[发明专利]一种近端送丝的多材料3D打印喷头结构

说明书

本发明公开了一种近端送丝的多材料3D打印喷头结构，涉及3D打印设备技术领域，本发明包括四棱台支架(1)、加热腔室(2)、搅拌机构(3)、以及四组近端送丝机构(4)，所述加热腔室(2)安装在四棱台支架(1)的中央，所述近端送丝机构(4)等角度连通安装在加热腔室(2)的上侧四周，所述搅拌机构(3)贯通设置在加热腔室(2)的内部中央，本发明能够通过控制摩擦轮的转速精确控制打印材料的进入量，提高3D打印进丝的精确性。

技术领域

本发明属于3D打印设备技术领域，具体涉及一种近端送丝的多材料3D打印喷头结构。

背景技术

熔融沉积式(Fused Deposition Modeling,FDM)3D打印是目前主流的3D打印技术之一，它通过喷头挤出的液态塑料材料(PLA、ABS等)的凝固堆积形成零件。如果要实现多材料、多色彩的FDM-3D打印，最直接的方案是采用多喷头。但多喷头方案将导致喷头部分结构复杂、机构庞大、控制困难；而且喷头的个数终究有限，无法通过混色的方法实现真正多彩色的打印。因此，更经济的选择是采用多进单出喷头，一个喷头可以用于不同种类材料的进出；更重要的是，在多色打印时，通过精确控制不同颜色丝料的进量，可以混合得到不同的颜色，从而实现真正的彩色打印。

FDM-3D打印机喷头挤出机构的主要功能是实现丝料经送丝装置的进料、丝料在加热腔内及时充分的熔化、熔融态丝料通过喷头稳定的流出，因此是此类3D打印机的关键部分。在对挤出机构进行设计时，应考虑送丝装置是否能将丝料稳定、精确地送入加热腔，丝料的进量是否符合预期设定，丝料在加热腔中是否能充分、均匀的熔化、混合等问题。

在丝料供应中，有近端送丝和远端送丝两种方式。近端送丝是将挤出装置安装在打印头上，丝料通过挤出装置直接送入加热腔内；远端送丝是将丝料挤出装置安装在距打印机喷头较远的位置，丝料远距离送入挤出机构。因此近端送丝的喷头整体体积和质量较大，但相比远端送丝，丝料的回抽、送丝具有更高的灵活性和精准度。

为了让丝料得到充分、均匀、精确的融化，加热腔内应保持较高的温度使丝料融化为熔融态，但当熔融态丝料充满加热腔时，腔内压力增大，可能导致丝料沿喉管回流、甚至外溢，造成进料不畅，甚至是喉管的堵塞。解决此类问题的传统办法是在喉管外加装散热片，确保丝料在进入加热腔之前不会融化。必然导致喷头结构的进一步复杂，增加总体结构的质量。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的3D打印喷头总体整体尺寸较大、结构不紧凑、重心偏高，在打印过程中喷头的运动会受到诸多牵制，导致送丝不畅和无法精确控制进丝量的问题，本发明提供一种近端送丝的多材料3D打印喷头结构，能有效保障喷头的进丝量，提高送丝稳定性。

本发明采用的技术方案如下：

一种近端送丝的多材料3D打印喷头结构，包括四棱台支架、加热腔室、搅拌机构、以及四组近端送丝机构，所述加热腔室安装在四棱台支架的中央，所述近端送丝机构等角度连通安装在加热腔室的上侧四周，所述搅拌机构贯通设置在加热腔室的内部中央。

作为优选，所述近端送丝机构包括送丝步进电机、摩擦轮组、送丝孔，所述送丝步进电机均布在四棱台支架的四周，所述摩擦轮组通过固定件与送丝步进电机的输出端连接，所述送丝孔位于摩擦轮组的下方，所述加热腔室通过管道与送丝孔连通。

作为优选，还包括用于防止熔融态丝料回流的防回流结构，所述防回流结构连通在送丝孔与加热腔室之间；

所述防回流结构包括喉管、收缩端，所述喉管的端部通过沉头孔与送丝孔连通，所述喉管的另一端带有用于与加热腔室配合连接的螺纹，所述该段螺纹紧邻收缩端。

作为优选，所述收缩端采用弹性金属片加工制作而成。

作为优选，所述搅拌机构包括搅拌电机、搅拌螺杆，所述搅拌电机安装在四棱台支架的顶部中央，所述搅拌螺杆通过联轴器与搅拌电机的输出轴连接，所述搅拌螺杆贯通设置在加热腔室的内部。