FDM型增材打印喷头、打印喷头模组、增材打印控制方法与流程

本发明涉及增材打印的，具体地是一种fdm型增材打印喷头、打印喷头模组、增材打印控制方法。

背景技术：

1、增材打印又称3d打印技术，它是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，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。而fdm(fuseddepositionmodeling)又称熔融沉积式增材打印技术，是增材打印中应用极为广泛的一种。fdm的材料一般是热塑性材料，如蜡、abs、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，材料迅速凝固，并与周围的材料凝结。

2、由于喷头内的打印材料是被加热成流体状态，因此每完成一层打印后喷头需要抬升并移动至下一层的起始位置，在这一过程中喷头内的打印材料会自行流出少部分，从而使得喷头移动过程中形成拉丝现象，或者喷头上外溢出来的打印材料使得产品在起始位置的表面粗糙。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一：提供一种fdm型增材打印喷头、打印喷头模组、增材打印控制方法，其能够减少喷头在换层的过程中的打印材料从喷头内溢流出来的情况，从而使得产品起始位置的打印效果好。

2、为此，本发明的一个目的在于提出一种fdm型增材打印喷头，它包括喷头本体，所述喷头本体呈柱状结构，喷头本体的前端具有出料孔，其特征在于：所述喷头本体内设有出料管、余料管和至少一个供料管，所述出料管的下端与出料孔连通，出料管的上端与余料管的下端连通，所述喷头本体的后端具有与供料管上端连通的进料孔，所述供料管的下端与出料管连通，所述喷头本体上设有与余料管的上端连通并且用于调节余料管内气压的调节机构。通过余料管和调节机构的设计，使得喷头本体在完成一层增材打印后，可以通过调节机构的作用使得余料管内形成负压，在负压吸力的作用下可以将出料孔位置的打印材料吸附回出料管内，由此减少了打印材料在重力作用下溢流道出料孔外，而当喷头本体移动至下一层的起始位置时则调节机构可以控制余料管内的压力升高，由此使得出料管能够恢复正常的出料。

3、根据本发明的一个示例，所述喷头本体内具有余料腔，所述余料管的上端与余料腔连通，所述余料腔内设有活塞和活塞杆，活塞杆的一端与活塞相连，另一端沿余料腔的轴向延伸至喷头本体外，所述喷头本体外设有用于驱动活塞杆的驱动器。

4、根据本发明的一个示例，所述喷头本体内具有余料腔，所述余料管的上端与余料腔连通，所述喷头本体上设有与余料腔连通的气嘴，所述气嘴与外部气源连通。

5、根据本发明的一个示例，所述供料管为两个，两个供料管分别位于出料管的两侧。

6、根据本发明的一个示例，两个供料管的下端分别与出料管的侧壁连通，并且两个供料管与出料管的连通处沿出料管的轴向错位设置。

7、根据本发明的一个示例，所述喷头本体内设有多个分别对应各供料管的辅助气管，辅助气管的上端通过喷头本体上的气孔与外部气源连通，所述辅助气管的下端与所对应供料管的管侧壁连通，并且辅助气管与供料管的连通处位于供料管靠近出料管的前段位置。

8、根据本发明的一个示例，所述喷头本体沿轴向从上往下分为粗加热段、降温段和复温段，所述粗加热段和复温段上分别设有用于加热供料管内温度的第一加热组件和第二加热组件，所述降温段上设有用于降低供料管内温度的散热片，所述第一加热组件和第二加热组件均与温控系统电连接。

9、根据本发明的一个示例，所述喷头本体包括沿自身中心线所在的纵截面对开的左半本体和右半本体，所述左半本体和右半本体对合并相互固定形成所述喷头本体，所述出料管、余料管和两个供料管均由左半本体和右半本体合围形成。

10、上述技术方案具有如下优点或有益效果：首先，调节机构配合余料管使得出料孔内的打印材料在每完成一层的增材打印后都能够被余料管的负压吸力吸回出料管内，由此减少出料孔位置打印材料溢流的问题，由此使得在每一层的起始位置的打印效果好；其次，两个供料管可以交替的从同一个出料管内送出不同种的打印材料，由此使得产品能够通过不同的打印材料连续打印。

11、为此，本发明的一个目的在于提出一种打印喷头模组，包括载体，载体上设有上述fdm型增材打印喷头和用于供给fdm型打印喷头打印材料的送丝机构。

12、上述技术方案具有如下优点或有益效果：该打印喷头模组在具有上述fdm型增材打印喷头的基础上同样具备该fdm型增材打印喷头的有益效果。

13、为此，本发明的一个目的在于提出一种增材打印控制方法，包括上述fdm型增材打印喷头，所述增材打印控制方法包括换层步骤和换材步骤；

14、其中，换层步骤：

15、s1、暂停朝供料管内送入呈流体的打印材料；

16、s2、通过调节机构降低余料管内的气压，使得外溢在出料孔外的打印材料在负压吸力的作用下缩回到出料管内；

17、s3、喷头本体朝远离打印平台的方向移动至下一层高度；

18、s4、调节机构升高余料管内的气压，使得出料管内的打印材料从出料孔挤出；

19、s5、喷头本体平移至完成当前层的增材打印后重复上述步骤s1直至完成全部层数的增材打印；

20、其中，换材步骤：

21、t1、暂停朝第一个供料管内送入呈流体的第一种打印材料；

22、t2、将第一个供料管所在一侧的第二加热组件关闭或者减少该第二加热组件的加热功率，使得第一个供料管内的打印材料的流动性降低；和/或将朝向第一个供料管所在一侧散热片吹风的风扇开启或增大该风扇的输出功率，使得第一个供料管内的打印材料的流动性降低；

23、t3、通过调节机构降低余料管内的气压，使得出料孔和出料管内的第一种打印材料在负压吸力的作用下通过余料管吸入余料腔内；

24、t4、将第二个供料管所在一侧的第二加热组件打开或者增加该第二加热组件的加热功率，使得第二个供料管内的打印材料的流动性恢复；和/或将朝向第二个供料管所在一侧散热片吹风的风扇关闭或降低该风扇的输出功率，使得第二个供料管内的打印材料的流动性恢复；

25、t5、朝第二个供料管内送入呈流体的第二种打印材料，使第二种打印材料经出料管从出料孔挤出。

26、上述技术方案具有如下优点或有益效果：首先，在换层步骤中在打印喷头每完成一层的增材打印后通过调节机构对余料管施加一个负压，由此使得与余料管连通的出料管获得一个驱使出料孔外溢出的打印材料朝出料管内吸入的负压吸力，由此在打印喷头移动至下一层起始位置的过程中出料孔上的打印材料不会溢出，而到达起始位置后该调节机构复位，从而使得余料管内的打印材料回到出料管内，而出料管内的打印材料持续的从出料孔挤出，恢复正常打印工艺；其次，在换材步骤中，通过调节机构和余料管能够将出料管内的第一种打印材料吸附至清空出料管，由此第二个供料管内的第二种打印材料可以进入出料管内，由此自动且快速的完成两种打印材料的更换；最后，在换材步骤中，由于有第一加热组件、散热片和第二加热组件的设置，因此在调节机构将出料管内的第一种打印材料全部吸入余料腔的过程中，该散热片和第二加热组件能够降低第一个供料管内的温度，从而减少第一个供料管内第一种打印材料的流动性，减少第一种打印材料混入第二种打印材料内的几率。

27、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。