[发明专利]三材料混合3D打印喷头及五自由度打印机

说明书

本发明涉及一种三材料混合3D打印喷头及五自由度打印机，该打印喷头包括混料组件、加热组件以及三个进料组件，三个进料组件均布在混料组件的混料腔上盖上，混料腔上盖固定连接在混料组件的混料腔壳体上，混料腔壳体内设有混料腔，混料腔内设有螺杆，混料腔底端设有喷口，进料组件的进料管下端连接喉管，喉管连接喉管加热块，喉管加热块下端连接输料管，输料管下端与混料腔壳体的混料腔连通，混料腔壳体外部设有混料腔加热块，喉管加热块和混料腔加热块内设有热电偶和加热棒。三种材料可在三喉管处进行单独加热熔融，并在混合腔内通过螺杆的旋转充分混合，满足工作要求。五自由度打印机由三材料混合3D打印喷头、转台摇床机构组成，具有五个自由度。

技术领域

本发明涉及一种3D打印机，尤其是一种可实现三材料混合打印的五自由度3D打印机及3D打印喷头。

背景技术

3D打印技术，在学术上称为“增材制造”技术，其核心原理是“分层制造，逐层叠加”。

目前大部分3D打印机只能实现三自由度打印，并且3D打印机只支持单喷头工作。少部分打印机具有双喷头或者三喷头，每个喷头互相独立工作，此类打印机功能可分为：1、打印水溶性支撑用耗材：由于3D打印机打印原理为逐层叠加，打印时需有足够面积的底基，所以当产品模型的实体在Z方向上并不是连续且存在悬空或者镂空的结构，同时要求模型表面具有较高的光洁度时，双喷头3D打印机便可发挥其效用，其原理为第二个喷头可选取水溶性耗材用于打印起支撑作用的结构，使得用于打印产品模型的耗材可在支撑面上进行叠加，而在打印完成后，通过在一定温度的水中浸泡可使支撑结构溶解从而获得目标产品模型；2、打印双色模型：即两个喷头的耗材选取不同颜色，打印时可进行工作喷头的切换，但是对打印机性能和材料的选择要求较高，且易出现两种颜色交融的现象，从而影响产品的质量。

目前还有一种喷头具有混色功能，其核心在于二进一出或多进一出喷头，即不同颜色的耗材同时进入一个喷头进行熔融混合并最终从一个喷口喷出。不过由于只能在混料腔中进行加热，故材料选取灵活度方面有所欠缺。

为此，需要设计一种五自由度三材料混合3D打印喷头及打印机，可采用多种不同材料进行单独加热熔融并且实现混合打印，可打印结构更加复杂的产品，降低打印难度，增加了打印的功能性与灵活性。

发明内容

本发明致力于解决3D打印机打印复杂结构产品以及可采用多种不同材料进行单独加热熔融并且实现混合打印的难题，而提供一种五自由度三材料混合3D打印喷头及打印机，并在机构方面进行了优化设计，在传统3D打印机的基础上增加了两个自由度。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种三材料混合3D打印喷头，包括混料组件、加热组件以及三个进料组件，所述三个进料组件均布在混料组件的混料腔上盖上，混料腔上盖固定连接在混料组件的混料腔壳体上，混料腔壳体内设有混料腔，混料腔内设有一螺杆，混料腔底端设有喷口，每个进料组件的进料管下端连接喉管，喉管连接喉管加热块，喉管加热块下端连接输料管，输料管下端与混料腔壳体的混料腔连通，混料腔壳体外部设有混料腔加热块，喉管加热块和混料腔加热块内设有热电偶和加热棒。

进一步，所述混料腔上盖与混料腔壳体之间设有一耐高温石墨垫片，起密封作用；所述混料腔底部的喷口直径为0.4mm

进一步，所述三个进料组件位于混料腔中轴线以30°呈中心对称分布。

进一步，所述进料管和喉管外部设置有散热片。

进一步，所述进料管下端通过螺纹与喉管连接；所述喉管下端通过螺纹与加热块连接。

进一步，所述输料管上端与加热块通过螺纹连接，且与喉管下端紧密贴合；所述输料管下端与混料腔上盖通过螺纹连接。

进一步，所述混料腔上盖与混料腔壳体通过螺纹连接，方便拆卸清洗；所述混料腔壳体与混料腔加热块通过螺纹连接。