3D打印机及其打印头的制作方法

本发明涉及3D打印机及其打印头。

背景技术：

快速成型是一种综合应用了计算机辅助设计、高分子材料科学及数字化控制等前沿技术领域的新型制造工艺，其主要方法是将原材料逐层或逐点堆积而制造出有一定结构的空间几何实体。该技术不同于传统的减材制造工艺（将毛坯的多余材料去除而得到目标实体），而改进成为增材制造工艺，使制造过程中不再需要成型模具，缩短零件设计周期，可制造出任意复杂结构的三维实体。3D打印技术是一种典型的快速成型技术，该技术以金属、塑料、陶瓷等粉末作为基础耗材，基于数字模型，利用熔融沉积、激光烧结以及光刻固化等原位固化工艺，逐层铺叠成型出复杂结构的零件。该技术已被广泛应用于航空航天、汽车、塑料制品、生物医疗等行业。

利用增材制造技术打印出的纤维增强复合材料制品，不仅具备高强度、高刚度、质量轻等特点，而且可以控制纤维的分布方向，从而控制产品的性能。如申请公布号为CN107139459A、申请公布日为2017.09.08的中国专利公开了一种连续纤维增强复合材料增材制造装置，该增材制造装置包括用于喷出纤维材料的内喷头和用于喷出树脂材料的外喷头，外喷头上设有将外喷头的缓冲腔与树脂材料管路连通的连接孔，外喷头螺纹连接在内喷头上，实现了内喷头的出口和外喷头的出口之间的竖直距离可调。本增材制造装置的外喷头直接螺纹连接在内喷头上，需要在外喷头的内壁上加工内螺纹，由于外喷头结构比较复杂，加工内螺纹会影响外喷头的精度；连接孔设置在外喷头上也会在加工连接孔时对外喷头产生影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种打印头，以解决现有技术中的打印头在外喷头上加工内螺纹会影响外螺纹精度的问题；本发明的目的在于提供一种使用该打印头的3D打印机。

为实现上述目的，本发明打印头的技术方案是：

方案1、打印头包括用于喷出纤维材料的内喷头和用于喷出打印材料的外喷头，所述打印头还包括连接内喷头和外喷头的连接套，所述内喷头和外喷头上均设有外螺纹，所述内喷头和外喷头分别通过外螺纹与连接套的两端螺纹连接，所述连接套、内喷头和外喷头围成了用于容纳打印材料的缓冲腔，所述缓冲腔的腔壁上设有打印材料进料孔。

方案2、在方案1的基础上，所述打印材料进料孔设置在连接套上。

方案3、在方案2的基础上，所述内喷头包括大径段和小径段，所述大径段靠近小径段一端的端面与外喷头远离外喷头的出料口的一端的端面围成环形空间，所述打印材料进料孔通过环形空间与缓冲腔连通。打印材料进料口设置在连接套上，减少了对外喷头的加工。

方案4、在方案1-3任意一个的基础上，所述打印材料进料孔处设有打印材料进料管。便于打印材料进入。

方案5、在方案1-3任意一个的基础上，所述外喷头上设有与连接套的端面挡止配合的挡止面。保证连接套和外喷头之间的连接不会松动。

为实现上述目的，本发明3D打印机的技术方案是：

方案1、3D打印机包括机架和安装在机架上的打印头，所述打印头包括用于喷出纤维材料的内喷头和用于喷出打印材料的外喷头，所述打印头还包括连接内喷头和外喷头的连接套，所述内喷头和外喷头上均设有外螺纹，所述内喷头和外喷头分别通过外螺纹与连接套的两端螺纹连接，所述连接套、内喷头和外喷头围成了用于容纳打印材料的缓冲腔，所述缓冲腔的腔壁上设有打印材料进料孔。

方案2、在方案1的基础上，所述打印材料进料孔设置在连接套上。

方案3、在方案2的基础上，所述内喷头包括大径段和小径段，所述大径段靠近小径段一端的端面与外喷头远离外喷头的出料口的一端的端面围成环形空间，所述打印材料进料孔通过环形空间与缓冲腔连通。打印材料进料口设置在连接套上，减少了对外喷头的加工。

方案4、在方案1-3任意一个的基础上，所述打印材料进料孔处设有打印材料进料管。便于打印材料进入。

方案5、在方案1-3任意一个的基础上，所述外喷头上设有与连接套的端面挡止配合的挡止面。保证连接套和外喷头之间的连接不会松动。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，在内喷头和外喷头上均攻有外螺纹，内喷头和外喷头通过连接套螺纹连接，外螺纹相比内螺纹较容易加工，由于外喷头结构比较复杂，避免了在外喷头上加工内螺纹而影响外喷头的精度；此外，增加连接套不仅降低了外喷头的尺寸，而且也可以较大范围的调节内喷头的出口和外喷头的出口之间的距离。

附图说明

图1为本发明的3D打印机的具体实施例一的打印头的剖视图；

图2为本发明的3D打印机的具体实施例一的打印头的整体结构示意图；

图3为本发明的3D打印机的具体实施例一的打印头的另一视角的整体结构示意图；

图4为本发明的3D打印机的具体实施例二的打印头的剖视图；

图5为本发明的3D打印机的具体实施例三的打印头的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的3D打印机的具体实施例一，如图1至图3所示，3D打印机包括机架和安装在机架上的打印头。如图1所示，打印头包括用于喷出纤维材料的内喷头1和用于喷出打印材料的外喷头3，内喷头1和外喷头3相对的一侧上均设有外螺纹，内喷头1和外喷头3之间设有用于与内喷头1和外喷头3螺纹连接的连接套2，连接套2、内喷头1和外喷头3围成了用于容纳打印材料的缓冲腔6，缓冲腔6的腔壁上设有打印材料进料孔8，本实施例中，打印材料进料孔8设置在连接套2上，减少了对外喷头的加工，保证了外喷头的完整性，在其他实施例中，打印材料进料孔可以设置在外喷头上；本实施例中，打印材料进料孔8的内壁上设有内螺纹，打印材料进料孔8螺纹连接有打印材料进料管7，打印材料进料管与打印材料的供给设备连接以便于打印材料进入，在其他实施例中，打印材料进料孔处可以不设置打印材料进料管。内喷头1包括大径段和小径段，大径段靠近小径段一端的端面与外喷头3远离外喷头3的打印材料出料口4的一端的端面围成环形空间，打印材料进料孔8通过环形空间与缓冲腔6连通。

本实施例中，如图1所示，缓冲腔6的腔壁上的打印材料进料孔8的数量为一个，在其他实施例中，为保证打印材料的进料量，也可以在缓冲腔的腔壁上设置两个以上的打印材料进料孔。本实施例中，连接套2的内壁上均设有螺纹，保证内喷头的出口和外喷头的出口之间的距离可以在较大范围内进行调节，同时也减小了外喷头沿其长度方向上的尺寸，在其他实施例中，连接套的中间位置可以为光孔；本实施例中，外喷头3上设有用于与连接套2螺纹连接时挡止连接套2的挡止面9。

本实施例中，如图2和图3所示，纤维材料出料口5和打印材料出料口4均为圆形，内喷头1的纤维材料出料口5的直径大于外喷头3的打印材料出料口4的直径，且在打印材料出料口4的内壁上设有螺旋状结构（图中未示出），以便于打印材料较好的覆盖在纤维材料上，使打印出的复合材料成品强度得到增强。

本发明的3D打印机的具体实施例二，如图4所示，与具体实施例的不同之处在于，所述连接套2的打印材料进料孔8处不设置打印材料进料管。

本发明的3D打印机的具体实施例三，如图5所示，与具体实施例的不同之处在于，所述打印材料进料孔8的数量为两个，对应的打印材料进料管7的数量为两个。

本发明的3D打印机的具体实施例四，与具体实施例的不同之处在于，所述打印材料进料孔设置在外喷头上。

本发明的打印头的具体实施例，该打印头与上述3D打印机的具体实施例一至具体实施四的任意一个所述的打印头的结构相同，不予赘述。