[实用新型]一种可切换送料的三维打印机挤出头

说明书

技术领域

本实用新型涉及基于熔融堆积快速成型工艺的三维打印机，特别是涉及一种可切换送料的三维打印机挤出头。 

背景技术

基于熔融堆积快速成型工艺的三维打印机是使用直径为1～2mm左右的塑料丝料，通过计算机控制的打印挤出头将塑料丝料熔融挤压成0.2～0.4mm左右的细丝并逐层扫描打印堆积成三维物体。通常，熔融堆积快速成型工艺在制造有悬臂结构的物件时需要添加支撑。若三维打印机挤出头只有单熔融流道设计结构，打印的物体和支撑只能用同一种材料来构建。尽管在打印过程中，可以通过控制挤出头的运行方式使得支撑部分变得较为疏松以达到便于剥离的目的，但由于是使用同一种材料，打印完成后在物体和支撑的边界难以辨认造成剥离困难，支撑剥离时也容易造成物体精细结构损伤。另外，单流道的挤出头无法使用不同颜色或不同性能的材料进行复合打印。目前，基于熔融堆积快速成型工艺的三维打印机挤出头多采用双流道结构，其中一个流道用于熔融挤出ABS塑料等物体成型材料，另一个流道用于熔融挤出可物理剥离或化学剥离的支撑材料。CN200780020529.8和CN200820206342.9分别公开了两种三维打印机双流道挤出头的设计。前者使用一个驱动电机，通过一套复杂的机械机构使熔融挤出头及被动送料压轮以摆动的方式实现成型材料和支撑材料两种丝料的挤出流道和送料驱动切换控制；后者使用两个驱动电机分别对成型材料和支撑材料单独驱动和以机械升降移动的方式实现流道喷嘴的切换控制。显然，前者机械切换机构复杂且增加了挤出头组件的重量不利于挤出头的高速打印运动，后者使用两个电机既增加了成本又增加了挤出头组件的重量。由于上述公开的两种设计在进行挤出头流道的切换时，喷嘴的机械位置都需要移动和复位，移动过程极易产生机械定位误差从而影响打印物体的尺寸精度。需要解决的问题是如何以一种简便的方法可以实现三维打印机挤出头的打印切换送料又不会因切换送料而影响物体的打印尺寸精度。 

实用新型内容

本实用新型针对上述已有技术存在的问题和不足，提供一种以两种丝状材料为打印原料的三维打印机挤出头在工作时打印换料的方法及其换料的实现装置。 

为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案：一种可切换送料的三维打印机挤出头，包括有基座、送料切换组件，所述送料切换组件通过第一转轴与基座转动连接，送料切换组件的被动送料压轮分别设在主动送料轮的两侧；基座的前部安装有两个打印丝料加热熔融流道，一个用于熔融挤出打印成型材料，一个用于熔融挤出打印支撑材料，加热熔融流道一端分别连接打印丝料，另一端分别连接打印丝料挤出喷嘴。打印丝料分别被压于被动送料压轮和主动送料轮之间；包括有安装在基座上的一个丝料驱动电机，与丝料驱动电机直接连接的主动送料轮，还包括具有双稳态特性的联动摇摆机构，带动被动送料压轮与主动送料轮接合的方式进行送料切换，进行两种打印丝料的切换打印；在两种打印材料切换打印的过程中，所述打印丝料加热熔融流道和打印丝料挤出喷嘴分别始终保持位置固定不动。 

本实用新型适用于使用一个送料驱动电机并能实现两种丝料交替切换送料的三维打印机挤出头设计，在进行送料切换时，换料装置（机构）通过连杆带动，相应的被动压轮以合适的压力将丝料压紧在由电机驱动的主动送料轮上实现打印送料，而加热流道和喷嘴在打印和换料过程中始终保持在固定位置不动，避免了由于挤出头或喷嘴切换移动后带来的机械定位误差。打印丝料通过电机带动的主动送料轮和被动送料压轮的驱动进入相应的熔融流道并由喷嘴挤出，打印挤出头在XY运动机构的驱动下进行逐层打印的三维成型。 

所述的三维打印机挤出头在两个联动摇摆的被动送料压轮的作用下实现送料的切换，当需要打印成型材料时，成型丝料侧的被动送料压轮在具有双稳态的摇摆机构带动下将成型丝料压在主动送料轮上，驱动电机转动带动主动送料轮将成型丝料送进熔融流道并由喷嘴挤出；当需要打印支撑材料时，支撑丝料侧的被动送料压轮在具有双稳态的摇摆机构带动下将支撑丝料压在主动送料轮上，驱动电机转动带动主动送料轮（主动送料轮转动方向与成型送料的转动方向相反）将支撑丝料送进熔融流道并由喷嘴挤出。 

所述联动摇摆机构包括弹力伸缩器、连杆，弹力伸缩器的一端通过基座安装转轴与基座连接，另一端通过连杆安装转轴与连杆一端连接，连杆的另一端与第一转轴连接，连杆安装转轴还与设在基座上的拨杆连接；连杆通过第一转轴带动被动压轮摆动将打印丝料压在主动送料轮上。