带有混料组件的三维打印喷头制造方法及混料喷头技术

带有混料组件的三维打印喷头制造方法及混料喷头；属于机械构造领域；该方法是使用常规机械加工或3D打印的一次成型的制造的工艺来制作多孔套筒，然后将横向柱体插入多孔套筒中，就制成微型混料组件；然后将该混料组件放入喷头罩或喷头主体部分的中心孔洞部位，将喷头罩旋紧或盖紧在喷头主体部分上，就完成了三维打印混料组件的喷头制造分三种构造：带有中心柱、横向柱体及多孔套筒的混料组件的构造；带有横向柱体及多孔套筒的混料组件的构造；带有横向柱体及中心柱组成的混料组件的构造，安装在喷头主体构造的过料孔内后作为挤出机部件安装在FDM

【技术实现步骤摘要】
带有混料组件的三维打印喷头制造方法及混料喷头
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][0001]本专利技术属机械制造领域，确切的讲是一种专门用于FDM
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3D打印机的挤出机，适用于多色的混色打印情况。
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技术介绍
][0002]本专利技术是针对FDM
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3D打印技术：详称熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,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。
[0003]FDM
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3D打印机基本构造与运行原理表述为：
[0004]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
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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：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。
[0005]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
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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。
[0006]其结构细节阐述为：
[0007]挤出机是FDM快速成型技术的核心的部件是挤出机，而挤出机的构件包括送料器部分(也叫送丝器、推料器等称呼)及挤出喷头部分：喉管、加热金属体、加热棒及温度传感
器等部件，多数采用加热棒对金属块进行加热,将塑料丝经过喉管的入口端挤入，再通过喉管导向，到达金属块加热部位熔化后进入喷口区域，融化后的塑料丝在后续进丝的(活塞)压力的作用下从喷口挤出，并挤到打印台上,挤出机中的喉管由不锈钢制造，是为了降低其导热性能，不锈钢喉管有些内部还衬有铁氟龙，由于挤出机长期加热打印致使吼管内部温度升高，导致管内料也处在熔融状态，当停止打印冷却后，材料就黏结在管内，下次重新开机打印时，管内黏着料不能马上融化，使喉管出现堵料现象，喉管内部衬铁氟龙，使喉管内料都不会熔融黏着，能大大改善堵头问题。同时作者在挤出机外加散热片和风扇，主要也是为了降低喉管上部的温度，防止堵头问题，也可以为挤出机散热。加热熔化后的塑料丝由喷嘴挤到打印台上，如果为了减少塑料因温度骤减而发生翘边和收缩等不良现象，如果为了减少塑料因温度骤减而发生翘边和收缩等不良现象，可以使用热床打印台。位于挤出机最下端喷头的喷口直径常见有四种类型：0.2mm，0.3mm，0.4mm，0.5mm，市场上应用最广的是0.4mm的喷口，选定好喷口直径后，也要在打印时软件中设置好相应的参数，如切片软件中的打印层高、打印速度等，使打印的质量和精度更高。
[0008]与单挤头相比较，双挤头采用两个挤出机并列排列，打印速度更快效率也更高，由于其质量更大，运行时产生的惯性更大，对导轨的刚度要求也更高。，这样会降低打印的精度。单挤头相比较，双挤头采用两个挤出机并列排列，并将相对位置固定，由于有两个喷头，双挤头安装在滑块上，由滑块与导轨连接，位于挤出机最下端喷头的喷嘴直径有四种类型：0.2mm，0.3mm，0.4mm，0.5mm，市场上应用最广的是0.4mm的喷嘴，当然根据实际需要可以购买不同直径的喷嘴，这里值得提出注意的是，选定好喷嘴直径后，也要在打印时软件中设置好相应的参数，如切片软件中的打印层高、打印速度等，使打印的质量和精度更高。齿轮再靠紧料丝，近端送丝的挤出机就是将送料器安装在挤出喷头(往往是一个组件：含有加热铝块、加热棒、喉管、喷嘴及散热器等)上，材料由送料电机直接驱动齿轮，利用齿的摩擦推力将料丝挤入喉管，在金属块中融化由喷口喷出打印。这种安装方式由于挤出机与打印头一起运动，打印头质量大，打印时惯性也大，容易使打印不精确，采用近端送丝对导轨的刚度要求也比较高。而远端送丝是将送料器安装在离挤出喷头较远位置上，由铁氟龙导料管联通导料；远程送料器的驱动电机一般安装在打印机框架上，由导管送入料丝；而不是安装在挤出喷头上，与近端送丝相比较，远端送丝需要较大扭矩，才能将材料挤入打印头中。
[0009]电路部分包括：电路部分包括：3D打印机电路部分在打印机中起的作用是控制整个打印过程协调、有序、完整的运行。根据需要修改固件中部分参数来满足打印的要求。包括需要接两个12V电源，其中一个为11A，为加热床供电，另一个为5A，为挤出机、各轴电机及风扇等元件供电。步进电机驱动板是用来连接步进电机的，从而实现主控板对步进电机的控制，实现XYZ轴电机及挤出机的动作。步进电机驱动板的特点是，它只有简单的步进和方向控制接口，有5个不同的步进模式：全、半、1/4、1/8和1/16，可调电位器可以调节最大电流输出，从而获得更高的步进率，有过热关闭电路、欠压锁定、交叉电流保护的功能，以及接地短路保护和加载短路保护的作用，驱动板通过引脚接插到拓展板中对应的接口上。软件部分包括：3D打印机软件部分包括上位机软件和下位机软件两大部分，而每部分又有细分，通过软件的运行，作者才能实现主控板对打印参数的设置及控制。一台3D打印机所有软件完整运行的过程如下：首先，作者需要在电脑上的三维建模软件中完成零件的建模，如Solidworks、UG、3D Max等三维软件，创建完3D模型以后将文件另存为STL格式，将STL文件
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.带有混料组件的三维打印喷头制造方法；该制造方法包括喷头罩、喷头主体部分、多孔套筒及横向柱体的单体制作及整体组装；其特征就在于，将通过常规机械加工的方式将预先制作的横向柱体插入多孔套筒的预先制备好的侧孔中所制成的混料组件，或通过3D打印一次成型的方式所制备的混料组件，安装放置在喷头罩或喷头主体部分的中心孔洞部位，再将喷头罩旋紧或盖紧在喷头主体部分上，就完成了三维打印混料组件的喷头制造。2.带有混料组件的三维打印混料喷头，其特征就在于，该混料喷头的混料组件包括三种构造：带有中心柱、横向柱体及多孔套筒的混料组件，组装关系为，由多根横向柱体分别从多孔套筒的外部侧面，向中心插入横向柱体，横向柱体的前端抵在中心柱的侧面的构造；带有横向柱体及多孔套筒的混料组件，组装关系为，由多根横向柱体分别从多孔套筒的外部侧面，向中心插入多孔套筒，直至横向柱体的前端相互抵触的构造；带有横向柱体及中心柱组成的混料组件，组装关系为，中心柱被插入，或者一体化生长出横向柱体；在大于多孔套筒内空直径的尺度的情形下，每层平行插入，下一层也是垂直于轴线方向，只是与上一层的插入方向不同的构造；该混料喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小平，罗天珍，
申请(专利权)人：罗天珍，
类型：发明
国别省市：