一种阵列式3D打印头的制作方法

本发明涉及3d打印装备技术领域，特别涉及一种阵列式3d打印头。

背景技术：

近年来，3d打印技术蓬勃发展。将3d打印技术运用到铸造砂型的生产中，其生产过程更加安全、高效，获得的打印产品的表面质量精度更高，因此3d打印技术在铸造领域迅速发展。其中基于3dp原理的3d打印应用广泛。

3dp打印技术与传统喷墨打印技术类似，打印设备最关键的部件之一在于打印头，打印头影响着产品的打印效率、打印质量等。铸造用3d打印设备由于打印的物件较大，单次喷墨打印行程长，完成一次往返打印任务的时间较长。由于打印物件是一层一层进行的，往往花费的打印时间漫长，甚至需要十几、几十个小时。同时，由于打印头装置自身的负重大，致使打印头长时间运作后，容易发生形变，最终导致无法满足打印精度的要求，影响产品打印质量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种打印效率高，打印精度高，并可保证持续稳定供墨的阵列式3d打印头。

本发明的目的是这样实现的，一种阵列式3d打印头，包括安装于打印头支架上的墨盒部分、墨管部分和喷头部分，所述墨盒部分包括左右对称设置的第一墨盒和第二墨盒，所述第一墨盒和第二墨盒之间设有使两墨盒内的液位平衡的气液平衡管路；所述墨管部分设置在墨盒部分的下方，包括分别从第一墨盒和第二墨盒输出的液料输出管，所述液料输出管末端分别与水平设置的墨管连通，所述墨管前后平行设有两排或两排以上，所述墨管壁上分别均布有若干出液料嘴；所述喷头部分包括安装底板，所述安装底板上阵列排布有与墨管排数相同的若干喷头组件，相邻排的喷头组件交错排布以弥补同排各相邻喷头组件间的安装空档，所述喷头组件分别通过两侧的固定块和支撑柱与安装底板固定，所述固定块上侧还有与对应的喷头组件内腔连通的进液嘴，所述进液嘴的各进液口数量与墨管上的出液料嘴的数量一一对应并分别通过软管连通。

本发明的阵列式3d打印头，为阵列式排布的多个喷头组件供墨的双墨盒结构设置有气液平衡管路，可以保证两个墨盒内的液料充足并且液位平衡，方便为各打印头的均匀充足供墨；各墨盒中的液料分别通过液料输出管平衡输送至各墨管中，并且墨管的排数与喷头组件的排数相同，各墨管中的液料分别通过管壁上均匀设置的出液料嘴输送至各喷头组件的进液嘴内最终为各喷头组件均匀平衡供墨。因此本发明的阵列式3d打印头，可以保证长线阵列式布置的打印头供墨均匀充足，以保证打印质量和打印效率。

为保证两墨盒内充足的液料量，所述气液平衡管路包括第一墨盒与第二墨盒的顶部分别设置的平衡气管，两平衡气管之间通过气相三通阀连通，所述气相三通阀输入口与气泵连接，用于保持两墨盒内气压平衡，第一墨盒和第二墨盒的盒壁上分别连接有液料输入管，两液料输入管之间通过液料三通阀连通，所述液料三通阀与输入泵连接用于向两墨盒供墨，所述第一墨盒和第二墨盒的底部连通有液位平衡管，第一墨盒和第二墨盒内还分别设有用于控制两墨盒液位高度的液位电容开关。本发明的气液平衡管路设置在两墨盒之间，气相三通阀结构可以保证两墨盒内的气压平衡，液料三通阀可以实现对两个墨盒平衡加墨，两墨盒之间的液位平衡管可以保证两墨盒内的墨水的液位高度相同，通过液位电容开关监控墨盒内的墨量，可以实现墨量低于某一液位时通过输入泵及时加墨，保证墨盒内墨量始终充足。

为进一步平衡墨盒与喷头组件之间的供墨管路，所述墨管前后平行设有两排，每排上同轴设有左右两根墨管，各墨管相对墨盒底部的高度相同，同排的两根墨管之间互不相通，其中左侧的墨管的左端和右侧的墨管的右端分别通过搭板与两侧的打印头支架固定，同排的两墨管之间端部通过管套套装固定；第一墨盒与第二墨盒的底部分别对应设有两根液料输出管并分别与墨盒下方对应侧的墨管连通，每根液料输出管与对应的墨管长度方向的中间部位连通。本发明的墨管连接结构，每个墨管的中部分别通过一个液料输出管与墨盒连通，并且各墨管与墨盒之间高度差相同，实现墨盒与墨管之间平衡输送。

进一步地，所述喷头部件对应设置于墨管部分的下方，所述喷头组件对应阵列设有两排，每排的排布方向与墨管的长度方向一致。

为防止安装板长期使用过程中沿长度方向变形，所述安装底板的周边垂直设有若干拉伸装置，所述拉伸装置包括同轴设置的上位伸柱和下拉伸柱，所述上拉伸柱上端与喷头组件上侧的肋板固定，所述下位伸柱的下端与安装底板的周长固定，所述下拉伸柱的上端设有螺纹孔，上拉伸柱的下端设有与螺纹孔对应的连接端并通过手拧螺钉固定。

为便于使用过程中多次调节拉伸装置的长度，所述上拉伸柱和下拉伸柱之间的连接长度通过调节手拧螺钉旋入的长度可微调。

附图说明

图1为本发明的阵列式3d打印头结构示意图。

图2为喷盒部分的结构示意图。

图3为喷管部分的结构示意图。

图4为喷头部分的结构示意图。

图5为喷头组件的结构示意图。

图6拉伸装置的结构示意图。

图7为拉伸装置的局部放大图。

其中，1墨盒部分；101第一墨盒；102液位平衡管103液料输入管104液料三通阀；105气相三通阀；106平衡气管；107液位电容开关；108第二墨盒；2墨管部分；201搭板；202液料输出管；203墨管；204套管；205出液料嘴；3喷头部分；301喷头组件；302固定块；303支撑柱；304进液嘴；305安装底板；4拉伸装置；401下拉伸柱；402上拉伸柱；403手拧螺钉；5打印头支架；501肋板。

具体实施方式

如图1—图7所示，为本发明的阵列式3d打印头，包括安装于打印头支架5上的墨盒部分1、墨管部分2和喷头部分3。

其中，墨盒部分1如图2所示，包括左右对称设置的第一墨盒101和第二墨盒108，第一墨盒101和第二墨盒108之间设有使两墨盒内的液位平衡的气液平衡管路。本实施例的液位平衡管路包括第一墨盒101与第二墨盒108的顶部分别设置的平衡气管106，两平衡气管106之间通过气相三通阀105连通，该气相三通阀105输入口与气泵连接，用于保持两墨盒内的气压始终平衡，第一墨盒101和第二墨盒108的盒壁上分别连接有液料输入管103，两液料输入管103之间通过液料三通阀104连通，液料三通阀104与输入泵连接用于向两墨盒平衡供墨，第一墨盒101和第二墨盒108的底部连通有液位平衡管102，第一墨盒101和第二墨盒108内还分别设有用于控制两墨盒液位高度的液位电容开关107。本发明的气液平衡管路设置在两墨盒之间，气相三通阀105结构可以保证两墨盒内的气压平衡，液料三通阀104可以实现对两个墨盒平衡加墨，两墨盒之间的液位平衡管102可以保证两墨盒内的墨水的液位高度相同，通过液位电容开关监控墨盒内的墨量，当墨量低于设定的最低液位时可以及时通过输入泵及时加墨直至加墨至两墨盒内的液位达到设定的最高液位，从而保证墨盒内墨量始终充足，并且左右盒内的墨量相同，以保证向墨管平衡供墨。

如图3所示，本实施例的墨管部分设置2设置在墨盒部分1的下方，包括分别从第一墨盒101和第二墨盒108输出的液料输出管202，液料输出管202末端分别与水平设置的墨管203连通，墨管203前后平行设置两排，墨管203壁上分别均布有若干出液料嘴205。前后两排墨管中，每排均同轴设有左右两根墨管并呈水平设置，同排的两根墨管之间互不相通，各墨管相对墨盒底部的高度相同，其中左侧的墨管203的左端和右侧的墨管的右端分别通过搭板201与两侧的打印头支架5固定，同排的两墨管之间端部通过管套204套装固定；第一墨盒101与第二墨盒108的底部分别对应设有两根液料输出202管并分别与墨盒下方对应侧的墨管203连通，每根液料输出管202与对应的墨管203长度方向的中间部位连通。也就是说，本实施例的墨管与喷盒的连接结构，每根墨管203的中部分别通过一个液料输出管202与墨盒连通，并且各墨管与墨盒之间高度差相同，每个喷盒连通的喷管数量相同，连接管路也基本平衡，总体实现墨盒与墨管之间平衡输送。

如图4所示，本发明的喷头部分3包括安装底板305，安装底板305上阵列排布有与墨管排数相同的若干喷头组件301，本实施例为前后两排，每排上阵列排布若干喷头组件301，并且同排的喷头组件301的排布方向与墨管203的长度方向一致，相邻排的喷头组件301交错排布以弥补同排各相邻喷头组件301间的安装空档，这样，可以实现喷头部分一次行走打印后应打印区域无漏打区域。如图5所示，喷头组件301分别通过两侧的固定块302和支撑柱303与安装底板305固定，固定块302上侧还有与对应的喷头组件301内腔连通的进液嘴304，进液嘴304的各进液口数量与墨管203上的出液料嘴205的数量一一对应并分别通过软管连通实现对喷头组件的供墨。

本发明的阵列式排布的打印头，喷头部分的安装底板长宽比较大，喷头部分长期使用中长度方向容易发生变形。因此，为防止安装底板305长期使用过程中沿长度方向变形，在安装底板305的周边垂直设有若干拉伸装置，如图6和图7所示，该拉伸装置包括同轴设置的上位伸柱402和下拉伸柱401，上拉伸柱402上端与喷头组件301上侧的肋板501固定，下位伸柱401的下端与安装底板305的周长固定，为便于上拉伸柱402和下拉伸柱401的固定连接，下拉伸柱401的上端设有螺纹孔，上拉伸柱402的下端设有与螺纹孔对应的连接端并通过手拧螺钉403固定。同时，为便于使用过程中多次调节拉伸装置的长度，上拉伸柱402和下拉伸柱401之间的连接长度通过调节手拧螺钉403旋入的长度可微调。

本发明的阵列式3d打印头，工作过程中，墨盒部分的两墨盒内的液料分别通过液料输出管202向墨管部分均匀供液，工作过程中，借助液位平衡管102的连通作用，时刻保持两墨盒中的液位平衡，并通过液位电容开关107适时反馈墨盒中的液位量，当液位低于设置的下限液位时，可以通过信号控制输入泵向两墨盒内加液至上限液位；液料通过液料输出管均匀输送至各墨管内，各墨管上的出液料嘴205与喷头组件301的进液嘴304一一对应，可以实现对各喷头组件301平衡均匀供墨。打印头使用过程中，如果长跨距的安装底板305发生变形，可以通过调节手拧螺钉403的旋入长度来调节拉伸装置4的长度，以校正安装底板305的变形，消除打印误差，保证打印精度。因此通过本发明的结构，阵列式布置的打印头，单次打印面积大，打印效率高，打印头在工作过程中，墨盒可以持续充足的向各喷头组件供液，保证打印的连续性。