[发明专利]一种3D打印喷头及3D打印机

说明书

一种3D打印喷头及3D打印机，涉及增材制造设备技术领域，所述3D打印喷头包括喷头壳体，所述喷头壳体内部竖直设置有出料通道，所述出料通道的末端为出料口，所述出料通道中设有用于促进熔融材料经出料口挤出后往四周流动的扰动部件，所述扰动部件连接有用于驱动其在出料通道中运动的驱动装置。上述3D打印喷头工作时，扰动部件在驱动装置的驱动下于出料通道中运动，进而扰动经出料口挤出的熔融物料，促进其往四周流动、铺展，使得物料能够更好地流入产品已打印部分侧边转角位，以填充转角处的空隙，从而减轻打印完成的产品内部孔隙率，提高产品力学性能。

技术领域

本发明涉及增材制造设备技术领域，特别涉及一种3D打印喷头及3D打印机。

背景技术

近年来，3D打印技术在越来越多的领域得到应用，常用的3D打印材料有尼龙、金属以及橡胶。

热塑性材料（例如尼龙）常被应用在熔融沉积式 (FDM）打印场合。尼龙丝（或者其他热塑性材料）通过进料单元（进料单元包括导料管、送丝齿轮及喉管）送入喷头单元中，喷头单元包括加热块及喷头，加热块内部设有热熔通道，该热熔通道与喷头相连，尼龙丝在热熔通道中受热变成熔融状态，进料单元的送丝齿轮不断将尼龙丝推送入热熔通道，从而使得热熔通道中已熔融的材料不断涌入喷头中，并从喷头的出料口往下排出，经喷头挤出的熔融材料逐层沉积，同时配合冷却风扇辅助冷却，最终得到立体的产品。

现今常用的3D打印喷头结构大多如图1所示，当熔融材料从喷头出料口挤出后，由于熔融状态下材料表面张力的作用，其两侧边将呈现外凸的弧面状（见图1和图2所示），这样将导致以下问题：1、打印出来的产品最外层表面会出现一道道的横向坑纹（纹路的深浅跟单层打印厚度相关），后期需要进行抛光处理（物理抛光或者丙酮蒸汽抛光），当然也可以在产品外表面涂光滑液使其变得平滑（将光滑液填满坑纹并固化，即可使产品外表面变平滑）。2、会在产品内部形成图3和图4所示的孔隙，导致产品力学性能降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可减轻产品内部孔隙率、提高产品力学性能的3D打印喷头，进一步地，本发明还提供一种包含前述打印喷头的3D打印机。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种3D打印喷头，包括喷头壳体，所述喷头壳体内部竖直设置有出料通道，所述出料通道的末端为出料口，所述出料通道中设有用于促进熔融材料经出料口挤出后往四周流动的扰动部件，所述扰动部件连接有用于驱动其在出料通道中运动的驱动装置。

优选的，所述扰动部件包括竖直设置在出料通道中的扰动杆，所述驱动装置与扰动杆连接并可驱动其在出料通道中作上下往复运动，所述扰动杆在出料通道中往下运动至最低点时，其底端位于出料口上方并靠近出料口。

进一步地，前述3D打印喷头还包括用于在所述扰动杆作往复运动时对其起导向作用的导向结构，所述驱动装置包括曲轴以及用于驱动曲轴转动的动力机构，所述曲轴水平设置在出料通道中且其两端与喷头壳体可转动连接，所述扰动杆的顶端可转动连接于曲轴，所述动力机构设置在喷头壳体外部并至少与曲轴的一端传动连接。

更进一步地，前述3D打印喷头还包括水平或倾斜设置在喷头壳体内部的进料通道以及用于在扰动杆作上下往复运动时对其起导向作用的导向结构，所述进料通道位于出料通道上方且与出料通道连通，所述进料通道与出料通道之间的夹角为直角或钝角，所述进料通道的上方开设有向上贯穿喷头壳体的通孔，所述扰动杆的顶端从通孔中穿出并与驱动装置连接。

更进一步地，所述通孔与扰动杆的尺寸相匹配并在所述扰动杆作上下往复运动时对其起导向作用。

优选的，所述驱动装置包括设置在喷头壳体外部的曲轴以及用于驱动曲轴转动的动力机构，所述扰动杆的顶端可转动连接在曲轴上。

其中，所述动力机构包括电机。

其中，所述扰动杆在出料通道中往下运动至最低点时，其底端与出料口在竖直方向上的距离不大于2mm。