[发明专利]用于增材制造打印头中清除堵塞物的设备、系统和方法

说明书

所公开的设备、系统和方法可以包括：至少两个滚刀，所述至少两个滚刀适于在其间接收和挤出用于所述增材制造的打印材料丝材；材料引导件，其适于接收挤出的打印材料丝材；至少一个加热器元件，所述至少一个加热器元件联接到沿着所述材料引导件远离所述至少两个滚刀的转变点，其中所述转变点包括通过所述至少一个加热器元件使所述材料引导件内的所述打印材料至少部分液化，以允许打印所述至少部分液化的打印材料；以及至少一个次级加热器，至少部分地围绕转变点的上部，并且适于至少加热在材料引导件中的阻塞物上的上部，以液化阻塞物。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年12月19日提交的名称为：“用于增材制造打印头中的清除堵塞物的设备、系统和方法”的美国临时申请62/782,076的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文，如同其全部内容被阐述一样。

背景技术

技术领域

本公开涉及增材制造，并且更具体地，涉及用于增材制造打印头中的清除堵塞物的设备、系统和方法。

背景说明

包括三维打印的增材制造已经在开发方面，不仅打印技术，而且例如产品研究和开发能力、原型制作能力和实验能力方面构成了非常显著的进步。在可用的增材制造(统称为“3D打印”)技术中，熔融沉积材料(“FDM”)打印是已经开发的最重要类型的3D打印之一。

FDM是一种增材制造技术，其允许在逐层的基础上创建3D元件，从打印元件的基础层或底层开始，并且通过使用例如加热和将热塑性丝材挤出到连续层中来打印直到顶层或最后层。简单地说，FDM系统包括打印头、X-Y平面控制器和打印平台，打印材料丝材从打印头通过材料引导件进给到加热的喷嘴，X-Y平面控制器用于在X-Y平面中移动打印头，基底打印在打印平台上，并且当打印连续层时打印平台另外在Z轴中移动。

更特别地，FDM打印机喷嘴将通过材料引导件从打印头接收的热塑性打印丝材加热到半液态，并且通常将半液态热塑体沿着为构建元件的每个连续层而提供的X-Y平面挤出打印路径平面沉积成可变尺寸的珠粒(bead)。打印的珠粒/迹线尺寸可以基于部件或部件的(多个)方面而变化，然后被打印。此外，如果需要用于部件的方面的结构支撑，则由FDM打印机打印的轨迹可包括可移除的材料以充当一种脚手架(scaffolding)来支撑需要支撑的部件的方面。因此，FDM可用于构建实验或功能部件的简单或复杂几何形状，例如用于原型制作、小批量生产、制造次级等。

然而，由于影响FDM，特别是影响FDM工艺的打印速度、质量和效率的多种因素，FDM在更广泛的应用中的使用受到严重的限制，例如中等到大批量生产。如所提及的，在FDM打印中，通常将热塑体从打印头挤出，然后加热至半液态，并在根据打印计划操作的控制下从打印喷嘴向外推到打印板/平台或正被生产的部件的先前层上。喷嘴根据预先输入的打印计划的几何形状，通过打印头的机器人X-Y平面调整来回移动，以控制机器人移动来形成期望的部件，所述预先输入的几何形状例如可以被输入到处理器中。

然而，当前由于已知打印头、材料引导件、喷嘴和丝材加热器(在本文中可统称为“打印头”)的性质，经常发生FDM增材制造的成本、效率和性能的局限。简而言之，在典型的已知打印头中，打印材料从卷轴通过两个(或更多个)打印滚刀进给，打印滚刀用于通过材料引导件朝向打印机的“热端”(即，加热器和打印喷嘴输出)挤出打印材料。在已知的实施方式中，电机转动其间具有打印材料的两个滚刀中的任一个或两者，以便将打印材料从卷轴通过材料引导件进给到包括打印喷嘴的“热端”。