一种3D打印机头的制作方法

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印机头。

背景技术：

3D打印技术是一种运用粉末状金属、丝状塑料或丝状蜡等可粘合材料，通过逐层叠加的方式来构造物品的技术，相应的加工设备通常称之为3D打印设备。

在3D打印技术中，实现高精度、高速化以及彩色打印等一直是业内追求的目标，也是3D打印技术发展的主要趋势之一。

现有技术中的3D打印设备一般还只能打印单一色彩的物品，而无法打印彩色的物品，所打印出来的物品的颜色，一般取决于供给的物料的颜色。比如，利用白色蜡丝打印出来的物品，颜色也为白色；利用黑色塑料丝打印出来的物品，颜色也为黑色。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述问题，提供一种操作简单、实现彩色打印的3D打印机头。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种3D打印机头，包括外壳，以及喷嘴、多根进料管、每根进料管上分别设置的进给元件、每根进料管下方分别设置的加热装置、混料腔、计量阀、打印机头控制器，多根进料管均设置于外壳的上方，并延伸至加热装置的上方，进给元件位于外壳外部，所述加热装置、混料腔、打印机头控制器安装于外壳内，所述混料腔位于加热装置下方并通过管道与所有加热装置相连通，每个加热装置与混料腔之间的管道上设置有计量阀，喷嘴设置于混料箱的下方并延伸出外壳。

优选地，至少一根进料管上设置有开关元件，所述开关元件位于外壳外部用于开启或关闭所在的进料管。

优选地，所述开关元件设置于进给元件与加热装置之间的进料管上。

优选地，所述混料腔的外围设置有保温层。

优选地，所述3D打印机头还包括设置于混料腔上的搅拌器，用于对所述混料腔中熔融的打印物料进行搅拌。

优选地，所述3D打印机头还包括用于对所述混料腔中熔融的打印物料进行搅拌的搅拌器。

本发明的有益效果是：本发明提供的3D打印机头可以采用不同颜色的丝状打印物料打印出彩色物品，进一步的，不同颜色的丝状打印物料的量可通过计量阀进行计量，从而精确调节喷嘴挤出的细丝颜色。

附图说明

图1是本发明3D打印机头结构示意图；

图2为本发明3D打印机头的另一种实施方式的结构示意图。

附图标记说明：1、喷嘴；2、进料管；21、第一进料管；22、第二进料管；23、第三进料管3、进给元件；31、第一进给元件；32、第二进给元件；33、第三进给元件；4、加热装置；5、混料腔；6、搅拌器；7、开关元件；8、保温层；9、调速装置；10、计量阀；11、打印机头控制器；12、外壳。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：

如图1所示，本发明3D打印机头的结构示意图，包括外壳12，以及喷嘴1、多根进料管2、进给元件3、加热装置4、混料腔5、计量阀10、打印机头控制器11。多根进料管2均设置于外壳12的上方，并延伸至加热装置4的上方，进料管2为传输打印物料的管路，其中打印物料可以是ABS细丝、PLA细丝、蜡丝或者食品制成的细丝等。每根进料管2都各自设置有可以驱动打印物料在进料管2中进行移动的进给元件3，进给元件3位于外壳12外部，通过进给元件3的驱动，从外部进给到进料管2中的丝状打印物料，可以源源不断地进行持续地传输。、每根进料管2下方分别设置有加热装置4，所述加热装置4、混料腔5、打印机头控制器11安装于外壳12内。加热装置4对进料管2中的丝状打印物料进行加热熔融，加热装置4下方设置有熔料口，熔料口设置有阀门，每个熔料口与下方容纳熔融的打印物料的混料腔5通过管道相连通，每个加热装置4与混料腔5之间的管道上设置有计量阀10，计量阀10用于对熔料口流出的打印物料计量，以便可以精确配置打印物料所需颜色。喷嘴1设置于混料箱的下方并延伸出外壳12。熔融的打印物料依次经熔料口、计量阀10进入混料腔5，每根进料管2中的打印物料最后都进入到混料腔5中进行混合。所述打印机头控制器11对打印过程进行控制，接收计量阀10的测量信号并对阀门开关进行控制。

不同进料管2中可以送入不同颜色的丝状打印物料。不同颜色的丝状打印物料，经加热熔融后均进入到混料腔5中。熔融后的不同颜色的打印物料在混料腔中因外部不断进给的打印物料的挤压，而产生颜色混合生产成新的颜色。从而，本发明提供的3D打印机头，可以进行彩色打印。通过供给不同颜色组合的丝状打印物料，可以打印出多种颜色的物品。

比如，对于含有两根进料管的3D打印机头来说，在打印物料为相同材质、相同规格以及相同进给量的情况下，向两根进料管中分别进给红色和黄色的ABS细丝，经熔融、混合后可以挤出橙色的细丝，从而可以利用红色和黄色的打印物料打印出橙色的物品。而向两根进料管中分别进给黄色和蓝色的ABS细丝，经熔融、混合后可以挤出绿色的细丝，从而可以利用黄色和蓝色的打印物料打印出绿色的物品。

再比如，对于含有三根进料管的3D打印机头来说，在打印物料为相同材质、相同粗细以及相同进给量的情况下，向三根进料管中分别进给红色、黄色和蓝色的ABS细丝，经熔融、混合后可以挤出黑色的细丝，从而可以利用红色、黄色和蓝色的打印物料打印出黑色的物品。

值得说明的是，向两根进料管中分别进给黄色和蓝色的ABS细丝，并通过计量阀10对进给黄色ABS细丝的进给量进行计量，和/或通过计量阀10对进给蓝色ABS细丝的进给量进行测量，当达到所需量时关闭熔料口的阀门，若使得黄色打印物料就会比蓝色打印物料多，经过混料腔5的混合，可以从喷嘴1中挤出浅绿色的细丝，打印出浅绿色的物品；若使得黄色ABS细丝的进给速度比蓝色ABS细丝的进给速度慢，从而进入到混料腔5中后，黄色打印物料就会比蓝色打印物料少。经过混料腔5的混合，可以从喷嘴1中挤出深蓝色的细丝，打印出深蓝色的物品。

为加强不同颜色的熔融的打印物料的混合效果，使得混合后的颜色更加均匀，本申请实施例的3D打印机头，还包括设置于混料腔5上搅拌器6，该搅拌器6用于对混料腔5中熔融的打印物料进行搅拌，以加强不同颜色的熔融的打印物料混合后产生新颜色的均匀性和稳定性。打印机头控制器11可对搅拌器6的启停进行控制。

如图1所示，本申请的实施例中，搅拌器6包含有搅拌杆和设置在搅拌杆上的搅拌片，搅拌杆伸入混料腔5，搅拌杆上的搅拌片位于混料腔中。通过搅拌杆带动搅拌片进行搅动，可以加强混料腔中熔融的物料的混合程度。

如图1所示，部分或全部的进料管2上设置有开关元件7，开关元件7设置于进给元件3与加热装置4之间的进料管2上。开关元件7可以开启或者关闭其所在的进料管2传输打印物料的通路。从而设置有开关元件7的进料管2，也可以不传输打印物料，而不影响其余的进料管2传输打印物料。在使用本申请实施例的3D打印机头进行3D打印时，没有设置开关元件7的进料管2，需要供给丝状打印物料；而设置有开关元件7的进料管2，则可以根据需要，选择性地供给或者不供给丝状打印物料，从而本申请实施例的3D打印机头在工作时，设置有开关元件7的进料管有处于工作状态与处于空置状态之分，没有设置开关元件7的进料管只有处于工作状态的一种情形。打印机头控制器11可控制开关元件7的开启和关闭。

需要说明的是，设置有开关元件7的进料管，在供给丝状打印物料时，需要通过控制开关元件7以打开所在的进料管2，防止丝状打印物料在供给时被堵而损坏设备；而在不供给丝状打印物料时，需要通过控制开关元件7以关闭所在的进料管2，防止发生加热装置4中的物料因过多而从进料管2溢出的现象。

因此，本申请实施例的3D打印机头，在开关元件7的配合下，可以选择性地利用全部进料管或者部分进料管进行打印。

本申请的实施例中，如图1所示，混料腔5的外围还设置有保温层8，以对混料腔5中熔融的打印物料进行保温，防止经加热装置4加热并熔融的打印物料进入到混料腔5后，因温度降低而硬化，从而难以顺利地移动到喷嘴2处被挤出。

如图1所示，本申请实施例的3D打印机头，部分或全部的进料管2上还设置有调速装置9，该调速装置9与所在的进料管2上的进给元件3相连，对进给元件3进给打印物料的速度进行调节，控制不同进料管2中打印物料的进给速度。打印机头控制器11可接收调速装置9的速度信号，并调节速度。

本发明的具体实施过程为：打印机头控制器11接收计算机对3D图形分析处理结果，确定各种颜色的配比，通过计量阀10控制各种颜色的用量，材料进入加热装置4后，在高温环境中熔化，熔化的液体材料通过熔料口进入混料腔5，打印机头控制器11对搅拌器6进行控制，将各颜料混合成所需的色彩，通过喷嘴1将材料输出。

需要说明的是，本领域的普通技术人员，基于本申请实施例的上述不同颜色的等比例组合以及不同颜色不相等比例的组合的实施方式的描述，不难理解本申请实施例采用更多颜色、各种比例进行组合以产生的更加丰富的彩色效果，从而相应的进料管的数量、以及部分或者全部的进料管上所设置的开关元件、调速装置、计量阀等能够进行实施，以实现颜色更加丰富的物品的3D打印。

图2示出了本申请实施例的3D打印机头的一种实施方式。在图2所示的实施方式中，3D打印机头包含有三根进料管2，分别为第一进料管21、第二进料管22和第三进料管23。其中，第一进料管21、第三进料管23均设置开关元件，第二进料管22未设置开关元件。

如图2所示的实施方式中，第一进料管21对应设置有第一进给元件31，第二进料管22对应设置有第二进给元件32，第三进料管23对应设置有第三进给元件33。第一进给元件31、第三进给元件33均设置调速装置，第二进给元件32未设置调速装置。

如图2所示的实施方式，在应用时，如果需要采用一根进料管进行打印，则需要选择第二进料管22进给丝状打印物料，而不能选择第一进料管21或者第三进料管23。因为第二进料管22没有设置开关元件，而第一进料管21以及第三进料管23均设置有开关元件，因此可以通过开关元件关闭第一进料管21和第三进料管23，不会发生加热装置4中的物料因过多而从进料管2溢出的现象。如果需要采用两根进料管进行打印，则同样需要选择第二进料管22，并从第一进料管21和第三进料管23中任选一根，与第二进料管22一起进行联合工作。

本申请实施例的3D打印机头，可以适用于家用级别、商用级别或者工业级别的3D打印机。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。