[发明专利]一种3D打印机用液体材料打印头

说明书

本发明公开了一种3D打印机用液体材料打印头，主要由从上到下依次连接的气缸部、连接组件和料筒部组成；料筒部主要包括导向套管、料筒阀、打印喷头和套管防松螺帽；气缸体的气室內设有一个与气室壁密封滑动配合的活塞体；连接组件主要包括连接支架和阀针夹具；活塞体与阀杆的上端固定连接；阀杆下端伸出气缸体，进入密封套管，穿过密封套管后与阀针夹具上端连接；阀针从下向上穿过出料口、料腔室、顶部针孔和弹簧，与阀针夹具下端连接；密封阀头呈锥体状，当阀针上移时封闭出料口，下移时打开出料口。本发明结构简单可靠、维护方便，具有断料回吸功能和打印喷头自动伸缩功能，特别适用于包含液体材料的多喷头多材质3D打印。

技术领域

本发明涉及一种3D打印机，具体涉及一种3D打印机用液体材料打印头，属于3D打印技术领域。

背景技术

3D打印是一种以数字模型文件为基础，将固体粉末、液体材料或聚合物熔体材料通过逐层打印的方式来构造物体的快速成型技术。目前现有的3D打印技术众多，包括挤出成型（熔融沉积式FDM和液体直写式LDW）、光固化成型（激光扫描式SLA、投影固化式DLP或聚合物喷射式PolyJet）和铺粉成型（激光烧结式SLS/SLM或喷墨粘结式3DP）等，其中挤出式3D打印是发展最早、应用最广泛的一种。

在传统的挤出式3D打印技术中，多以单喷头设计为主，且技术较为成熟。随着多颜色和多材质3D打印技术的发展，越来越多的3D打印设备开始采用双喷头或多喷头设计。然而，无论是单喷头、双喷头还是多喷头设计，现有的挤出式3D打印机的喷头位置和喷嘴高度大多数是固定的，这种传统设计会带来一些问题：单喷头在非打印区间快速移动时，其喷嘴经常会划伤打印模型，除非采取被动改变Z轴坐标的方式来规避风险；双喷头或多喷头的情况下，因各喷头的高度相同，一个喷头在工作时，另一个喷头经常会剐蹭模型，影响打印模型外观。虽然现有技术中已经采取了多种方法来解决上述问题，但仍存在诸多弊端。

中国发明专利申请CN106626388A公开了一种3D打印机双喷头装置，中国发明专利申请CN108790145A公开了一种电磁操控的可伸缩双喷头FDM-3D打印机喷头组件，两者主要是通过电磁铁的通断来控制双喷头的伸缩。中国实用新型专利CN206781005U公开了一种自动调节高度的3D打印机用双喷头，CN206926264U公开了一种3D打印机的双喷头组件，CN207549494U公开了一种可调节3D打印双喷头，CN207682959U公开了一种用于3D打印机的双喷头切换装置，四者主要通过电机的往复旋转带动双喷头的上下移动。中国实用新型专利CN207105636U公开了一种FFF打印机用气动式双喷头，主要是通过在FFF打印机（即FDM）的双喷头上附加额外的气动单元来实现双喷头的伸缩。上述现有技术均采用附加额外的电磁单元、电机单元或者气动单元来实现双喷头的自动伸缩，导致打印喷头组件结构复杂，体积和重量较大，影响打印头的快速移动，且产生不必要的能耗；同时，上述专利中均未涉及液体材料的3D打印及其打印头的伸缩控制。

中国发明专利申请CN107053662A公开了一种光固化硅胶3D打印装置及其打印方法，CN109016070A公开了一种双喷头挤出式陶瓷3D打印机及其打印方法，CN109203174A公开了一种挤出式3D打印双喷头装置，三者分别实现了光固化硅胶材料、陶瓷浆料和混凝土浆料的双喷头打印。中国发明专利CN108391844A公开了一种多功能3D打印机，中国实用新型专利CN208164300U公开了一种软硬材料结合式双喷头3D打印机，两者分别实现了固体丝材和液体材料的双喷头打印；中国实用新型专利CN208020765U公开了一种用于生物3D打印的材料供给系统，利用电磁气动换向阀来切换不同生物材料双喷头的工作状态，避免了螺杆挤出方式来对生物材料造成的损伤。上述现有技术均涉及了液体材料的3D打印及双喷头设计，但其喷头高度无法自动调节，势必会影响打印质量，制约挤出式液体材料3D打印技术的普及推广。

因此，3D打印机领域急需提供一种结构简单、可自动伸缩的3D打印用液体材料打印头，以解决现有技术的不足。

发明内容