中的材料通道中。
[0044] -旦通过初级加热元件138,熔化的材料可进入混合腔140,混合腔140可部分或 全部设置在喷嘴24内部。在一种配置中，如图7所示，混合腔可以是光滑侧面的圆柱体，其 中，熔化的材料可凭借它们的合并了的流动路径混合。在完全光滑侧壁的设计基础上的轻 微变体中，进入混合腔140的入口（即，两个流动路径合并的位置）可定义一喷嘴部分，该 喷嘴部分可增加湍流流动以进一步混合两种材料。
[0045] 在又一种配置中，例如大体上在图8示出的，混合腔140可包括一个或多个表面特 性以促进混合的增强。例如，混合腔140可包括沿着部分或沿着整个长度的内螺纹142。当 熔化的材料通向孔口 26时，内螺纹142 (或其它混合特性）可有助于被动地搅拌和/或混 合熔化的材料。以这种方式，混合室的几何结构可对两种原材料的均匀混合提供帮助。
[0046] 在另一种配置中，两种熔化的材料可利用主动手段混合。例如，如图9所示，传动 螺杆144可设置在混合腔140内部以将两种材料主动地混合在一起。传动螺杆144 (或其 它混合元件）可由单独的搅拌马达146或负责进给原材料至打印头中的马达132、134中的 一个或两个驱动。除了提供混合作用之外，传动螺杆也有助于材料混合物流经喷嘴24。
[0047] 在使用传动螺杆144的实施例中，喷嘴的宽度可能需要更宽以容纳螺杆。在该实 施例中，喷嘴24可收缩为远侧尖端28 (在148)，其中，远侧尖端28定义孔口 26。远侧尖端 28可具有从大约0· 7mm至大约5mm范围的外径150,和从大约0· 15mm至大约Imm范围的壁 厚。如果因适当流动需要（取决于原材料的特性），次级加热元件可设置成围绕和/或集成 于远侧尖端28中。
[0048] 虽然图7-9仅示出了包括两个进给机构的打印头实施例，但这些设计可容易地扩 展到三个或更多的进给机构以适合所需的应用。而且，在需要动态地改变成分的情况下，通 过引导运动控制器18,进给控制器130可将各个进给机构和孔口 26之间的材料的行进时 间纳入考量。以这种方式，进给控制器130可利用每个细丝通过各自的进给机构的体积进 给速率和打印头内部的进给通道的已知的体积和/或长度来确定/模拟所需的前置时间 (即，其中，根据总体积流动速率和进给机构和孔口 26之间的通道的体积，前置时间接近于 通过打印头的材料的行进时间）。
[0049] 上述3D打印机和/或延长的打印头可用于打印固体热塑性半球形球体，其可用 于，例如，作为高尔夫球的球芯。而且，在使用能够接收不同的原材料的多个进给机构的配 置中，本实用新型的系统可创建具有不同成分的半球体或球体，其不同的成分随径向距离 变化。例如，图10大体上举例说明了高尔夫球芯202的半球200的一种配置。该半球可通 过多个壳体204形成，每个壳体依次从多个环206形成。
[0050] 图11大体上举例说明了半球200的材料成分212随径向距离214变化的曲线图 210(其中，材料成分212是在0%和100%之间的百分数基础上测量的）。如图所示，3D打 印机可使成分随每个连续的壳体变化，这样，半球200的最里面的部分216完全由第一种 材料218制成，半球200的最外面的部分220完全由第二种材料222制成，以及中间部分 224 (在最里面的部分216和最外面的部分220之间）由第一种材料218和第二种材料222 不同的混合物制成。在一种配置中，这些图可最初具有略微阶梯状的外观，这归因于不同的 层的不连续的厚度。该不同成分可利用一个或多个后处理工序随后进行平滑，例如，球形模 具内部的热处理，其可促进各层之间的局部扩散。形成高尔夫球芯的3D打印技术的附加说 明可参见同时提交的发明名称为"3D打印的高尔夫球芯"、申请号为14/144,901的美国专 利，其全部内容通过引用的方式合并于此。在一种高尔夫球芯的配置中，打印的层厚度可从 大约0· Imm至大约2mm的范围，或从大约0· 4mm至大约I. 2mm的范围，以及壳体/层的总数 可从大约9至大约55或更多的范围。
[0051] 尽管已经详细说明了实施本实用新型的最好方式，但本实用新型所属领域的技术 人员在权利要求的范围内将认识到用于实践本实用新型的各种可选择的设计和实施例。包 含在上述说明书或示出在附图中的所有内容应旨在说明性的而非限制性的。
【主权项】
1. 一种3D打印机用打印头，其特征在于，打印头包含： 限定打印孔口的喷嘴； 与孔口流体连通的混合腔； 配置为以第一进给速度可控地将第一细丝送入混合腔中的第一细丝进给装置； 配置为以第二进给速度可控地将第二细丝送入混合腔中的第二细丝进给装置；和 与混合腔进行热交换并配置为熔化第一细丝和第二细丝中的每个的加热元件。2. 根据权利要求1所述的打印头，其特征在于，第一和第二细丝进给装置中的每个包 括配置为以相反的方向旋转以推进各细丝的一对相应的进给轮。3. 根据权利要求1所述的打印头，其特征在于，喷嘴配置为通过孔口挤出熔化的热塑 性材料，并且其中，熔化的热塑性材料是第一细丝和第二细丝的混合物。4. 根据权利要求1所述的打印头，其特征在于，混合腔是环形管。5. 根据权利要求4所述的打印头，其特征在于，加热元件是围绕混合腔盘绕的薄膜加 热元件。6. 根据权利要求1所述的打印头，其特征在于，喷嘴具有从75度至90度范围的拔模角 度。7. 根据权利要求1所述的打印头，其特征在于，喷嘴的末端具有从0. 7mm至5mm范围的 外径。8. 根据权利要求7所述的打印头，其特征在于，喷嘴具有沿着纵轴测量的从IOmm至 20mm范围的长度。9. 根据权利要求1所述的打印头，其特征在于，喷嘴的末端具有从0. 15mm至1.0 mm范 围的壁厚。10. 根据权利要求1所述的打印头，其特征在于，进一步包含设置在混合腔内部的混合 元件。11. 根据权利要求10所述的打印头，其特征在于，混合元件是螺杆； 进一步包含与螺杆相耦接并配置为旋转混合腔内部的螺杆的马达。12. -种3D打印机用打印头，其特征在于，打印头包含： 限定打印孔口的喷嘴； 设置在喷嘴内部并与孔口流体连通的混合腔； 配置为以第一进给速度可控地将第一细丝送入混合腔中的第一细丝进给装置； 配置为以第二进给速度可控地将第二细丝送入混合腔中的第二细丝进给装置； 其中，第一和第二细丝进给装置中的每个包括配置为以相反的方向旋转以推进各细丝 的一对相应的进给轮； 配置为熔化第一细丝和第二细丝中的每个的加热元件；和 其中，喷嘴配置为通过孔口挤出熔化的热塑性材料，并且其中，熔化的热塑性材料是第 一细丝和第二细丝的混合物。13. 根据权利要求12所述的打印头，其特征在于，混合腔是环形管。14. 根据权利要求13所述的打印头，其特征在于，环形管包括内螺纹。15. 根据权利要求12所述的打印头，其特征在于，加热元件是围绕混合腔盘绕的薄膜 加热元件。16. 根据权利要求12所述的打印头，其特征在于，喷嘴具有从0? 7mm至5mm范围的外 径。17. 根据权利要求12所述的打印头，其特征在于，喷嘴具有沿着纵轴测量的从IOmm至 20mm范围的长度。18. 根据权利要求12所述的打印头，其特征在于，喷嘴的末端具有从0. 15mm至1. 0_ 范围的壁厚。19. 根据权利要求12所述的打印头，其特征在于，进一步包含设置在混合腔内部的混 合元件。20. 根据权利要求19所述的打印头，其特征在于，混合元件是螺杆； 进一步包含与螺杆相耦接并配置为旋转混合腔内部的螺杆的马达。
【专利摘要】一种3D打印头，其用于打印机，包括定义打印孔口的喷嘴、设置在喷嘴内部的混合腔、以及第一和第二细丝进给装置。第一细丝进给装置配置为以第一进给速度可控地将第一细丝送入混合腔中，以及第二细丝进给装置配置为以第二进给速度可控地将第二细丝送入混合腔中。打印头进一步包括与混合腔进行热交换并配置为熔化第一细丝和第二细丝中的每个的加热元件。
【IPC分类】B29C67/00, B33Y30/00
【公开号】CN204749271
【申请号】CN201420854343
【发明人】亚瑟·莫里纳瑞, 亚伦·本德
【申请人】耐克创新有限合伙公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2014年12月29日
【公告号】US20150183161, WO2015102775A1