一种高精密控制四维FDM型3D打印喷头制造技术

本实用新型专利技术提供一种高精密控制四维FDM型3D打印喷头，包括混合室，内部具有容纳腔体，其下端设有喷嘴，上端设有进气口和多个进料口，进气口用于向容纳腔体内通入气体，多个进料口用于将多种不同颜色的打印丝材输送至容纳腔体中；混合室外部设有用于保温的恒温层，对容纳腔体内的多种打印丝材进行融化融合；恒温层外部设有保温层和外壳；容纳腔体内设置有用于搅拌熔融打印材料的螺旋杆，并将搅拌混合后形成的打印丝料从喷嘴处挤出；螺旋杆上端设有用于连接电机的连接装置，连接装置位于混合室外部，电机通过连接装置驱动螺旋杆转动。本实用新型专利技术结构简单，操作方便，色彩的位置精度和色调精度可控性高，可以实现真正的全彩四维3D打印。印。印。

【技术实现步骤摘要】
一种高精密控制四维FDM型3D打印喷头


[0001]本技术涉及3D打印
，尤其涉及一种高精密控制四维FDM型3D打印喷头。

技术介绍

[0002]3D打印机又称三维打印机(3DP)，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。
[0003]原料是在打印喷头中被加热熔化，并且在从打印喷头中出来进行堆积打印的。但现有技术中的打印喷头无法实现全彩四维3D打印。

技术实现思路

[0004]根据上述提出的技术问题，而提供一种高精密控制四维FDM型3D打印喷头。本技术主要根据打印位置信息和相应的色彩信息的配合，通过控制4个母进料口的进料速度实现熔融丝材的随意配色，并根据混合室腔体内部熔融材料总体积控制不同色彩的配合开始和结束时间，以实现全彩色打印一次成型，从而实现真正的全彩四维3D打印。本技术采用的技术手段如下：
[0005]一种高精密控制四维FDM型3D打印喷头，包括：混合室，内部具有容纳腔体，用于容纳熔融打印材料，其下端设有与容纳腔体相连通的喷嘴，上端设有与容纳腔体相连通的进气口和多个进料口，所述进气口用于向容纳腔体内通入气体，所述多个进料口用于输送打印原料，将多种不同颜色的打印丝材输送至容纳腔体中；所述混合室的外部设有用于保温的恒温层，并对容纳腔体内的多种打印丝材进行融化融合，形成熔融打印材料；
[0006]所述容纳腔体内设置有用于搅拌熔融打印材料的螺旋杆，并将搅拌混合后形成的打印丝料从喷嘴处挤出；所述螺旋杆上端设有用于连接电机的连接装置，连接装置位于混合室外部，电机通过连接装置驱动螺旋杆转动。
[0007]进一步地，所述混合室和螺旋杆在喷嘴区域为锥形，所述螺旋杆的圆柱段上设置有用于搅拌和引流的螺旋叶片。
[0008]进一步地，所述原料为ABS或者PLA黑色、红色、蓝色和绿色丝材；所述多个进料口包括红色丝进料口、绿色丝进料口、蓝色丝进料口和黑色丝进料口，分别用于向容纳腔体内输送红色、绿色、黑色和蓝色丝材。
[0009]进一步地，所述混合室的容纳腔体内压力由进气口控制，保证混合室容纳腔体内压力恒定；所述进气口处设置有恒压阀，所述进气口向容纳腔体内通入的气体为惰性气体Ar或者N2。
[0010]进一步地，所述混合室的上端内部设有内螺纹，连接装置的外壁设有外螺纹，所述
外螺纹与内螺纹进行螺纹连接；所述混合室与连接装置连接处设有用于密封的密封装置，保证混合室容纳腔体内压力。
[0011]进一步地，所述恒温层由螺旋缠绕的电阻丝组成，通过电阻丝控制温度升降，同时通过控制电阻丝通断电控制温度恒定。
[0012]进一步地，所述恒温层的外部设有保温层和外壳，所述外壳套设在最外部，具有保温作用。
[0013]进一步地，所述打印丝料的挤出量以及打印喷头的开始运动时间根据前期实验设定：所述打印喷头的开始运动时间由开始送丝到混合丝材经混合室运动到喷嘴所需时间确定，所述打印丝料的挤出量由打印片层不同颜色的片层总体积来确定混合色丝料体积的挤出量；
[0014]所述打印丝料的单位时间挤出量由螺旋杆转速以及进气口气压控制。
[0015]进一步地，所有进料口单位时间的丝料总进料体积固定。
[0016]进一步地，所述恒温层在打印过程中温度一直保持恒定，打印过程中根据片层颜色信息实时控制各色丝料进料口进丝速度，开始改变进料口进丝速度相对于打印喷头运动到相应打印位置存在一个时间延后，延后时间根据控制进气口气压、混合室容纳腔体体积确定，以实现精准四维3D打印颜色精准实时控制。
[0017]本专利技术还提供了一种采用上述打印喷头进行的四维打印方法，包括如下步骤：
[0018]步骤一、利用切片软件对3D模型进行切片分层，并获取每一层位置信息和识别片层颜色以及获得颜色信息，颜色信息以24位RGB代码存储到和切片信息相对应的模型数据库中；
[0019]步骤二、打开控制恒温层的开关，融化混合室容纳腔体内的残余丝料，当温度升至设定温度后打开控制进气口开关，使气体进入混合室容纳腔体内，辅助清理残余丝料；
[0020]步骤三、利用RGB代码控制控制4个丝进料口进丝速度的电机转速，使不同颜色丝材按照需要的比例送至混合室进行融合、搅拌，形成所需要的打印丝料；
[0021]步骤四、根据模型切片和色彩信息控制挤出打印材料，根据片层X、Y和Z位置信息驱动电机驱使打印喷头运动到相应位置，实现彩色四维的3D打印。
[0022]较现有技术相比，本技术具有以下优点：
[0023]1、本技术提供的高精密控制四维FDM型3D打印喷头，结构简单，操作方便，色彩的位置精度和色调精度可控性高，可以实现真正的全彩四维3D打印。
[0024]2、本技术提供的高精密控制四维FDM型3D打印喷头，根据打印位置信息和相应的色彩信息的配合，通过控制4个母进料口的进料速度实现熔融丝材的随意配色，并根据混合室腔体内部熔融材料总体积控制不同色彩的配合开始和结束时间，以实现全彩色打印一次成型。
[0025]基于上述理由本技术可在3D打印等领域广泛推广。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提
下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本技术的结构示意图。
[0028]图2为本技术的局部剖面图。
[0029]图3为本技术的内部结构示意图。
[0030]图中：1、喷嘴；2、外壳；3、混合室；4、进气口；5、连接装置；6、螺纹；7、螺旋叶片；8、螺旋杆；9、恒温层；10、密封装置；11、红色丝进料口；12、绿色丝进料口；13、蓝色丝进料口；14、黑色丝进料口。
具体实施方式
[0031]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0032]如图所示，本技术提供了一种高精密控制四维FDM型3D打印喷头，其特征在于，包括：混合室3，内部具有容纳腔体，用于容纳熔融打印材料，其下端设有与容纳腔体相连通的喷嘴1，上端设有与容纳腔体相连通的进气口4和多个进料口，所述进气口4用于向容纳腔体内通入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精密控制四维FDM型3D打印喷头，其特征在于，包括：混合室(3)，内部具有容纳腔体，用于容纳熔融打印材料，其下端设有与容纳腔体相连通的喷嘴(1)，上端设有与容纳腔体相连通的进气口(4)和多个进料口，所述进气口(4)用于向容纳腔体内通入气体，所述多个进料口用于输送打印原料，将多种不同颜色的打印丝材输送至容纳腔体中；所述混合室(3)的外部设有用于保温的恒温层(9)，并对容纳腔体内的多种打印丝材进行融化融合，形成熔融打印材料；所述容纳腔体内设置有用于搅拌熔融打印材料的螺旋杆(8)，并将搅拌混合后形成的打印丝料从喷嘴(1)处挤出；所述螺旋杆(8)上端设有用于连接电机的连接装置(5)，连接装置(5)位于混合室(3)外部，电机通过连接装置(5)驱动螺旋杆(8)转动。2.根据权利要求1所述的高精密控制四维FDM型3D打印喷头，其特征在于，所述混合室(3)和螺旋杆(8)在喷嘴(1)区域为锥形，所述螺旋杆(8)的圆柱段上设置有用于搅拌和引流的螺旋叶片(7)。3.根据权利要求1所述的高精密控制四维FDM型3D打印喷头，其特征在于，所述原料为ABS或者PLA黑色、红色、蓝色和绿色丝材；所述多个进料口包括红色丝进料口(11)、绿色丝进料口(12)、蓝色丝进料口(13)和黑色丝进料口(14)，分别用于向容纳腔体内输送红色、绿色、黑色和蓝色丝材。4.根据权利要求1所述的高精密控制四维FDM型3D打印喷头，其特征在于，所述混合室(3)的容纳腔体内压力由进气口(4)控制，保证混合室(3)容纳腔体内压力恒定；所述进气口(4)处设置有恒压阀，所述进气口(4)向容纳腔体内通入的气体为惰性气体Ar或者N2。5.根据权利要求1、2或4所述的高精密控制四维F...

【专利技术属性】
技术研发人员：于津苏，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：新型
国别省市：