3d打印機(jī)噴絲截面積可調(diào)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及3D打印【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種3D打印機(jī)噴絲截面積可調(diào)結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型包括有輸料管路、擠料噴嘴；擠料噴嘴位于輸料管路下方；還包括有外圍殼體和驅(qū)動裝置，輸料管路內(nèi)嵌于外圍殼體內(nèi)，擠料噴嘴同軸固定連接在輸料管路下方；輸料通道與擠料噴嘴的內(nèi)通道截面形狀的重心位于垂直輸料管路和擠料噴嘴內(nèi)通道截面的同一軸上；輸料管路在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下可以相對于擠料噴嘴繞前述軸轉(zhuǎn)動；從而調(diào)節(jié)噴頭噴絲的截面積。本實(shí)用新型可以控制打印的速度和精度，在確保精度要求的情況下，提升整體打印速度；可以應(yīng)用于3D打印機(jī)的噴頭結(jié)構(gòu)及控制上。
【專利說明】3D打印機(jī)噴絲截面積可調(diào)結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及3D打印【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種3D打印機(jī)噴絲截面積可調(diào)結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]3D打印，作為一種快速成形技術(shù)，是通過軟件將3D數(shù)字模型進(jìn)行分層離散化處理，然后運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合性材料，通過逐層堆積的方式來構(gòu)造實(shí)體。3D打印技術(shù)是一種加式制造范疇，有別于傳統(tǒng)的減式制造范疇，能夠更好的節(jié)約生產(chǎn)原料。在面向個(gè)性化和特定性服務(wù)制造要求的推動之下，3D打印已經(jīng)開始應(yīng)用在模具生成、個(gè)性化產(chǎn)品生產(chǎn)、醫(yī)療、軍事等方面。相信在不久的將來，3D打印機(jī)會走進(jìn)大眾的家庭，為我們的生活和工作服務(wù)。
[0003]目前，常見的3D打印技術(shù)有熔絲沉積技術(shù)，它是將絲狀熱熔性材料加熱融化，通過帶有一個(gè)微細(xì)通道的噴頭擠噴出來，從噴嘴噴出后，沉積在工作臺上，溫度低于固化溫度后開始固化，通過材料的層層堆積最終形成成品。3D打印中，噴頭是其一個(gè)核心部件；但是常規(guī)的3D打印機(jī)的打印噴頭的擠料噴嘴內(nèi)徑截面形狀只有固定的圓形，單位時(shí)間內(nèi)噴嘴噴絲的體積一定。由于噴嘴內(nèi)徑截面面積的不可調(diào)，不能控制3D打印機(jī)的打印精度和速度；無法針對不同的打印目的和不同的打印區(qū)域(不同模型或者同一模型)，實(shí)現(xiàn)不同的打印精度和速度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題在于基于目前的3D打印機(jī)噴嘴內(nèi)徑截面形狀都是圓形的，不能做到針對不同模型或者同一模型不同區(qū)域的打印速度和精度的控制的現(xiàn)狀，提供一種3D打印機(jī)噴絲截面積可調(diào)結(jié)構(gòu)，可以調(diào)節(jié)打印速度和精度。
[0005]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
[0006]包括有輸料管路、擠料噴嘴；擠料噴嘴位于輸料管路下方；其特征在于:還包括有外圍殼體和驅(qū)動裝置，輸料管路內(nèi)嵌于外圍殼體內(nèi)，擠料噴嘴同軸固定連接在輸料管路下方；輸料通道與擠料噴嘴的內(nèi)通道截面形狀的重心位于垂直輸料管路和擠料噴嘴內(nèi)通道截面的同一軸上；輸料管路在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下可以相對于擠料噴嘴繞前述軸轉(zhuǎn)動；從而調(diào)節(jié)噴頭噴絲的截面積。
[0007]所述的驅(qū)動裝置包括轉(zhuǎn)盤和電機(jī)；轉(zhuǎn)盤與打印機(jī)機(jī)體相連，電機(jī)位于外圍殼體內(nèi)并可驅(qū)動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動；輸料管路固定安裝于轉(zhuǎn)盤的下端。
[0008]所述的輸料管路的內(nèi)通道截面形狀與擠料噴嘴的內(nèi)通道截面形狀均為三角形、四邊形類的規(guī)則的多邊形。
[0009]所述的輸料管路的內(nèi)通道截面形狀和擠料噴嘴的內(nèi)通道截面形狀為相同的矩形，其中矩形的長邊為Lmax，短邊為Lmin ;輸料管路繞垂直于輸料管路和擠料噴嘴的內(nèi)通道截面形狀的軸的旋轉(zhuǎn)角度為Θ ;當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度為Θ的噴頭往一方向進(jìn)行工作時(shí)，有效的打印區(qū)域?qū)挾葹長maxSin Θ +LminCos Θ ;在噴頭移動速度大小不變、每層的Z軸成型高度為一定值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)不同旋轉(zhuǎn)角度的噴頭有效的打印區(qū)域面積與打印區(qū)域?qū)挾瘸烧取?br> [0010]所述的外圍殼體內(nèi)包含有加熱裝置，用于加熱輸料管路中的ABS或PLA類的易熔融的傳輸物料，使其為熔融狀態(tài)。
[0011]有益效果:
[0012]本實(shí)用新型通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而控制擠料噴嘴相對于輸料管路的旋轉(zhuǎn)角度；從而實(shí)現(xiàn)對噴嘴實(shí)際噴絲截面積的控制；以控制打印機(jī)的打印精度和速度。可針對不同的打印目的和不同的打印區(qū)域，調(diào)整不同的打印精度和速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明:
[0014]圖1是本實(shí)用新型打印機(jī)噴頭主視圖；
[0015]圖2a是本實(shí)用新型噴頭在旋轉(zhuǎn)角度Θ為銳角時(shí)的俯視圖；
[0016]圖2b是本實(shí)用新型噴頭在旋轉(zhuǎn)角度Θ為直角時(shí)的俯視圖；
[0017]圖2c是本實(shí)用新型噴頭在旋轉(zhuǎn)角度Θ為O時(shí)的俯視圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型打印速度影響因素的邏輯圖；
[0019]圖4是本實(shí)用新型打印速度調(diào)控系統(tǒng)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，是本實(shí)用新型打印機(jī)噴頭主視圖；，包含有外圍殼體602、輸料管路604和擠料噴嘴605。外圍殼體602包含加熱元件，加熱輸料管路中的傳輸物料，使其為熔融狀態(tài)。其中，擠料噴嘴605固定連接在輸料管路604的下方。輸料管路的內(nèi)通道603截面與擠料噴嘴的內(nèi)通道606截面為規(guī)則的三角形、四邊形等多邊形，同時(shí)輸料通道的內(nèi)通道603截面形狀的重心與擠料噴嘴的內(nèi)通道606截面形狀的重心在垂直于輸料管路內(nèi)通道603截面和擠料噴嘴內(nèi)通道606截面的軸上。
[0021]輸料管路604固定安裝于轉(zhuǎn)盤601的下端，同時(shí)轉(zhuǎn)盤601與打印機(jī)體相連,轉(zhuǎn)盤601可繞垂直于輸料管路內(nèi)通道603截面和擠料噴嘴內(nèi)通道606截面的軸旋轉(zhuǎn)。外圍殼體602中包含有電機(jī)可控制轉(zhuǎn)盤601的轉(zhuǎn)動，通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動圈數(shù)來調(diào)控轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)角度。
[0022]在本方案中為簡明地描述實(shí)用新型思路，設(shè)計(jì)輸料管路的內(nèi)通道603截面形狀與擠料噴嘴的內(nèi)通道606截面形狀為相同的矩形，其中矩形的長邊為Lmax，短邊為Lmin。
[0023]通過轉(zhuǎn)盤601的轉(zhuǎn)動可調(diào)控噴頭的旋轉(zhuǎn)。如圖2所示，a、b、c為不同旋轉(zhuǎn)角度噴頭的內(nèi)通道截面俯視圖。當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度為Θ的噴頭往一方向進(jìn)行工作時(shí)，有效的打印區(qū)域?qū)挾葹長maxSin Θ +LminCos Θ。由于噴頭在工作位時(shí)的移動速度大小不變，每層的Z軸成型高度為一定值，單位時(shí)間內(nèi)不同旋轉(zhuǎn)角度的噴頭有效的打印區(qū)域面積與打印區(qū)域?qū)挾瘸烧?。針對不同旋轉(zhuǎn)角度噴頭工作時(shí)，要實(shí)時(shí)地調(diào)控輸料管路的進(jìn)料速度。如圖2所示，c中噴頭的旋轉(zhuǎn)角度為0，此時(shí)噴頭有效地打印區(qū)域?qū)挾葹長min，打印的精度最高，同時(shí)打印的速度也最慢，可應(yīng)用在對打印精度要求高的情況下。
[0024]如圖3、4所示，本實(shí)用新型中，打印速度調(diào)控方法是:
[0025]打印速度V = K*S*L ;其中S為噴嘴實(shí)際噴絲的截面積，L為單位打印成形面積，K是與打印機(jī)有關(guān)的常量；
[0026]噴嘴實(shí)際噴絲截面積S和單位打印成形面積L決定進(jìn)料速度，并影響熱熔速度；進(jìn)料速度和熱熔速度共同決定打印速度；
[0027]通過S與L的改變形成一個(gè)信號來控制打印速度，即調(diào)控噴頭輸料管路的進(jìn)料速度。
【權(quán)利要求】
1.3D打印機(jī)噴絲截面積可調(diào)結(jié)構(gòu)，包括有輸料管路、擠料噴嘴；擠料噴嘴位于輸料管路下方；其特征在于:還包括有外圍殼體和驅(qū)動裝置，輸料管路內(nèi)嵌于外圍殼體內(nèi)，擠料噴嘴同軸固定連接在輸料管路下方；輸料通道與擠料噴嘴的內(nèi)通道截面形狀的重心位于垂直輸料管路和擠料噴嘴內(nèi)通道截面的同一軸上；輸料管路在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下可以相對于擠料噴嘴繞前述軸轉(zhuǎn)動；從而調(diào)節(jié)噴頭噴絲的截面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)噴絲截面積可調(diào)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的驅(qū)動裝置包括轉(zhuǎn)盤和電機(jī)；轉(zhuǎn)盤與打印機(jī)機(jī)體相連，電機(jī)位于外圍殼體內(nèi)并可驅(qū)動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動；輸料管路固定安裝于轉(zhuǎn)盤的下端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)噴絲截面積可調(diào)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的輸料管路的內(nèi)通道截面形狀與擠料噴嘴的內(nèi)通道截面形狀均為三角形、四邊形類的規(guī)則的多邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3D打印機(jī)噴絲截面積可調(diào)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的輸料管路的內(nèi)通道截面形狀與擠料噴嘴的內(nèi)通道截面形狀均為三角形、四邊形類的規(guī)則的多邊形。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的3D打印機(jī)噴絲截面積可調(diào)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的輸料管路的內(nèi)通道截面形狀和擠料噴嘴的內(nèi)通道截面形狀為相同的矩形，其中矩形的長邊為Lmax，短邊為Lmin ;輸料管路繞垂直于輸料管路和擠料噴嘴的內(nèi)通道截面形狀的軸的旋轉(zhuǎn)角度為Θ ;當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度為Θ的噴頭往一方向進(jìn)行工作時(shí)，有效的打印區(qū)域?qū)挾葹長maxSin Θ +LminCos Θ ;在噴頭移動速度大小不變、每層的Z軸成型高度為一定值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)不同旋轉(zhuǎn)角度的噴頭有效的打印區(qū)域面積與打印區(qū)域?qū)挾瘸烧取?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的3D打印機(jī)噴絲截面積可調(diào)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的外圍殼體內(nèi)包含有加熱裝置，用于加熱輸料管路中的ABS或PLA類的易熔融的傳輸物料，使其為熔融狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的3D打印機(jī)噴絲截面積可調(diào)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的外圍殼體內(nèi)包含有加熱裝置，用于加熱輸料管路中的ABS或PLA類的易熔融的傳輸物料，使其為熔融狀態(tài)。
【文檔編號】B22F3/115GK204020007SQ201420384850
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】沈震, 劉學(xué), 熊剛 申請人:東莞中國科學(xué)院云計(jì)算產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與育成中心