彩色3D打印机喷头的制作方法

本发明涉及3d打印技术领域，具体涉及一种彩色3d打印机喷头。

背景技术：

3d打印，是快速成型技术的一种，它是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，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。根据其成型方式及可用材料的不同可分为选择性激光烧结(sls)、熔融沉积成型技术(fdm)、立体光刻成型技术(sla)和叠层制造技术(lom)，其中熔融沉积成型技术(fdm)具有灵活多变，工程性能好，维护简单，成本低等显著优点，因此该工艺发展极为迅速，目前fdm技术在全球已得到广泛应用。

fdm工艺的材料一般是热塑性材料，如蜡、abs、pc、尼龙等以丝状供料，材料在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结。若需要使用粉末或颗粒状材料打印时，则往往需重新设计喷头装置并整体更换，这样存在设计周期长、成本较高的缺点，且喷头整体更换费时费力、极为不便。对于fdm技术而言，虽然现有的多喷头机型在一定程度上可以打印彩色耗材，但每个喷头内各有一种颜色的pla或abs塑料，塑料在挤出喷头前并未达到真正意义的混合，因此打印后也不是真正的彩色，而且多喷头3d打印机价格昂贵，结构复杂，不适于广泛推广。

技术实现要素：

本发明旨在解决现有的3d打印机难以实现单喷头彩色打印、不能兼容不同形态耗材的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种彩色3d打印机喷头，包括壳体和进料部件，在所述壳体内部设有混合挤出室，在所述混合挤出室的下部连通有喷嘴，在所述混合挤出室的中心设有螺杆，所述螺杆的外径与所述喷嘴的内径大小相匹配，在所述螺杆的上部连接有动力装置；在所述混合挤出室外壁上设有加热装置；

所述进料部件为至少两组，以可拆卸的方式等距安装于所述壳体的侧壁圆周上，在所述进料部件上设有进料腔，所述进料腔的上端与外部的送料机构相连通，下端与所述混合挤出室相连通。

优选的，所述进料部件为导管型进料部件，其进料腔是与丝状耗材相匹配的导管型。

优选的，所述进料部件为漏斗型进料部件，其进料腔是用于粉末或颗粒状耗材进料的漏斗型。

优选的，在所述漏斗型进料部件的进料腔内壁上设有物料水平高度传感器。

优选的，所述进料部件与所述壳体的侧壁呈30～60度角倾斜安装。

优选的，所述进料部件为四组，以可拆卸的方式等距安装于所述壳体的侧壁圆周上，所述进料部件与所述壳体的侧壁呈45度角倾斜安装。

优选的，所述四组进料部件分别对应于红、绿、蓝、黑四种颜色耗材的进料。

优选的，所述螺杆上部的动力装置为步进电机。

本发明的有益效果在于：

1.在喷头上设置多个进料部件，每个进料部件对应不同颜色耗材的进料，多种颜色的耗材可以在混合挤出室内进行混合调色，真正实现单个喷头的彩色打印，克服了现有技术中单个喷头只能进行单一颜色的打印、彩色打印需采用多个喷头来实现的技术问题。

2.进料部件设计为导管型和漏斗型两种，分别用于丝状耗材和粉末、颗粒状耗材的进料，在使用不同耗材时，只需将进料部件进行更换即可，不用重新设计和更换整个喷头，使得单个喷头能够兼容多种耗材，降低了3d打印的成本，使用和更换进料部件更加方便、快捷。

附图说明

图1为本发明彩色3d打印机喷头一种实施方式的结构示意图；

图2为图1中彩色3d打印机喷头的剖视图；

图3为本发明彩色3d打印机喷头另一种实施方式的结构示意图；

图4为图3中彩色3d打印机喷头的剖视图；

其中，1为壳体；2为进料部件；3为混合挤出室；4为喷嘴；5为螺杆；6为加热装置；7为进料腔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但下列实施例只是用来详细说明本发明的实施方式，并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1：一种彩色3d打印机喷头，参见图1、图2，包括壳体1和进料部件2，在壳体1内部设有混合挤出室3，在混合挤出室3的下部连通有喷嘴4，在混合挤出室3的中心设有螺杆5，螺杆5的外径与喷嘴4的内径大小相匹配，在螺杆5的上部连接有动力装置，该动力装置为步进电机；在混合挤出室3外壁上设有加热装置6；

进料部件为四组，以可拆卸的方式等距安装于壳体1的侧壁圆周上，四组进料部件分别对应于红、绿、蓝、黑四种颜色耗材的进料，每个进料部件与壳体1的侧壁呈45度角倾斜安装；在进料部件2上设有进料腔7，进料腔7的上端与外部的送料机构相连通，下端与混合挤出室3相连通；该进料部件2为导管型进料部件，其进料腔7是与丝状耗材相匹配的导管型。

实施例2：一种彩色3d打印机喷头，参见图3、图4，与实施例1的不同之处在于，进料部件2为漏斗型进料部件，其进料腔7是用于粉末或颗粒状耗材进料的漏斗型；在该漏斗型进料部件的进料腔7内壁上设有物料水平高度传感器。

在以上实施例中所涉及的仪器部件如无特别说明，均为常规仪器部件。

本发明彩色3d打印机喷头的具体工作方式为：

当3d打印机使用丝状耗材时，可在该打印机喷头上安装导管型进料部件，如实施例1中的喷头结构，四组进料部件分别对应于红、绿、蓝、黑四种颜色耗材的进料，每一个导管型进料部件都外接送料装置，将红、绿、蓝、黑四种颜色的丝状耗材分别导入到进料部件，通过进料部件的进料腔进入到混合挤出室中，耗材在混合挤出室内被加热融化。由外部送料装置控制每种颜色的丝状耗材的进给量，不同颜色的耗材按照不同的比例进料，在混合挤出室内被调和成所需的颜色，混合后的耗材在混合挤出室内由螺杆充分“搅拌”均匀，并提供挤压动力，使熔融态的耗材经喷嘴挤出，这样就完成了耗材的挤出，进而实现真正的单喷头彩色3d打印。

当3d打印机使用粉末或颗粒状耗材时，只需将该打印机喷头上的进料部件替换为漏斗型进料部件即可，如实施例2中的喷头结构，每一个漏斗型进料部件都外接自动检测吹料系统，将红、绿、蓝、黑四种颜色的粉末或颗粒状耗材送入到进料部件的漏斗型进料腔内，通过进料腔再进入混合挤出室中进行混合搅拌，然后实现耗材的挤出和打印。该自动检测吹料系统可以通过在漏斗型进料腔内设置物料水平高度传感器，来检测进料腔内物料的水平位置，当低于一定水平位置时，进料系统就会向漏斗型进料部件的进料腔内“吹入”更多的粉末或颗粒状耗材，进而实现耗材的自动进料。

本发明可以实现单个喷头的彩色3d打印，克服了现有技术中只能通过多个喷头进行不同颜色耗材打印的技术难题，实现了真正彩色3d打印，对于3d打印技术的发展有着重要的意义。同时单个喷头还能同时兼容不同类型的耗材，进料部件便于更换，从总体上降低了3d打印的成本，适用于大范围的市场推广。

上面结合附图和实施例对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下进行变更或改变。