[发明专利]用于3D打印的打印机头

说明书

一种用于3D打印装置的打印机头(100)，包括喷嘴(110)，喷嘴(110)被布置成沿着喷嘴的主轴线(A)挤出打印材料。喷嘴包括：开口(120)，开口(120)具有第一区域(130)，第一区域(130)用于允许打印材料流穿过开口；以及元件(140)，元件(140)相对于在与喷嘴的主轴线垂直的平面中的开口居中地布置。元件具有与第一区域平行的截面的第二区域(150)，其中在沿着主轴线的方向上、在第一区域上的投影中，第二区域由第一区域限定，使得在打印机头的操作期间喷嘴允许穿过开口并且在元件周围的打印材料流。

技术领域

本发明总体上涉及3D打印领域。更具体地，本发明涉及用于3D打印装置的打印机头和用于控制这种打印机头的方法。

背景技术

增材制造(有时还被称为3D打印)是指用于合成三维物体的过程。3D打印正在迅速普及，因为它能够执行快速原型制作而无需组装或模制技术来形成所需的制品。

通过使用3D打印装置，可以在通常由计算机模型控制的多个打印步骤中以三维方式构建制品或物体。例如，可以提供物体的切片3D模型，其中每个切片由3D打印装置在分立打印步骤中重新创建。3D打印装置可以从分配器挤出可挤出材料的连续层，并且层在挤出(沉积)之后可以被固化或以其他方式硬化，例如使用激光来诱导该固化过程。在US2010/0327479A1中公开了这种3D打印装置的一个示例。

最广泛使用的增材制造技术是被称为熔融沉积成型(FDM)的过程。将理解，FDM的其他术语是“熔丝制造”(FFF)或“丝3D打印”(FDP)，它们被认为等同于FDM。FDM是一种增材制造技术，通常用于成型、原型制作和生产应用。FDM根据“增材”原理通过分层铺设材料来工作：塑料丝或金属线可以从线圈松开并被沉积以生产物体。可能地，例如对于热塑性塑料，可以在沉积之前将丝熔化并挤出。通常，FDM打印机使用热塑性丝，其被加热到其熔点，然后逐层(或丝接丝地)挤出，以创建三维物体。

EP-3168029公开了一种用于挤出材料的挤出工具。挤出工具包括：用于接收材料流的入口、以及用于允许材料流的输出的出口。挤出工具还包括中空工具本体，该中空工具本体具有：允许材料进入中空工具本体的入口端、以及允许材料从中空工具本体流出的出口端。中空工具本体还具有至少部分位于中空工具本体内并延伸到挤出工具的出口的针。多个臂将针机械地联接到中空工具本体。

FDM是一种快速原型制作技术，这意味着FDM打印机相对较快、具有成本效益，并且可以用于打印相对复杂的物体。FDM技术还在LED灯具和照明解决方案的生产中得到进一步发展。

然而，这种类型的打印机可能遭受制造物体的缺点，物体由于沉积方法而经常显示出缺陷。例如，由于将各个丝相继沉积到先前沉积的丝层上，这些缺陷可能包括脊和/或台阶结构，也被称为“罗纹”结构。换句话说，在材料的挤出期间，材料可能会侧向流动，从而导致圆化的边缘。将理解，脊不仅不利于结构完整性(产生引起裂纹和分层的许多引发剂)和打印物体的整体零件公差，而且它们也不美观。为了避免这种情况，已经提出了用于使表面光滑的方法，例如，借助于溶剂蒸汽、涂料和/或涂层。但是，这些方法的显著缺点是它们需要一个或多个额外的处理步骤。

因此，感兴趣的是能够高效且方便地消除或减少3D打印物体的脊和/或阶梯结构的出现的备选解决方案，从而使产生的物体变得更稳定、更易于集成和/或更美观。

发明内容

本发明的一个目的是减轻上述问题，并且提供一种用于通过3D打印创建物体的打印机头，其中如此产生的物体具有改善的表面纹理。因此，与通过根据现有技术的3D打印产生的物体相比，这可以导致物体的改善的视觉性质。

通过提供具有独立权利要求中的特征的打印机头和3D打印机来实现该目的和其他目的。优选实施例在从属权利要求中限定。