置。

优选的，所述复位元件包括安装于支座上的弹簧、和固定于弹簧一端对挤料辊起限位作用的压块。为挤料电机座与支座之间提供弹簧压紧，该设计既具有复位功能也具有使终使保持料丝与挤料辊与摩擦轮之间的压力。

或者，复位元件为安装于铰支轴上的卷簧。

优选的，所述电机与所述卷筒间通过齿轮和齿轮孔相配合，所述底座上设有凸起的圆柱，所述转筒与所述圆柱间装配有轴承，所述打印喷头连接安装有散热风扇。

一种使用上述的3D打印用转轮式多色挤出系统的多色3D打印方法，包括如下步骤：

（1）调整：不同颜色线材自入料通孔穿入至与摩擦轮相接触，控制转筒旋转，使指定颜色所在的摩擦轮处于出料通孔上方；

（2）入料：挤料电机带动挤料辊旋转，挤料辊与摩擦轮共同带动原料线材穿过出料通孔进入打印喷头内，开始打印过程；

（3）出料：单色打印完毕后，挤料电机带动挤料辊反向旋转，挤料辊与摩擦轮共同带动原料线材沿出料通孔自打印喷头内抽离，回到步骤（1）中的状态。

在所述步骤（1）中，指定摩擦轮到达挤料辊前，挤料辊在棘齿带动下摇动以降低与之前途径的摩擦轮间的摩擦力。

本发明的有益效果在于：

（1）设计了一种转轮式的系统，可以同时备料多种颜色；

（2）该系统连接控制装置，实现了换料的自动化，精确程度高；

（3）挤料装置与转轮装置间棘齿的设计，使运动更加平滑，原料丝间切换流畅。

（4）耗材加紧机构利用弹簧的自适应效应，可以保证在打印时能够保证线材受到一定的压力，在切换又能减小为零方便切换。

附图说明

图1是本发明轴测方向结构示意图；

图2是本发明图1所示结构的主视图；

图3是本发明图1所示结构的左视图；

图4是本发明图1所示结构的右视图；

图5是本发明图1所示结构的仰视图；

图6是本发明拆去散热风扇、转筒和部分原料线材的轴测方向结构示意图；

图7是本发明图6所示结构的主视图；

图8是本发明图6所示结构的俯视图；

图9是本发明图6所示结构的左视图；

图中各部件名称：1.转轮装置；2.支座；3.挤料装置；4.打印喷头；5.散热风扇；6.原料线材；

11.传动齿轮；12.摩擦轮轮柱；13.摩擦轮；14.电机；15.转筒；16.棘齿；

31.挤料电机；32.挤料辊；33.铰支轴。

具体实施方式

实施例：一种3D打印用转轮式多色挤出系统，参见图1至图9，支座2上设有出料通孔，支座2的上表面安装转轮装置1和挤料装置3，支座2的下表面安装有打印喷头4；

所述转轮装置1包括处于支座2上表面的电机14、与电机14输出轴配合安装的转筒15，沿转筒15的外径均布安装有若干个摩擦轮13，且在转筒15上对应各所述摩擦轮13设有入料通孔，所述摩擦轮13的轮轴水平安装；

所述挤料装置3包括挤料电机31带动的挤料辊32，所述挤料辊32的主轴处于摩擦轮13的主轴所在平面上，使得当出料辊处于对应位置时，所述挤料辊32与所述摩擦轮13相切。

在所述转筒15上、各摩擦轮13间还设有棘齿16，所述棘齿16的齿形端相对于其平滑端更远离所述挤料辊32，所述棘齿16的高度为a，所述摩擦轮13突出于所述转筒15的高度为b，a>b，所述挤料装置3铰支连接于所述支座2上，且与所述支座2间设有复位元件。

所述摩擦轮13轮轴的外缘设有与线材外径相匹配的弧形凹槽。

所述电机14连接控制器以控制各摩擦轮13的位置。

本实施例中，复位元件包括安装于支座2上的弹簧、和固定于弹簧一端对挤料辊起限位作用的压块。其工作原理就是弹簧具有自适应的效果。作用就是使挤料辊与料丝与摩擦轮之间的始终压紧。本实施例中，设置棘齿的作用就是在切换过程中使料丝与挤料辊与摩擦轮之间的压力减小到一定值，方便进行切换。

电机14与所述卷筒间通过齿轮和齿轮孔相配合，所述底座上设有凸起的圆柱，所述转筒15与所述圆柱间装配有轴承，所述打印喷头4连接安装有散热风扇5。

一种使用上述的3D打印用转轮式多色挤出系统的多色3D打印方法，包括如下步骤：

（1）调整：不同颜色线材自入料通孔穿入至与摩擦轮13相接触，控制转筒15旋转，使指定颜色所在的摩擦轮13处于出料通孔上方；

（2）入料：挤料电机31带动挤料辊32旋转，挤料辊32与摩擦轮13共同带动原料线材6穿过出料通孔进入打印喷头4内，开始打印过程；

（3）出料：单色打印完毕后，挤料电机31带动挤料辊32反向旋转，挤料辊32与摩擦轮13共同带动原料线材6沿出料通孔自打印喷头4内抽离，回到步骤（1）中的状态。

在所述步骤（1）中，指定摩擦轮13到达挤料辊32前，挤料辊32在棘齿16带动下摇动以降低与之前途径的摩擦轮13间的摩擦力。

实施例2，与实施例1不同之处在于：所述复位元件为安装于铰支轴33上的卷簧。卷簧对挤料装置起到限位和复位的作用。

实施例3,与实施例1的不同之处在于，采用的原料由多种颜色的原料可供选择，替换为多种材质的丝线类材料，实现多材料的选择，以丰富成品的种类。

最后需说明的是，以上者仅系本发明部分实施例，并非用以限制本发明，依据本发明的结构及特征，稍加变化修饰而成者，亦应包括在本发明范围之内。