一种喷射式3D打印头和应用该3D打印头的打印机的制作方法

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种喷射式3D打印头和应用该3D打印头的打印机及3D打印方法。

背景技术：

3D打印技术是极具发展前景的打印成型技术，当前的喷射式3D打印技术还不成熟，较为常见的问题是打印头容易堵塞无法正常打印，在打印过程中多余耗材易从喷头漏滴，污染打印产品，以及在装填耗材时，没有一个合理的空气排出方法。这些问题一方面会影响打印机正常工作，另一方面影响打印产品的质量。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的实施例提供了应用于3D打印的一种喷射式3D打印头和应用该3D打印头的打印机。

本发明的实施例提供一种喷射式3D打印头，所述3D打印头包括喷头、打印桶和打印推杆，所述打印桶上下两端均设有开口，所述喷头方向朝上可拆卸地固定在打印桶上端开口，所述打印桶与喷头导通，所述打印推杆上端设有打印推杆活塞，所述打印推杆活塞位于打印桶中并可在打印桶内滑动，所述打印推杆活塞的边缘与所述打印桶的内侧密封，所述打印桶内填充有打印耗材，所述打印桶侧壁设有打印桶加热装置，所述打印桶加热装置将打印耗材加热，所述打印推杆下端连接驱动机构，所述驱动机构驱动打印推杆上下移动，所述打印推杆带动打印推杆活塞在打印桶内上下移动，所述打印推杆活塞驱动耗材向喷头输出，所述喷头的两侧设有喷头温控装置，所述喷头温控装置依据实际打印需要对喷头位置处的耗材进行升温或降温处理，耗材经所述喷头温控装置温控后从喷头输出。

进一步地，所述打印推杆下端连接的驱动机构包括直线滑台模组和直线电机。

进一步地，所述喷头以螺纹连接或卡口连接的方式固定在打印桶上端开口。

进一步地，所述3D打印机的打印耗材是浆料或悬浮液，所述浆料或悬浮液在被喷头输出后能层层粘结并快速凝固或干燥定形。

本发明还提供一种应用所述喷射式3D打印头的3D打印机，所述3D打印机包括3D打印头、3D打印底板、驱动机构、底部三轴联动平台、顶部三轴联动平台和控制单元，所述3D打印头和驱动机构安装在3D打印机的底部三轴联动平台上，所述3D打印头的喷头朝向向上，所述3D打印底板安装在顶部三轴联动平台下方，所述3D打印底板设置在3D打印头的上方，所述控制单元控制驱动机构、打印头、底部三轴联动平台、顶部三轴联动平台和打印底板相互配合。

本发明还提供一种应用所述3D打印机的打印方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

S1：将所述喷头从打印桶上端开口移开，向打印桶输入相应的打印耗材，所述打印桶加热装置将打印桶内的耗材加热，所述喷头复位，并让喷头位于3D打印头的顶部，所述驱动机构驱动打印推杆向上运动，使打印桶内空气排出。

S2：所述控制单元发布打印指令，所述驱动机构驱动打印推杆向上运动，所述喷头温控装置依据实际打印需要将喷头位置处的耗材进行升温或降温处理，温控后的耗材从喷头向打印底板输出，形成底层打印实体。

S3：所述控制单元控制打印头和3D打印底板的相互配合相向移动，空出下一层打印距离，重复步骤S2，形成中间层打印实体。

S4：所述控制单元控制打印头和3D打印底板的相互配合相向移动，空出顶层打印距离，重复步骤S2，形成顶层打印实体；底层、中间层、和顶层实体相互叠加粘接形成打印作品；所述控制单元发布停止指令，所述打印桶加热装置停止工作，所述驱动机构停止驱动打印推杆向上运动，所述喷头温控装置停止工作，所述喷头停止输出耗材。

进一步地，所述控制单元控制打印头和3D打印底板相互配合，所述打印头在X轴、Y轴、Z轴方向运动， 所述3D打印底板固定不动。

进一步地，所述控制单元控制打印头和3D打印底板相互配合，所述打印头在X轴、Y轴方向运动，所述3D打印底板在Z轴方向运动。

进一步地，所述控制单元控制打印头和3D打印底板相互配合，所述打印头在X轴方向运动，所述3D打印底板在Y轴、Z轴方向运动。

进一步地，所述控制单元控制打印头和3D打印底板相互配合，所述打印头在Y轴方向运动，所述3D打印底板在X轴、Z轴方向运动。

进一步地，所述控制单元控制打印头和3D打印底板相互配合，所述打印头在Z轴方向运动，所述3D打印底板在X轴、Y轴方向运动。

进一步地，所述控制单元控制打印头和3D打印底板相互配合，所述打印头在固定不动，所述3D打印底板在X轴、Y轴、Z轴方向运动。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的喷射式3D打印头固定方向朝上，在装入耗材后，可以快捷的将打印桶内的空气的排出，耗材加热后大颗粒不会向喷头沉淀，不容易堵塞，在打印过程中清理喷头堵塞也比较方便且在打印过程中多余耗材的漏滴不会污染到打印作品，使3D打印机可流畅工作，提升了打印作品的品质。

附图说明

图1是本发明一种喷射式3D打印头的结构示意图。

图2是应用本发明喷射式3D打印头的一种3D打印机的结构示意图。

图3是本发明一种喷射式3D打印头的实施步骤一示意图。

图4是本发明一种喷射式3D打印头的实施步骤二示意图。

图5是本发明一种喷射式3D打印头的实施步骤三示意图。

图6是本发明一种喷射式3D打印头的实施步骤四示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本发明的实施例提供了一种喷射式3D打印头，所述3D打印头100包括喷头101、打印桶104和打印推杆106，所述打印桶104上下两端均设有开口，所述喷头101可拆卸地固定在打印桶104上端开口，所述打印桶104与喷头101导通。

所述打印推杆106上端设有打印推杆活塞105，所述打印推杆活塞105位于打印桶104中并可在打印桶104内滑动，所述打印推杆活塞105的边缘与所述打印桶104的内侧密封，所述打印桶104内填充有打印耗材300，所述打印桶104侧壁设有打印桶加热装置103，所述打印桶加热装置103将打印耗材300加热，所述打印推杆106下端连接驱动机构（图未示），所述驱动机构驱动打印推杆106上下移动，所述打印推杆106带动打印推杆活塞105在打印桶104内上下移动，所述打印推杆活塞105驱动耗材300向喷头101输出，所述喷头101的两侧设有喷头温控装置102，所述喷头温控装置102依据实际打印需要对喷头101位置处的耗材300进行升温或降温处理，耗材300经所述喷头温控装置102温控后从喷头101输出。

所述打印推杆106下端连接的驱动机构包括直线滑台模组和直线电机。

所述喷头101以螺纹连接或卡口连接的方式固定在打印桶104上端开口。

3D打印机的打印耗材是浆料或悬浮液，本发明的实施例中作为耗材的浆料或悬浮液在被喷头101输出后能层层粘结并快速凝固或干燥定形。

请参考图2，其为一种应用所述喷射式3D打印头100的3D打印机，所述3D打印机包括3D打印头100、3D打印底板200、驱动机构、底部三轴联动平台（图未示）、顶部三轴联动平台（图未示）和控制单元（图未示），所述3D打印头100和驱动机构安装在3D打印机的底部三轴联动平台上，所述3D打印头100的喷头101朝向向上，所述3D打印底板200安装在顶部三轴联动平台下方，所述3D打印底板200设置在3D打印头100的上方，所述控制单元（图未示）控制驱动机构、打印头100、底部三轴联动平台、顶部三轴联动平台和打印底板200相互配合。

当有打印任务时，所述打印头100的工作分以下四步：

S1：请参考图3，将所述喷头101从打印桶104上端开口移开，所述打印桶加热装置103将打印桶104内的耗材300加热，向打印桶104输入相应的打印耗材300，所述喷头101复位，并让喷头101位于3D打印头100的顶部，所述驱动机构驱动打印推杆106向上运动，使打印桶104内空气排出。

S2：请参考图4，所述控制单元发布打印指令，所述控制单元控制打印头100和3D打印底板200的相互配合相向移动，空出第一层打印距离，所述驱动机构驱动打印推杆106向上运动，所述打印桶104内的打印推杆活塞105向上移动并驱动耗材300向喷头101输出，所述喷头温控装置102依据实际打印需要将喷头内的耗材300进行升温或降温处理，温控后的耗材300从喷头101向打印底板200输出，形成底层打印实体。

S3：请参考图5，所述控制单元控制打印头100和3D打印底板200的相互配合相向移动，空出下一层打印距离，重复步骤S2，形成中间层打印实体。

S4：请参考图6，所述控制单元控制打印头100和3D打印底板200的相互配合相向移动，空出顶层打印距离，重复步骤S2，形成最顶层打印实体；底层、中间层和顶层实体相互叠加粘接形成打印作品；所述控制单元发布停止指令，所述打印桶加热装置103停止工作，所述驱动机构停止驱动打印推杆106向上运动，所述打印桶104内的打印推杆活塞105停止将耗材300向喷头101输出，所述喷头温控装置102停止工作，所述喷头101停止输出耗材300。

所述控制单元控制打印头100和3D打印底板200的相互配合方式包括以下六种：

方式1：所述打印头100在X轴、Y轴、Z轴方向运动，所述3D打印底板200固定不动。

方式2：所述打印头100在X轴、Y轴方向运动，所述3D打印底板200在Z轴方向运动。

方式3：所述打印头100在X轴方向运动，所述3D打印底板200在Y轴、Z轴方向运动。

方式4：所述打印头100在Y轴方向运动，所述3D打印底板200在X轴、Z轴方向运动。

方式5：所述打印头100在Z轴方向运动，所述3D打印底板200在X轴、Y轴方向运动。

方式6：所述打印头100在固定不动，所述3D打印底板200在X轴、Y轴、Z轴方向运动。

其中X轴是平面横轴，Y轴是平面纵轴，Z轴是垂直高度轴。

在上述3D打印头100中，喷头101位于3D打印头100的顶部，在打印桶104装入耗材300后，耗材300下沉，打印桶104内的空气位于上方，则打印推杆106向上运动可方便地通过喷头101的孔排出空气，排出空气后不需要调整喷头101的方向即可向上喷射耗材300而进行打印；但一般朝下设置的打印头100，需要将打印头100仰置一下，使空气上浮到接近喷头101的位置以便于排出空气，本发明的实施例提供的3D打印头100是向上设置，只需轻轻晃动打印桶104，即可将打印桶104中的空气集中到接近喷头101的位置，可快捷的排出空气。

且在打印过程中，当喷头101被大颗粒的耗材300堵住后，停止驱动打印推杆106，大颗粒的耗材300因重力作用会慢慢向下沉淀，从而将打印头100自动疏通。

且打印头100的喷头101向上设置，从而避免了喷头101打印时耗材300滴漏到打印作品上的情况发生，本发明的实施例提供的3D打印头100，在喷头101滴漏耗材300时，滴漏的耗材300在重力作用下不会滴向3D打印板200方向，而滴向喷头101两侧，不会造成打印作品的瑕疵。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。