一种3D打印机用打印头的制作方法

本发明属于3d打印技术领域，尤其涉及一种3d打印机用打印头。

背景技术：

3d打印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3d打印机逐层打印的方式来构造物体的技术。3d打印作为一种快速成型技术，可以直接用于一些产品的直接制造，在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、汽车、航空航天、医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

骨折是医疗及日常生活中常见的损伤，在骨折后，患者通常需要接受相应的固定措施，以保证受损骨骼的康复。目前常用的固定措施，分为外固定与内固定两大类，对于外固定来说，石膏及小夹板是最为普遍的外固定装置。构成外固定装置的石膏与小夹板，由于其材料、制作工艺等方面的制约，导致外固定装置自身较为笨重，透气性能不够理想，且通常不能与患者的患肢完美贴合，会给接受外固定治疗的患者带来较为明显的不适。

在实现本发明的过程中，申请人发现现有技术中存在以下不足：

随着3d打印技术的发展，现有技术中开始使用3d打印技术来制造外固定装置，但得不到有效推广，究其原因是在于现有3d打印机打印速度慢，打印完成一个外固定装置往往需要4-12小时甚至更长，而骨折又是急需处理的病情，复位后需要马上固定，不能等待太长时间。

现有技术中，通过3d打印机打印完成一个外固定装置时间较长的原因是在于：3d打印机的打印头上的喷口通常为圆孔，而构成外固定装置的石膏与小夹板其轮廓是不同的，这就使3d打印机的打印头所喷出的用料的粗细不同，现有技术的解决方式是根据需求更换不同的打印头，这种解决方法必要会造成时间上的浪费，是使用3d打印技术制造外固定装置得不到有效推广的一个重要原因。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的使用3d打印技术制造外固定装置得不到有效推广的问题，本发明提供一种3d打印机用打印头。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种3d打印机用打印头，所述打印头包括进料机构、挤出头及转动机构，所述挤出头可转动地安装在所述进料机构的输出端，所述挤出头的头部开设有挤出口，所述挤出口呈矩形；所述转动机构包括转动单元、第一同步轮、同步带及第二同步轮，所述第一同步轮固定安装在所述转动单元的输出端上，所述第二同步轮固定安装在所述挤出头的外腔上，所述第一同步轮和所述第二同步轮通过所述同步带连接。

进一步地，所述挤出头包括挤出杆和挤出块，所述挤出杆的一端可转动地安装在所述进料机构的输出端上，所述挤出块远离所述挤出杆的另一端，所述挤出口设置在所述挤出块上，所述挤出块呈与所述挤出口相一致的矩形，所述挤出块的每一侧边与所述挤出杆的另一端均通过弧形平面过渡。

进一步地，所述进料机构包括步进电机、进料螺杆、料斗及电热腔，所述步进电机和所述电热腔分别安装在所述料斗的两侧，所述进料螺杆的一端安装在所述步进电机的输出端上，所述进料螺杆的另一端穿过所述料斗并进入到所述电热腔中，所述料斗、所述电热腔及所述挤出头依次连通。

进一步地，所述料斗包括被所述进料螺杆依次穿过的壳体和导管，所述壳体的顶部上设置有安装支架，所述安装支架的中部设置有供所述进料螺杆穿过的通孔，所述步进电机安装在所述安装支架上，所述导管的一端连通在所述壳体的底部，所述导管的另一端插接在所述电热腔中。

优选地，所述导管与所述进料螺杆间隙配合，以保证用料均匀推出。

进一步地，所述电热腔内设置有电热棒，以对电热腔内的用料加热到适合的挤出温度。

进一步地，所述电热腔内设置有温度传感器，以对电热腔内的用料加热到适合的挤出温度。

更进一步地，所述电热腔远离所述料斗的一端设置有出料口，所述出料口为所述进料机构的输出端，所述挤出杆的一端通过密封轴承可转动地插设在所述出料口中。

优选地，所述密封轴承具有内圈和外圈，所述密封轴承的外圈固定设置在所述电热腔对应所述出料口的内壁上，所述密封轴承的内圈与所述挤出杆可转动连接。

优选地，所述转动单元通过固定支架固定安装在所述进料机构上，以保证结构的稳固性。

本发明的有益效果是：

本发明的一种3d打印机用打印头，在使用时，进料机构工作，将打印所用的用料从挤出头的挤出口中排出，同时，根据待打印的产品的轮廓，转动机构的转动单元转动，通过第一同步轮、同步带及第二同步轮带动挤出头转动，由于挤出口呈矩形，在挤出头转动的过程中，可以根据待打印的产品的轮廓，并结合挤出头运动方向，达到挤出用料粗细可调的目的，使打印工序得以连续进行，以减少产品的打印时间，为3d打印技术的推广奠定基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种3d打印机用打印头的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种3d打印机用打印头的挤出头的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种3d打印机用打印头。

图1是本发明实施例的一种3d打印机用打印头的结构示意图，图2为本发明实施例的一种3d打印机用打印头的挤出头的结构示意图。参见图1及图2，本发明实施例的3d打印机用打印头，包括进料机构、挤出头9及转动机构，挤出头9可转动地安装在进料机构的输出端，挤出头9的头部开设有挤出口16，挤出口16呈矩形；转动机构包括转动单元13、第一同步轮11、同步带10及第二同步轮8，第一同步轮11固定安装在转动单元13的输出端上，第二同步轮8固定安装在挤出头9的外腔上，第一同步轮11和第二同步轮8通过同步带10连接。

本发明实施例的一种3d打印机用打印头，在使用时，进料机构工作，将打印所用的用料从挤出头的挤出口中排出，同时，根据待打印的产品的轮廓，转动机构的转动单元转动，通过第一同步轮、同步带及第二同步轮带动挤出头转动，由于挤出口呈矩形，在挤出头转动的过程中，可以根据待打印的产品的轮廓，并结合挤出头运动方向，达到挤出用料粗细可调的目的，使打印工序得以连续进行，以减少产品的打印时间，为3d打印技术的推广奠定基础。

本发明实施例中，转动单元13可以为旋转电机、回转油缸，本发明实施例对转动单元13的具体结构不做限制，只要其输出端可以旋转，且旋转可调即可。

结合图2，本发明实施例中的挤出头9可以包括挤出杆9.1和挤出块9.2，挤出杆9.1的一端可转动地安装在进料机构的输出端上，挤出块9.2远离挤出杆9.1的另一端，挤出口16设置在挤出块9.2上，挤出块9.2呈与挤出口16相一致的矩形，挤出块9.2的每一侧边与挤出杆9.1的另一端均通过弧形平面9.3过渡，这样设置的挤出头9就形成一个类似笔尖的形状，可以伸入到狭小空间内进行3d打印，适应性强。

结合图2，本发明实施例中，第二同步轮8的内圈可以通过键固定安装在挤出头9的外腔上，而第二同步轮8的外圈连接到同步带10上；另外，第一同步轮11的内圈可以通过键固定安装在转动单元13的输出端上，而第一同步轮11的外圈连接到同步带10上。在第一同步轮11被转动单元13的输出端带动的情况下，同步带10带动第二同步轮8转动，进而带动挤出头9转动，完成挤出口中排出的用料粗细不同的目的。

结合图1，本发明实施例的进料机构可以包括步进电机1、进料螺杆3、料斗4及电热腔6，步进电机1和电热腔6分别安装在料斗4的两侧，进料螺杆3的一端安装在步进电机1的输出端上，进料螺杆3的另一端穿过料斗4并进入到电热腔6中，料斗4、电热腔6及挤出头9依次连通。使用时，料斗4存储有打印所用的用料，步进电机1转动，带动进料螺杆3转动，进料螺杆3推动打印所用的用料，从料斗4排入到电热腔6中。

结合图1，本发明实施例的料斗4可以包括被进料螺杆3依次穿过的壳体4.1和导管4.2，壳体4.1的顶部上设置有安装支架5，安装支架5的中部设置有供进料螺杆3穿过的通孔，步进电机1安装在安装支架5上，导管4.2的一端连通在壳体4.1的底部，导管4.2的另一端插接在电热腔6中，打印所用的用料在输送时，依次从壳体4.1、导管4.2进入到电热腔6中。

本发明实施例的壳体4.1可以呈柱状，安装支架5可以呈几字型，步进电机1安装在几字型的安装支架5的顶部。

本发明实施例中，可以在安装支架5上设置有一个进料口，用于向料斗4内补充用料。

结合图1，本发明实施例中，步进电机1的输出轴可以伸入到壳体4.1内，步进电机1的输出轴可以通过柔性联轴器2与进料螺杆3连接。

当然，本发明实施例中，步进电机1的输出轴也可以通过螺钉或键实现与进料螺杆3连接，本发明实施对步进电机1的输出轴与进料螺杆3连接的具体方式在此不做限制。

结合图1，本发明实施例的导管4.2与进料螺杆3间隙配合，这样可以使打印所需要的用料均匀排出。

结合图1，本发明实施例的电热腔6内可以设置有电热棒14和/或温度传感器15，这样可以对排至电热腔6的用料加热到适合挤出的温度。

结合图1，本发明实施例中，电热腔6远离料斗4的一端可以设置有出料口，出料口为进料机构的输出端，挤出杆9.1的一端可以通过密封轴承7可转动地插设在出料口中。

进一步地，结合图1，本发明实施例的密封轴承7具有内圈和外圈，密封轴承7的外圈固定设置在电热腔6对应出料口的内壁上，密封轴承7的内圈与挤出杆9.1可转动连接，由于密封轴承7设置在电热腔6内部，可以有效密封打印所需要的用料窜出电热腔6。

还有，结合图1，本发明转动单元13可以通过固定支架12固定安装在进料机构上，以保证结构的稳定。

本发明实施例的支架12可以安装在电热腔6朝向料斗4的外侧壁，也可以安装在电热腔6的其他侧壁，本发明实施例对此不做限制。

需要说明的是，本发明实施例所示的3d打印机用打印头，不仅适应于背景技术中所示的医疗及日常生活中常见的骨折领域，也可以适应于背景技术中所示的珠宝、鞋类、工业设计、建筑、汽车、航空航天、医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。