用于三维物体打印机的挤出打印头制造技术

一种多喷嘴挤出打印头，其包括具有进口以接收挤出材料的腔室和流体地联接至腔室的多个出口。打印头还包括控制挤出材料通过流体出口流动至打印头中的喷嘴的多个阀。每个阀包括构件和机电致动器，机电致动器构造成使构件运动至阻止挤出材料流过流体出口和喷嘴之一的第一位置和使挤出材料能够流过流体出口和喷嘴的第二位置。

【技术实现步骤摘要】
用于三维物体打印机的挤出打印头
本公开涉及用于三维物体打印机的打印头和挤出机，更具体地涉及通过两个或更多喷嘴挤出挤压材料的挤出打印头。
技术介绍
三维打印，也称为增材制造，是从实质上任何形状的数字模型制造三维实体物体的方法。许多三维打印技术利用增材方法，其中增材制造装置在之前沉积层的顶部上形成零件的连续层。这些技术中的一些利用其中的挤出打印头以预定模式喷射熔化建造材料的挤出打印，熔化建造材料比如为加热和软化的ABS塑料。打印机一般操作挤出打印头以形成建造材料的连续层，建造材料的连续层形成具有各种形状和结构的三维打印物体。当打印三维打印物体的每一层时，挤出打印头喷射在从打印头挤出之后冷却和硬化的建造材料以形成三维打印物体的另一层。三维打印有时被称作增材制造并且不同于传统的物体成形技术，传统物体成形技术大多数依靠通过比如为切割或钻削的减法处理从工件去除材料。许多现有三维打印机利用通过单个喷嘴挤出材料的单个打印头。打印头在预定路径中运动以基于用于三维打印物体的模型数据将建造材料喷射到支承构件的选定位置上或三维打印物体的在前沉积层上。然而，利用具有仅单个喷嘴来喷射建造材料的打印头通常需要相当长的时间以形成三维打印物体。另外，具有较大喷嘴直径的打印头能够更加快速地形成三维打印物体，但是失去了喷射对于更加高度细节的物体的更精细形状的建造材料的能力，而具有更窄直径的喷嘴能够形成更精细的细节结构，但需要更多时间来建造三维物体。本领域已知的用于提高打印机生产量以及提供高分辨率打印的一种方案包括具有可移除喷嘴的单个打印头，可移除喷嘴具有用于更高生产量或更高精度操作的多个直径，但是这种解决方案需要用于切换喷嘴并且仍仅提供单个喷嘴以喷射建造材料的单元。本领域已知的另一种方案采用单个打印机中的多个独立打印头。然而，多个独立打印头增大了打印机的复杂性并且每个打印头在操作期间需要独立的建造材料供给源。此外，现有挤出打印头需要激活和停用加热器并且驱动马达以起动和停止建造材料的挤出，这降低了在操作期间挤出建造材料的精度或降低了打印头形成建造材料的不同布置时的速度。因此，改进挤出打印头以及用于在三维物体形成过程期间操作挤出打印头的方法将是有益的。
技术实现思路
在一个实施例中，已经开发了用于三维物体打印机的挤出打印头。该打印头包括具有进口以接收挤出材料的腔室，流体地联接至腔室的多个流体出口，多个阀，每个阀与多个流体出口中的一个流体出口对准，多个阀中的每个阀包括构件，以及机电致动器，其构造成使构件运动至阻止挤出材料流过多个流体出口中的相应的流体出口的第一位置和使挤出材料能够流过多个流体出口中的相应的流体出口的第二位置。在另一个实施例中，已经开发了具有挤出打印头的三维物体打印机。该打印机包括构造成存储挤出材料的材料供给源，挤出打印头和操作地连接至挤出打印头的控制器。挤出打印头包括多个阀，每个阀与多个流体出口中的一个流体出口对准。多个阀中的每个阀包括构件和机电致动器，机电致动器构造成使构件运动至阻止挤出材料流过多个流体出口中的相应的流体出口的第一位置和使挤出材料能够流过多个流体出口中的相应的流体出口的第二位置。控制器被构造成操作多个阀的第一部分以在三维物体打印操作期间阻止挤出材料流过多个流体出口的第一部分，以及操作多个阀的第二部分以在三维物体打印操作期间使得挤出材料能够流过多个流体出口的第二部分，同时阻止多个流体出口的第一部分。附图说明在结合附图的以下说明书中阐述挤出打印头和具有多个喷嘴的挤出机的上述方面和其他特征。图1是包括多喷嘴挤出打印头的三维物体打印机的示意图。图2A是位于第一定向中的多喷嘴挤出打印头的示意图。图2B是位于第二定向中的图2A的多喷嘴挤出打印头的示意图。图3是围绕表面上的区域的周缘形成挤出材料的轮廓的多喷嘴挤出打印头的示意图。图4是向由表面上的挤出材料的轮廓包围的区域施加挤出材料的图3的多喷嘴挤出打印头的示意图。图5是形成挤出材料的两个同轴轮廓的多喷嘴挤出打印头的示意图，两个同轴轮廓之间具有第一距离。图6是形成挤出材料的两个同轴轮廓的多喷嘴挤出打印头的示意图，两个同轴轮廓之间具有第二距离。图7是多喷嘴挤出打印头的示意图，该多喷嘴挤出打印头利用振荡运动形成挤出材料的曲线布置以增加由一个喷嘴形成的内部曲线的布置的线性长度，以便对应于由另一个喷嘴形成的外部曲线。图8是利用喷嘴的间歇操作形成挤出材料的曲线布置的多喷嘴挤出打印头的示意图，挤出材料的曲线布置形成内部曲线以便形成具有与由打印头中的另一个喷嘴形成的外部曲线相似的挤出材料密度的内部曲线。图9A是具有同时操作以填充表面上的区域的喷嘴阵列的第一部分的多喷嘴挤出打印头的示意图。图9B是由挤出材料的两个线性行幅和曲线行幅形成角部的多喷嘴挤出打印头的示意图。图10是具有同时操作以填充表面上的区域的喷嘴阵列的第二部分的图9A的多喷嘴挤出打印头的示意图。图11A是用于三维物体打印机中的多喷嘴挤出机或多喷嘴打印头的挤出材料供给源和分配器的示意图。图11B是用于三维物体打印机中的多喷嘴挤出机或多喷嘴打印头的挤出材料供给源和分配器的另一个实施例的示意图。图11C是用于三维物体打印机中的多喷嘴挤出机或多喷嘴打印头的挤出材料供给源和分配器的再一个实施例的示意图。图11D是用于三维物体打印机中的多喷嘴挤出机或多喷嘴打印头的挤出材料供给源和分配器的又一个实施例的示意图。图12A是向三维物体打印机中的多喷嘴挤出机或多喷嘴打印头的不同的喷嘴供给多个挤出材料的多挤出材料供给源和分配器的示意图。图12B是向三维物体打印机中的多喷嘴挤出机或多喷嘴打印头的不同的喷嘴供给多个挤出材料的多挤出材料供给源和分配器的另一个实施例的示意图。图13A是包括存储熔化挤出材料的腔室的多喷嘴挤出打印头的示意图，该腔室在三维物体打印操作期间利用控制熔化挤出材料的挤出的阀向一个或更多个出口提供熔化挤出材料。图13B是图13A的挤出打印头中的喷嘴的另一个示意图，其描绘了用于单个挤出打印头中的不同的喷嘴的打开和关闭阀。图14是另一个挤出打印头的示意图，该挤出打印头包括存储熔化挤出材料的腔室、向多个喷嘴提供熔化挤出材料的流体出口以及控制单独喷嘴的阻塞或使得挤出材料流动通过单独喷嘴的阀的阵列。图15是用于操作多喷嘴挤出打印头的方法的框图。具体实施方式为了大致理解本文中公开的对于装置的环境以及对于装置的细节，对附图做出参照。在附图中，相同的附图标记指代相同的元件。如本文中所使用的，术语“挤出材料”指的是挤出打印头中的一个或更多个喷嘴喷射以形成材料层的材料，材料层形成物体或在三维物体打印机的操作期间提供用于物体的结构支承。挤出材料包括但严格限于“建造材料”和“支承材料”两者，“建造材料”形成三维打印物体的永久部分，“支承材料”形成临时结构以在打印处理期间支承建造材料的部分并且在完成打印处理之后被选择性地去除。建造材料的示例包括但不限于丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)塑料、聚乳酸(PLA)、脂肪族或半芳香聚酰胺(尼龙)、包括悬浮碳纤维或其他骨料材料的塑料、导电聚合物、其他热塑塑料以及适用于通过挤出打印头的喷嘴以液体或半液体形式喷射并且然后凝固以形成耐久的三维打印物体的任何其他形式的材料。支承材料的示例包括但不限于高抗冲聚苯乙烯(HIPS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种挤出打印头，包括：腔室，所述腔室具有进口以接收挤出材料；多个流体出口，所述多个流体出口流体地联接至所述腔室；以及多个阀，每个阀与所述多个流体出口中的一个流体出口对准，所述多个阀中的每个阀还包括：构件；以及机电致动器，所述机电致动器构造成使所述构件运动至阻止所述挤出材料流过所述多个流体出口中的相应的流体出口的第一位置和使挤出材料能够流过所述多个流体出口中的相应的流体出口的第二位置。

【技术特征摘要】
2015.12.08 US 14/9621671.一种挤出打印头，包括：腔室，所述腔室具有进口以接收挤出材料；多个流体出口，所述多个流体出口流体地联接至所述腔室；以及多个阀，每个阀与所述多个流体出口中的一个流体出口对准，所述多个阀中的每个阀还包括：构件；以及机电致动器，所述机电致动器构造成使所述构件运动至阻止所述挤出材料流过所述多个流体出口中的相应的流体出口的第一位置和使挤出材料能够流过所述多个流体出口中的相应的流体出口的第二位置。2.根据权利要求1所述的挤出打印头，每个阀中的所述构件还包括：金属销，所述金属销构造成在所述第一位置与所述第二位置之间运动。3.根据权利要求1所述的挤出打印头，还包括：多个喷嘴，所述多个喷嘴流体地联接至所述多个流体出口并且构造成喷射从所述多个流体出口接收的挤出材料，所述多个喷嘴中的每个喷嘴接收来自所述多个流体出口中的一个流体出口的挤出材料；以及所述多个阀中的每个阀构造成响应于处于所述第一位置中的所述构件阻止所述挤出材料流过所述多个喷嘴中的相应的一个，以及响应于处于所述第二位置中的所述构件使所述挤出材料能够流过所述多个喷嘴中的相应的一个。4.根据权利要求3所述的挤出打印头，还包括：平面构件，所述平面构件定位在所述壳体的外部上，所述多个喷嘴在平面构件中形成有开口，以使所述平面构件的表面能够接合从所述多个喷嘴中的至少一个喷嘴挤出的挤出材料。5.根据权利要求1所述的挤出打印头，还包括：加热器，所述加热器操作地连接至所述腔室并且构造成加热所述腔室和所述腔室中的挤出材料。6.根据权利要求5所述的挤出打印头，每个阀中的所述机电致动器定位在所述腔室的外部，以便以低于所述腔室的第二温度的第一温度操作。7.根据权利要求1所述的挤出打印头，还包括：熔化器组件，所述熔化器组件包括：至少一个驱动构件，所述至少一个驱动构件构造成使处于固相的挤出材料运动到通...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·P·曼德尔，D·A·曼特尔，P·J·奈斯特龙，A·W·海斯，M·A·赛卢拉，J·马，G·D·雷丁，
申请(专利权)人：施乐公司，
类型：发明
国别省市：美国,US