[发明专利]带有交错进料混色腔的三维打印机喷头

说明书

带有交错进料混色腔的三维打印机喷头，属于机械构造领域；其基本构造包括：喷嘴、料丝入孔、加热铝块及其所属的融料腔、融料通道及由加热铝块下部融料出口与喷嘴的内壁共同构建的混色腔，混色工作原理为：在各融料腔与各融料通道出口之间建立了交错融料通道状态；各融料腔中的熔融物料经过交错融料通道后，且2个相邻组的融料通道通向不同颜色的融料腔，就交错汇聚在混色腔中；经过自然扩散或经过强制混合后，由喷口呈更加均匀混合状态喷出；简单而运行可靠，方便用于多色切换式的FDM‑3D打印机领域。

[技术领域]

本发明属机械制造领域，确切的讲是一种专门用于FDM-3D打印机的挤出机，适用于多色或混色的情况。

[背景技术]

本发明是针对FDM-3D打印技术：详称熔融沉积成型(Fused DepositionModeling,FDM)快速成型工艺是将各种丝材(如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等)加热熔化进而逐层堆积成型方法，简称FDM。大部分FDM快速成型技术可采用的成型材料很多，如改性后的石蜡、(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)、尼龙、橡胶等热塑性材料，以及多相混合材料，如金属粉末、陶瓷粉末、短纤维等与热塑性材料的混合物。其中PLA(聚乳酸)具有较低的收缩率，打印模型更容易塑形，以及可生物降解等优点。

FDM-3D打印机基本构造与运行原理表述为：

主要包括送料机构，运载挤出机的2维或3维(水平X轴Y轴运动及垂直Z轴驱动)运动的机械载台，或挤出机的(Z轴方向)垂直方向保持静止，由Z轴方向的运动由一个独立的载物工作台的升降完成；目前FDM-3D打印机的驱动挤出机寻址的3维机械系统分为：机械臂3维位移系统、皮带或丝杠驱动的(X、Y轴)2维机械传动+(Z轴)升降载物工作台系统、垂直3丝杠驱动(俗称：R方式)的使用连杆联接挤出机平台的位移驱动系统等。还有保持上述运动构建的结构壳体等；还有支持机械系统运动的电子控制系统等。

工作情况如下：在电子系统的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，挤出机作X-Y平面运动，载物工作台调整高度，打印开始时工作台平面位于热熔喷头喷口位置，热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.1—8mm厚的薄片轮廓。在一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层画出截面及轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。往往使用1个专用喷口来铺设支撑材料(支撑材料一般是水溶性的，打印完毕后水洗除掉)；打印过程中，打印头在平面上的位移以及配合打印平台上下位移会形成一个三维空间，打印头和打印平台根据生成的路径进行打印，打印头完成一个平面上的打印任务后，打印平台自动下降一层，打印头继续打印，循环往复直至成品的完成。或者不使用Z轴电机驱动打印物件平台升降，打印物件平台保持Z轴方向静止，使用Z轴电机驱动挤出机上下移动；或者利用3根垂直丝杠驱动3个垂直移动的滑块，3个滑块都与挤出机进行铰轴链接，通过算法(3个滑块的Z轴方向的位置坐标来决定挤出机的3维空间位置)而同样达到三维位移寻址的目的。打印头温度较高，根据材料的不同以及模型设计温度的不同，打印头的温度相对也不同。为了防止打印物体翘边等问题的出现打印平台一般为加热，打印平台上一般覆盖粘贴纸以便于打印成品的剥离。

其结构细节阐述为：