沉积式打印头制造技术

沉积式打印头(100)包括不敏感或低敏感套筒(102)、具有丝线通道(104)的敏感元件(103)，敏感元件布置在套筒(102)内，其中，敏感元件(103)对磁场和电场中的至少一者敏感，其中，丝线通道(104)用于使热塑性丝线沿进给方向(107)进给。沉积式打印头(100)还包括围绕敏感元件(103)设置的激励件(105)和附接到敏感元件(103)的一端的喷嘴(106)，其中，激励件(105)被布置成用于产生与敏感元件(103)的敏感度相适应的场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】沉积式打印头
本专利技术涉及沉积式打印头、沉积式打印头组件、沉积式打印机和控制沉积式打印头的方法。
技术介绍
已知在打印机中用于使流体材料沉积到固体表面上的沉积式打印头。众所周知的示例是三维打印机中的沉积式打印头，该沉积式打印头将待沉积的熔融材料沉积到相同或相似材料的固结体上。当控制沉积式打印头在空间中所处的位置时，沉积式打印头例如可以用于创建三维物体。本领域已知的沉积式打印头可以包括加热元件、与加热元件相连接的用于使材料(例如，塑料材料)沉积的进料件以及与加热元件相连接的喷嘴。加热元件可以包括热源、加热器主体和从进料件到喷嘴通过加热器主体的丝线通道，以用于对引导通过丝线通道的沉积材料进行加热。这种沉积式打印头的问题在于加热元件主体需要维持在适当的温度，使得沉积材料获得合适的稠度。加热元件主体具有一定的热容，并且在打印时甚至在间歇地打印时，加热元件需要处于恒定的加热状态。这导致熔融丝线材料不期望地渗出，从而污染包括沉积式打印头的沉积式打印机。此外，持续加热丝线材料可能引起材料劣化。此外，该加热器的间歇操作将导致对沉积式打印头操作的延迟，这是因为如果为了节能在打印期间关闭加热器，那么需要重新对加热器进行加热。由于加热元件主体的热容，因此这将需要一些时间。此外，加热元件主体需要一定的热容来维持其工作温度，这导致用于加热元件的尺寸最小，从而限制沉积式打印头支撑件上的沉积式打印头的数量。期望多个沉积式打印头，以允许在不手动干预更换打印头的情况下以不同的颜色和/或材料打印物体。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于克服本领域的沉积式打印头中的缺点。该目的在如下所述的沉积式打印头中得以实现：该沉积式打印头包括不敏感或低敏感套筒、具有丝线通道的敏感元件，敏感元件布置在套筒内，其中，敏感元件对磁场敏感。丝线通道用于使热塑性丝线沿进给方向进给。沉积式打印头还包括围绕敏感元件布置的激励件，其中，激励件被布置用于产生与敏感元件相适应的磁场。沉积式打印头还包括附接到敏感元件的一端的喷嘴。通过向激励件施加交流电流或交流电压，激励件被激活。激励件将产生与敏感元件相适应的交变磁场。磁场允许敏感元件在不直接与电源进行有线接触的情况下被加热。在实施例中，敏感元件包括具有场磁阻的铁磁材料，该铁磁材料响应于交变磁场而引起磁滞，从而导致敏感元件升温。受热的敏感元件随后使热塑性丝线升温。通过向激励件供应足够的能量，敏感元件达到用于熔化热塑性材料的丝线的温度。通过使丝线进给通过丝线通道，熔融丝线材料通过喷嘴开口挤出。挤出的熔融丝线材料可以沉积到待创建的物体上，丝线材料在该物体上固化或凝固。敏感元件的热容较低，从而允许快速地响应于激励件的激励。因此，可以间歇地进行沉积式打印，而未持续地加热热塑性丝线材料。在进给丝线时对敏感元件的激励可以被精确地定时，从而防止渗出或其他丝线材料损失。在根据本专利技术的实施例中，敏感元件包括低导电材料。通过敏感元件材料中的涡流实现加热。磁场的使用允许有利地利用敏感元件材料上的集肤效应，使得敏感元件在其表面处升温。在另一个实施例中，低导电材料被施加到敏感元件的内壁处，从而允许所产生的热量传递到丝线通道中的丝线。在根据本专利技术的实施例中，激励件围绕套筒布置。这允许激励件不与受热的敏感元件相接触，即绝缘。在根据本专利技术的实施例中，激励件包括绕套筒缠绕的感应线圈。这允许在线圈的绕组内产生磁场，以用于激励与激励件相对应的磁性敏感元件。在根据本专利技术的实施例中，套筒包括耐热冲击性高的、隔热的低敏感材料。这允许沉积式打印头间歇操作，从而将敏感元件间歇地激励到较高的温度。优选地，套筒的低敏感材料包括石英玻璃。在根据本专利技术的实施例中，套筒包括至少一个附加敏感元件，激励件与至少一个附加敏感元件重叠。多个敏感元件允许丝线材料经受温度分布。这例如允许将丝线材料逐渐增加到熔化温度。在根据本专利技术的实施例中，沉积式打印头还包括位于每对敏感元件之间的间隔元件。这允许对热塑性丝线材料进行缓冲。间隔元件充当缓冲件，以保持丝线材料持续稳定地朝喷嘴流动。在根据本专利技术的另一个实施例中，间隔元件包括温度传感器。温度传感器允许使用控制电路来控制沿热塑性丝线的进给方向在间隔元件之前或之后的敏感元件的温度。在根据本专利技术的实施例中，激励件根据每个敏感元件被分为部分。这允许控制激励件的每个部分的能量传递，使得实现预定义的温度分布。在根据本专利技术的实施例中，激励件具有用于激励件的每个部分的不同的能量传递比。激励件可以被提供为单个单元，其中，每个部分将预定量的能量传递给各自的相应的敏感元件。在根据本专利技术的实施例中，激励件具有用于激励件的每个部分的不同数量的绕组。这对于将激励件制成感应线圈的、感应敏感元件和激励件的组合是有利的。较少的绕组导致较低的能量传递，较大数量的绕组导致较高的能量传递水平。在根据本专利技术的实施例中，每个激励件部分与另一个激励件部分相分离。这允许用于每个部分的单独的能量传递控制。因此，在不改变打印机的硬件构造的情况下，可以使丝线在进给通过沉积式打印头时产生不同的温度分布。在根据本专利技术的实施例中，每个激励件部分具有单独可控的电源。能够易于通过改变电流、电压和电源的频率中的至少一者来控制感应线圈。在根据本专利技术的实施例中，喷嘴包括与敏感元件的敏感材料相同的敏感材料。这允许喷嘴由激励件的延伸部分加热或者由单独的激励件加热。这有助于使熔融丝线材料保持在熔融状态，直到其从喷嘴中挤出。当丝线材料已经固化时，这也允许通过使喷嘴内的丝线材料在长时间的不活动状态之后熔化来启动沉积式打印头。在根据本专利技术的实施例中，喷嘴附接到敏感元件的一端。这防止熔融丝线材料朝套筒的内部泄漏和/或泄漏到沉积式打印头的外部。在本专利技术的另一方面，该目的在如下所述的沉积式打印头中得以实现：该沉积式打印头包括支撑结构和如上所述的至少一个沉积式打印头。在本专利技术的另一方面，本专利技术的目的在沉积式打印机中得以实现，该沉积式打印机包括用于保持待沉积式打印的物体的保持装置、定位装置、用于控制定位装置的位置的控制装置以及如上所述的沉积式打印头组件。沉积式打印机还包括用于控制至少一个丝线通道元件温度的温度控制器。该目的在根据本专利技术的另一个目的的沉积式打印方法中也得以实现，该方法包括以下步骤：当在如上所述的沉积式打印头中沿进给方向进给热塑性丝线时，间歇地激活激励件。在根据本专利技术的实施例中，沉积式打印头包括多个敏感元件。该方法还包括以下步骤：以不同的能量水平激活用于每个敏感元件的各个激励件。在根据本专利技术的实施例中，该方法还包括以下步骤：根据温度分布以不同的能量水平激活用于每个敏感元件的各个激励件。在根据本专利技术的实施例中，温度分布沿进给方向具有上升的温度斜率并且随后具有下降的温度斜率。这允许逐渐均匀地加热丝线材料。在根据本专利技术的实施例中，该方法还包括以下步骤：将热塑性丝线第一次预加热至凝胶温度，将热塑性丝线第二次预加热至比熔化温度高的温度，将热塑性丝线第三次加热至熔化温度。最后一步将热塑性丝线维持在熔化温度。在根据本专利技术的实施例中，该方法还包括以下步骤：在第二次预加热和第三次加热之间对热塑性丝线进行缓冲。这允许热塑性材料的丝线在经过敏感元件时在一部分丝线通道中升温，以在间隔元件中获得均匀且适当的稠度。这补偿了可能不恒定的热塑性丝线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沉积式打印头(100)，其包括：不敏感或低敏感套筒(102)；敏感元件(103)，其具有丝线通道(104)，所述敏感元件设置在所述套筒(102)内，其中，所述敏感元件(103)对磁场敏感，其中，所述丝线通道(104)用于使热塑性丝线沿进给方向(107)进给；激励件(105)，其围绕所述敏感元件(103)设置，其中，所述激励件(105)被布置用于产生与所述敏感元件(103)的敏感度相适应的场；喷嘴(106)，其附接到所述敏感元件(103)的一端。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.23 NL 20140441.一种沉积式打印头(100)，其包括：不敏感或低敏感套筒(102)；敏感元件(103)，其具有丝线通道(104)，所述敏感元件设置在所述套筒(102)内，其中，所述敏感元件(103)对磁场敏感，其中，所述丝线通道(104)用于使热塑性丝线沿进给方向(107)进给；激励件(105)，其围绕所述敏感元件(103)设置，其中，所述激励件(105)被布置用于产生与所述敏感元件(103)的敏感度相适应的场；喷嘴(106)，其附接到所述敏感元件(103)的一端。2.根据权利要求1所述的沉积式打印头(100)，其中，所述敏感元件包括铁磁材料。3.根据权利要求1或2所述的沉积式打印头(100)，所述敏感元件(103)包括低导电材料。4.根据权利要求3所述的沉积式打印头(100)，所述低导电材料被施加在所述敏感元件(103)的内壁。5.根据前述任一项权利要求所述的沉积式打印头(100)，其中，所述激励件(105)围绕所述套筒(102)设置。6.根据权利要求1或2所述的沉积式打印头(100)，其中，所述激励件(105)包括绕所述套筒(102)缠绕的感应线圈。7.根据权利要求3所述的沉积式打印头(100)，其中，所述套筒(102)包括耐热冲击性高的、隔热的低敏感材料。8.根据权利要求5所述的沉积式打印头(100)，其中，所述低敏感材料包括石英玻璃。9.根据前述任一项权利要求所述的沉积式打印头(100)，其中，所述套筒(102)包括至少一个附加敏感元件(103)，所述激励件(105)与所述至少一个附加敏感元件(103)重叠。10.根据权利要求7所述的沉积式打印头(100)，还包括位于每对敏感元件(103)之间的间隔元件(108)。11.根据权利要求7或8所述的沉积式打印头(100)，其中，所述激励件(105)根据每个敏感元件(103)被分为部分(401、402、403)。12.根据权利要求7或8所述的沉积式打印头(100)，其中，所述激励件(105)具有用于所述激励件(105)的每个部分的不同的能量传递比。13.根据权利要求9所述的沉积式打印头(100)，其中，所述激励件(105)具有用于所述激励件(105、305)的每个部分(401、402、403)的不同数量...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·乔纳森·布鲁格曼，阿德里安斯·布鲁格曼，
申请(专利权)人：联结高性能三D技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL