[发明专利]基于FDM技术的混色3D打印喷头装置及其出料方法

说明书

本发明公开了基于FDM技术的混色3D打印喷头装置及其出料方法。混色打印可以实现制品色彩化，比起单色打印更有优势。本发明基于FDM技术的混色3D打印喷头装置，包括送料机构和混合加热机构。所述的送料机构包括进料壳、进料引导块和进料驱动组件。进料驱动组件包括送料电机、主动输送轮、挤压输送轮、挤压滑块和挤压弹簧。混合加热机构包括加热混合块、加热引导管、混色搅拌器、喷嘴、散热片和加热丝。混色搅拌器包括连接轴、搅拌扇和搅动电机。本发明中的两进一出式混色喷头装置可以通过控制不同颜色线丝的混合比例或设定混合比例的变化趋势，将两种不同颜色的热塑性线丝送至加热混合块的混色腔中进行混色。

技术领域

本发明属于3D打印设备技术领域，具体涉及一种基于FDM技术的混色3D打印喷头装置。

背景技术

进入21世纪以来，如何提高生产力和制造水平已成为全球产业界主要关注的焦点之一。3D打印作为一种创新的增材制造(Additive Manufacturing，AM)技术，直接通过预先设计好的数字CAD模型生产部件，无需额外的刀具切削加工或夹具定位组装技术，对于高质量且形状复杂的产品，可以在短时间内逐层累加成型，成本低且材料利用率高。因此，3D打印制造技术的发展有助于增强国家创新创造能力以及智能制造水平。

3D打印技术类型多种多样，按打印材料形态划分可分为三大类：①液体材料：如3DSystems公司的立体光固化(Stereolithography Apparatus,SLA)液态树脂技术；②固态材料：如Stratasys公司的FDM技术；③粉末材料：如3D Systems公司的选区激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)粉末成型技术。其中基于FDM技术的3D打印设备是通过加热塑性线材至熔融状态，再根据上位机软件制定的路径将其挤压固化，逐层打印成型。由于FDM技术具有制造成本低、设备结构简单且可自主组装拆卸、桌面级办公等优势而引起了公众的兴趣，人们也更加注重打印制品的创意和美观性的性能，但目前市场上大部分FDM型3D打印设备仅支持单色打印。

混色打印可以实现制品色彩化，比起单色打印更有优势，但混色打印的发展因成本高、喷头结构设计不合理而导致混色质量差、控制系统不支持等因素受到了限制。目前实现混色打印的现有技术有：①进行后处理，全彩墨水染色；②单喷头中途暂停打印，换上不同颜色的丝材续打；③双喷头或多喷头打印不同颜色的线丝。因此，现有技术存在实现混色打印需更换喷头或耗材及对模型进行后处理上色的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于FDM技术的混色3D打印喷头装置及其出料方法。

本发明基于FDM技术的混色3D打印喷头装置，包括送料机构和混合加热机构。所述的送料机构包括进料壳、进料引导块和进料驱动组件。进料引导块固定在进料壳内腔的顶部。进料引导块上开设有n条进料通道，2≤n≤5。

所述的进料驱动组件包括送料电机、主动输送轮、挤压输送轮、挤压滑块和挤压弹簧。主动输送轮支承在进料壳内，并由送料电机驱动。挤压滑块与进料壳的内腔构成滑动副。挤压输送轮支承在挤压滑块上。挤压弹簧的两端与挤压滑块、进料壳的内腔分别固定。主动输送轮与挤压输送轮正对设置。进料驱动组件共有n个。n个进料驱动组件内主动输送轮、挤压输送轮之间的缝隙与进料引导块内n条进料通道的内端出口分别对齐。

所述的混合加热机构包括加热混合块、加热引导管、混色搅拌器、喷嘴、散热片和加热丝。n根加热引导管的顶端均与进料壳的底端固定，且与进料引导块内n条进料通道的内端分别对齐。加热混合块的顶部与n根加热引导管的底端可拆卸固定。

所述的加热混合块上开设有混色腔和n条熔融流道。n条熔融流道的顶端入口与n根引导管的底端分别对接。n条熔融流道的底端均与混色腔连通。加热混合块上开设有加热孔。加热孔内设置有加热丝。