一种自混挤出型3D打印机机头的制作方法

本发明属于3d打印机技术领域，尤其是涉及一种自混挤出型3d打印机机头。

背景技术：

3d打印室一种以数字模型为基础，通过增材方式构建物体的技术。3d打印三个重要元素分别是软件、墨水和打印头，打印头是实现打印功能的关键部件。

为实现多组分打印，传统3d打印机设计理念是“多头”。多个打印头占空间大，在打印机体积一定的情况下，缩小了工作范围，增加了设备成本。多打印头切换过程复杂、容易出错、容易卡机、降低了工作效率，多打印头切换后不仅需要对打印头出墨点x、y进行二次校准/补偿，还需要对出墨点的z进行校准/补偿，大大降低了打印机配件精密度和软件的复杂度，增加了设备成本。同时市面上大多数挤出式3d打印机受到储料仓体积限制，打印中途浆料用尽时需要停止工作，重新装入浆料再继续打印，效率有所降低，打印精度下降；且打印机本身体积较大，使其在工作台上横向运动过程中容易偏离运动方向；同时控温装置等结构复杂，成本高，有待改进。

技术实现要素：

本发明目的是：提供一种自混挤出型3d打印机机头，不仅结构简单、适应性强、成本较低，而且通过软件控制计量泵组中每个计量泵的速率，以实现持续不间断供给单一或者多组分混合墨水，结合特殊的具有混匀和推进功能旋叶设计达到复杂组织结构模拟，组织界面构建优势更加明显；可实现不间断持续供墨，突破传统固定式料桶/注射器体积限制，实现大体积组织结构的打印；同时突破多打印头设计理念，减小打3d打印机体积、降低3d打印机配件的精密度、降低3d打印机成本；降低3d打印机软件复杂度提高3d打印机精密度。

本发明的技术方案是：一种自混挤出型3d打印机机头，包括支撑底座、驱动电机、计量泵组、中空壳体、丝杆以及喷嘴；

所述支撑底座由上支撑平台、下支撑平台以及连接所述上支撑平台和所述下支撑平台的侧支撑板组成，所述驱动电机和所述计量泵组均固定在所述上支撑平台的下表面，所述中空壳体固定在所述下支撑平台上，同时所述驱动电机的动力输出端与所述丝杆的顶端固定连接，所述丝杆的下端安装有螺旋叶片并置于所述中空壳体内部，所述计量泵组中每个计量泵的出料口均与所述中空壳体上部相连通，所述喷嘴与所述中空壳体底部相连通。

作为优选的技术方案，所述螺旋叶片包括设置于所述丝杆中段的混匀功能螺旋叶片和设置于所述丝杆下段的推进功能螺旋叶片，同时所述混匀功能螺旋叶片的直径小于所述推进功能螺旋叶片的直径，其中混匀功能螺旋叶片起混合浆料的作用，推进功能螺旋叶片起挤出浆料的作用，且大直径的挤出效果更佳，减少浆料残留。

作为优选的技术方案，所述中空壳体包括自上而下设置、且一体成型的第一柱体、第二柱体、第三柱体，其中在所述第一柱体内设置有若干个与所述计量泵组中每个计量泵的出料口一一对应连通的进料通道，所述螺旋叶片置于所述第二柱体的内部，所述第三柱体位于所述下支撑平台的下方，且所述喷嘴与所述第三柱体的底部相连通，其中第一柱体、第二柱体、第三柱体采用一体成型，减少了误差的产生，同时简化了结构。

作为优选的技术方案，在所述第一柱体外侧壁上设置有若干个与所述进料通道一一对应连通的进料口，同时所述计量泵组中每个计量泵的出料口与其相对应的进料口相连通，采用多个进料通道可以同时输进多种不同类型的浆料，以满足不同打印需要。

作为优选的技术方案，在所述中空壳体的下部外侧壁环绕有恒温控制装置，该恒温控制装置对中空壳体内的浆料进行加热，以保证温变浆料顺利挤出和保证生物活性物质活性。

作为优选的技术方案，在所述喷嘴的下方设置有控温载物台，并在所述控温载物台左右两侧分别设置循环液体的进口和出口，采用循环液体处理，以达到-20℃～50℃的精确控制。

作为优选的技术方案，所述计量泵组包括若干个呈中心对称设置的计量泵，同时所述驱动电机置于计量泵组的对称中心位置，有效节省空间，所述驱动电机和计量泵均通过螺丝固定在所述上支撑平台的下表面。

作为优选的技术方案，所述计量泵组中每个计量泵的进液口均外接一个导管，所述导管的进液端放入装有浆料的容器中，保证计量泵组可以有效持续进料。

本发明的优点是：

1.本发明的自混挤出型3d打印机机头，不仅结构简单、适应性强、成本较低，而且通过软件控制计量泵组中每个计量泵的速率，以实现持续不间断供给单一或者多组分混合墨水，同时突破了传统打印机料桶/注射器体积限制，实现大型组织结构构件和复杂组织结构构件的模拟，组织界面构建优势明显；

2.本发明突破传统多打印头模式，利用独立运行和控制的计量泵组之间的配合，同时结合中空腔体内丝杆上的混匀功能螺旋叶片和推进功能螺旋叶片，进一步提高复杂组织结构构件的模拟，组织界面构建优势更加明显；

3.本发明可实现不间断持续供墨，进一步实现大体积组织结构的打印；同时突破多打印头设计理念，减小打3d打印机体积、降低3d打印机配件的精密度、降低3d打印机成本；降低3d打印机软件复杂度，提高3d打印机精密度。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构立体图；

图2为本发明的结构剖视图；

其中：1支撑底座，1-1上支撑平台，1-2下支撑平台，1-3侧支撑板；

2驱动电机；

3计量泵；

4中空壳体，4-1第一柱体，4-11进料通道，4-2第二柱体，4-3第三柱体；

5丝杆；

6喷嘴；

7螺旋叶片，7-1混匀功能螺旋叶片，7-2推进功能螺旋叶片；

8恒温控制装置；

9控温载物台，9-1进口，9-2出口。

具体实施方式

实施例：参照图1至图2所示，一种自混挤出型3d打印机机头，包括支撑底座1、驱动电机2、四个计量泵3、中空壳体4、丝杆5以及喷嘴6；该支撑底座1由上支撑平台1-1、下支撑平台1-2以及连接上支撑平台1-1和下支撑平台1-2的侧支撑板1-3组成，驱动电机2和计量泵3均固定在上支撑平台1-1的下表面，中空壳体4固定在下支撑平台1-2上，同时驱动电机2的动力输出端与丝杆5的顶端固定连接，丝杆5的下端安装有螺旋叶片7并置于中空壳体4内部，计量泵3的出料口与中空壳体4上部相连通，喷嘴6与中空壳体4底部相连通。

本实施例的螺旋叶片7包括设置于丝杆5中段的混匀功能螺旋叶片7-1和设置于丝杆5下段的推进功能螺旋叶片7-2，同时混匀功能螺旋叶片7-1的直径小于推进功能螺旋叶片7-2的直径，其中混匀功能螺旋叶片7-1起混合浆料的作用，推进功能螺旋叶片7-2起挤出浆料的作用，且大直径的挤出效果更佳，减少浆料残留。

本实施例的中空壳体4包括自上而下设置、且一体成型的第一柱体4-1、第二柱体4-2、第三柱体4-3，其中在第一柱体4-1内设置有四个与计量泵3出料口一一对应连通的进料通道4-11，螺旋叶片7置于第二柱体4-2的内部，第三柱体4-3位于下支撑平台1-2的下方，且喷嘴6与第三柱体4-3的底部相连通，其中第一柱体4-1、第二柱体4-2、第三柱体4-3采用一体成型，减少了误差的产生，同时简化了结构，其中第一柱体4-1、第二柱体4-2、第三柱体4-3分别为四方形柱体、圆柱体、倒锥形柱体。

本实施例在第一柱体4-1外侧壁上设置有四个与进料通道4-11一一对应连通的进料口，同时计量泵3的出料口与其相对应的进料口相连通，采用多个进料通道4-11可以同时输进多种不同类型的浆料，以满足不同打印需要。

本实施例在中空壳体4的下部外侧壁环绕有恒温控制装置8，该恒温控制装置8对中空壳体4内的浆料进行加热，以保证温变浆料顺利挤出；同时在喷嘴6的下方设置有控温载物台9，并在控温载物台9左右两侧分别设置循环液体的进口9-1和出口9-2，采用循环液体处理，以达到-20℃～50℃的精确控制。

本实施例的四个计量泵3呈中心对称设置，同时驱动电机2置于四个计量泵3的对称中心位置，有效节省空间，且驱动电机2和四个计量泵3均通过螺丝固定在上支撑平台1-1的下表面；同时每个计量泵3的进液口均外接一个导管，且导管的进液端放入装有浆料的容器中，保证计量泵3可以有效持续进料。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。