用于3D打印机的打印头制造技术

本发明专利技术涉及一种用于3D打印机的打印头(100)，所述打印头包括布置在所述打印头(100)的壳体(1)中的、用于操控活塞(3)的促动器装置(110)，用于能打印的材料(10)的供应装置(2)，布置在所述壳体(1)和所述供应装置(2)上的、具有冷却装置(50)的法兰(5)，具有用于将所述材料(10)从固相(10)经由塑相(11)转化为液相(12)的加热元件(61、63)的喷嘴头(6)，以及用于从所述喷嘴头(6)中输出所述材料(10)的液相(12)的喷嘴(8)。根据本发明专利技术，在所述喷嘴头(6)内布置有肾形件(7)。内布置有肾形件(7)。内布置有肾形件(7)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于3D打印机的打印头


[0001]本专利技术涉及一种用于3D打印机的打印头。

技术介绍

[0002]用于在其粘度方面可变的材料的3D打印机获得该材料的固相作为初始材料，由此产生液相，并且将该液相选择性地施加在属于待产生的对象的部位处。这样的3D打印机包括打印头，在所述打印头中以准备好打印的方式预处理初始材料。此外，设置有用于产生打印头与工作面之间的相对运动的器件，对象应在该工作面上形成。在此可以或者仅使打印头运动、仅使工作面运动，或者不但使打印头而且使工作面运动。
[0003]打印头具有第一运行状态和第二运行状态，在所述第一运行状态中，液态材料从打印头出来，在所述第二运行状态中，没有液态材料从打印头出来。例如，当应移动到工作面上的其它位置并且在到那里的路径上不应输出材料时，占据第二运行状态。例如可以在打印头的两个运行状态之间切换，其方式是：固态初始材料的推进被接通或关断。
[0004]最广泛应用的是“熔融沉积建模(fused deposition modeling，FDM)”，其中由初始材料构成的细丝在电加热的挤出器喷嘴中熔化并且层状地施加到平台上。呈这种细丝形式的初始材料是非常昂贵的。
[0005]在US2016/082 627A1中提出，初始材料以颗粒材料形式供应并且借助螺旋输送器输送至被加热的区，该初始材料以经塑化的形式从所述被加热的区出来。一方面，颗粒材料明显更便宜，另一方面，由不同热塑性材料组成的混合物能够以这种方式简单制造。
[0006]此外，由DE 102016222306 A1已知一种打印头，其中，在该打印头中，通过活塞和经加热的路段使颗粒材料塑化。如果将活塞压到颗粒材料上，则该颗粒材料被压缩并且输送至在打印头的下部区域中的塑化区。在此，出现如下力：该力对活塞和打印头的柱体壁产生强烈负荷并且能够导致在打印头壳体的柱体壁上的增加的磨损。此外，公开一种具有热传导结构的复杂的熔化几何形状，其中，该熔化几何形状将加热元件的加热功率引入到被塑化的材料中，以便使该材料进入到材料的液相中。

技术实现思路

[0007]本专利技术所基于的任务在于，提供一种用于3D打印机的紧凑的打印头，该打印头能够实现高动态性和稳定的打印过程。
[0008]在本专利技术的范畴内开发出一种用于3D打印机的打印头。
[0009]用于3D打印机的打印头包括打印头包括促动器装置、供应装置、法兰、喷嘴头和喷嘴，所述促动器装置布置在打印头的壳体中，用于操控活塞；所述供应装置用于能打印的材料；所述法兰布置在壳体和供应装置上，所述法兰具有冷却装置；所述喷嘴头具有加热元件，用于将材料从固相经由塑相转化为液相；所述喷嘴用于将材料的液相从喷嘴头中输出。根据本专利技术，在喷嘴头内布置有肾形件。
[0010]用于操控活塞的促动器装置可以是电动马达、例如具有机械传动装置的电动马达
或具有液压压力源的液压驱动器。与液压驱动器相比，作为促动器装置的电动马达具有较小的重量并且由此以有利的方式引起整个打印机和打印过程的高动态性，因为须加速的质量很小。液压驱动器以有利的方式在操控活塞时实现大的力。
[0011]用于可打印的材料的供应装置尤其可以设置为用于作为颗粒材料存在的材料或者说初始材料的供应装置。初始材料尤其可以是热塑性材料。已认识到，与使用由热塑性材料构成的细丝的打印头相比，通过使用颗粒材料作为初始材料尤其在用于打印机的初始材料的成本方面实现特别的优点。
[0012]与借助螺旋输送器运输颗粒材料的打印头相比，根据本专利技术的打印头能够更紧凑地构造。这又导致打印头能够更轻便且更简单地运动。当打印头要非常快速地、尤其以100mm/s或更高的速度运动时，这尤其是有利的。
[0013]法兰包括冷却装置，由此，在供应装置的区域中实现优化的热管理，使得有利地避免材料或者说颗粒材料在活塞上的粘连。此外，喷嘴头具有加热元件，用于将材料从固相、尤其是颗粒材料转化为液相。喷嘴头中的加热元件以有利的方式引起将加热功率有针对性地引入到待熔化的材料中。随后，液相或者说熔体能够由于活塞运动而通过喷嘴头的喷嘴输出。
[0014]在本专利技术的一个扩展方案中，肾形件具有中央延伸的、用于接收活塞的活塞针的孔。
[0015]活塞包括用于附接在促动器装置上的第一活塞件、用于附接在第一活塞件上并且用于接收活塞针的活塞头。优选地，第一活塞件构造为铝空心活塞，由此，冷却剂可以通过第一活塞件引导并且由此以有利的方式实现活塞冷却。活塞头在面向喷嘴的一侧上具有下侧，其中，活塞针从该下侧的中间伸出。活塞头的下侧的面减去活塞针的虚拟面形成活塞面，用于产生作用到材料上的压力。活塞头的下侧通过活塞冷却装置被一起冷却，并且由此局部地减小在活塞底部上的熔体或者说塑性材料的粘度。由此防止液态熔体能够朝驱动装置的方向流入，由此，以有利的方式防止活塞在打印头、尤其活塞套筒中卡住，而且防止熔体侵入到驱动装置中。此外，在拉回时，材料更容易地从活塞底部或者说活塞头的下侧脱离，使得在达到活塞的起始点或者说初始点时能够容易地再填充在固相中的材料或者说颗粒材料，而剩余材料不粘附在活塞底部上。优选地，在活塞头的下侧上或者说在活塞底部上安装有温度传感器。由于温度传感器的该布置能够实现打印头的与活塞位置有关的热管理，由此实现材料的更快速的加热，而熔体不与活塞头的下侧接触。由此，能够以有利的方式实现打印头的填充过程的加速。活塞头实施为柱形构件并且优选由耐热性材料制造。第一活塞件由铝并且活塞头例如由钢实施的实施方案的组合经证明为有利的，因为活塞因此具有用于接收机械应力的弹性的上部区域并且在被加热的材料的区域中具有耐热的下部区域。根据活塞位置而定，活塞针仅部分地伸入到肾形件的孔中或完全穿过该孔，由此，活塞针以有利的方式在肾形件的中央孔中被引导。
[0016]在一个扩展方案中，肾形件具有同心布置的开口，其中，这些开口形成布置在肾形件上方的空腔与布置在喷嘴头的下部分中的熔化室之间的流体连接。
[0017]空腔布置在活塞套筒内并且通过如下体积形成：该体积的外侧面由活塞套筒的内侧、活塞针的外侧、肾形件的上侧和活塞的下侧形成。在空腔内，由于活塞的移动通过活塞头的下侧或者说活塞面压缩材料或者说颗粒材料。在压缩材料期间这样地调设打印头的热
管理，使得在空腔内不形成材料的液相或者说熔体，而是将材料构造为塑相。由此以有利的方式实现，经塑化的材料不粘附在活塞的下侧上。然而，在压缩期间，熔化室中的液相的或者说熔体的一部分通过侵入到该熔化室中的活塞针而穿过肾形件的同心布置的开口从熔化室被挤压到活塞套筒的空腔中。在此，熔体的该部分与塑相的一部分混合。在此，熔体将能量释放到塑相中，由此以有利的方式产生更均匀的材料。因此，肾形件构成混合器或者说静态混合器，因为除了活塞运动外，有利地不需要另外的可运动的零件，用于将塑相与液相混合。
[0018]在本专利技术的一个优选扩展方案中，肾形件形成空腔中的塑相与熔化室中的液相之间的孔板(Blende)。
[0019]因此，肾形件的构型以有利的方式引起本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于3D打印机的打印头(100)，所述打印头包括：布置在所述打印头(100)的壳体(1)中的促动器装置(110)，用于操控活塞(3)，用于能打印的材料(10)的供应装置(2)，布置在所述壳体(1)和所述供应装置(2)上的法兰(5)，所述法兰具有冷却装置(50)，喷嘴头(6)，所述喷嘴头具有加热元件(61、63)，用于将材料(10)从固相(10)经由塑相(11)转化为液相(12)，和喷嘴(8)，用于从所述喷嘴头(6)中输出所述材料(10)的液相(12)，其特征在于，在所述喷嘴头(6)内布置有肾形件(7)。2.根据权利要求1所述的打印头(100)，其特征在于，所述肾形件(7)具有中央延伸的孔(70)，用于接收所述活塞(3)的活塞针(32)。3.根据权利要求1或2所述的打印头(100)，其特征在于，所述肾形件(7)具有同心布置的开口(71)，所述开口形成布置在所述肾形件(7)上方的空腔(40)与布置在所述喷嘴头(6)的下部分(62)中的熔化室(81)之间的流体连接。4.根据权利要求3所述的打印头(100)，其特征在于，所述肾形件(7)形成所述空腔(40)中的塑相(11)与所述熔化室(81)中的液相(12)之间的孔板。5.根据前述权利要求中任一项所述的打印头(100)，其特征在于，所述肾形件(7)布置在所述喷嘴头(6)的部分区段(64)上，其中，所述部分区段(64)布置在所述喷嘴头(60...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：