[发明专利]一种防堵塞多线材式熔融沉积成型3D打印机喷头

说明书

本发明公开了一种防堵塞多线材式熔融沉积成型3D打印机喷头，包括送料组件、料筒组件、旋转组件、外壳及加热器；送料组件包括旋转平台以及安装于旋转平台上沿其周向均匀布置的若干个供丝机构，旋转平台上对应于每个供丝机构均开设有进料口；料筒组件包括与供丝机构数量相同的若干个料筒；旋转组件包括双轴电机以及与双轴电机下输出端连接的行星齿轮机构；外壳呈一端未封闭的圆筒结构，外壳的底部开设有出料口，出料口向下延伸形成喷嘴；加热器安装于外壳底部下表面，位于喷嘴一侧。该喷头使用外部加热的方式融化打印线材，避免了材料堵塞喷嘴的问题，并通过行星齿轮机构精确控制不同料筒到达出料口位置，实现了更换不同打印材料的目的。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，涉及熔融沉积成型3D打印设备，具体涉及一种防堵塞多线材式熔融沉积成型3D打印机喷头。

背景技术

3D打印技术是以数字模型文件为基础通过逐层打印的方式来加工成型工件的技术，该技术的诞生缩短了新型产品的设计开发周期，为设计制造领域带来了极大的方便。熔融沉积成型(Fused deposition modeling，FDM)是一种将各种热熔性的丝状材料(蜡、ABS和尼龙等)加热熔化成形的方法，是3D打印技术的一种。

FDM 3D打印机基本工作过程是：成型材料由供丝机构送至喷头中，并在喷头内加热至熔融态。喷头在控制系统指令下沿着零件截面轮廓和内部轨迹运动，同时将半流动状态的热熔材料通过微细喷嘴挤出，热熔性材料挤喷出喷嘴后，随即与前一个层面熔结在一起。一个层面沉积完成后，工作台按预定的增量下降一个层的厚度，再继续熔喷沉积，直至完成整个实体零件。

喷头是3D打印机打印零件的关键部件。在传统的熔融沉积成型3D打印设备中，多以单喷头设计为主，基本使用单一耗材，技术成熟。但现有防堵塞多线材式熔融沉积成型3D打印机喷头还存在以下缺点：一是无法适应长时间连续打印，热塑材料如PLA，通常被加热到200℃以上，长时间处于此温度下会导致材料变形，最终造成喷头堵塞；二是现有喷头的加热块通常位于喷头内(部分加热块套设在喷嘴上与喷嘴成为一体式结构)，其加热面积较大，使打印喷头内较多打印材料被融化，新进入未融化的材料会将喷头内融化的材料挤压溢出，在进料端空隙处溢出而降温固化，同样导致打印喷头堵塞。进一步地，随着多颜色和多材质3D打印技术的发展，只能使用单一耗材的3D打印计喷头已经难以满足用户需求。现有的熔融沉积成型3D打印喷嘴因基本设计原理与技术限制，若强行使用多种耗材也会造成材料在喷嘴堵塞、残留耗材污染其他耗材等问题；若通过在加工过程中使用多个喷嘴或更换喷嘴的方式，则难以保证加工位置精度，影响打印质量。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种防堵塞多线材式熔融沉积成型3D打印机喷头，该喷头创造性地将加热功能移至喷嘴外部，使用外部加热的方式融化打印线材，避免了材料堵塞喷嘴的问题，并通过行星齿轮机构精确控制不同料筒到达出料口位置，实现了在不改变喷嘴空间坐标的情况下更换不同打印材料的目的，从而使该喷头具备“一头多打”的功能。

为达到上述目的，本发明提供的一种防堵塞多线材式熔融沉积成型3D打印机喷头，包括送料组件、料筒组件、旋转组件、外壳及加热器；

所述送料组件包括旋转平台以及安装于旋转平台上沿其周向均匀布置的若干个供丝机构，旋转平台上对应于每个供丝机构均开设有进料口；所述料筒组件包括与供丝机构数量相同的若干个料筒；所述旋转组件包括双轴电机以及与双轴电机下输出端连接的行星齿轮机构；所述外壳呈一端未封闭的圆筒结构，外壳的底部开设有出料口，出料口向下延伸形成喷嘴；所述加热器安装于外壳底部下表面，位于喷嘴一侧；

所述旋转组件安装于外壳内腔中，双轴电机的上输出端与旋转平台下端面设置的连接轴I相连接，料筒沿周向均匀安装在行星齿轮机构上，料筒上端与进料口相连接，料筒下端与外壳底部相接触；打印线材由供丝机构通过进料口输送至相应料筒内，双轴电机带动旋转平台和行星齿轮机构转动，从而带动相应料筒旋转至出料口处。