[发明专利]具有可互换的打印头和细丝的熔丝制造系统

说明书

描述了一种熔丝制造系统(1)，包括多个打印头(31,32,33)、被布置成与打印头中的任一个可释放地连接的打印头支座(4)以及被布置成移动打印头支座(4)的台架(5)。设置所谓的细丝模块(61,62)，其能够与打印头(31,32,33)连接。打印头可以对接到专用打印头对接部(8)中，或者如果其间布置有细丝模块，则它们可以对接到细丝对接部(71,72)中的一个中。多个细丝馈送器(9)被设置用于将细丝(11)馈送到相应的细丝模块。控制系统(25)被布置成控制台架以便从多个打印头中选择一个，以获得选定的打印头(31)。选定的打印头可以用于具有附接的当前细丝的打印作业，或者其可以移动到另一个细丝对接部以首先拾取不同的细丝。还可以停放选定的打印头以便选择另一个打印头。这样，多个打印头可以与多个细丝组合而无需用户干预。

技术领域

本发明涉及一种熔丝制造(fused filament fabrication，FFF)系统以及一种使用这种FFF系统的熔丝制造方法。

背景技术

熔丝制造是一种材料挤出型增材制造技术，并且是当前最广泛使用的3D打印技术。FFF系统通常包括一个或多个挤出头，其被适当地安装以允许该挤出头在X、Y和Z方向上的移动。需注意的是，挤出头也称为打印头或沉积头。

在操作期间，热塑性细丝被馈送到打印头并且被加热到期望的温度，使得其在被沉积之前熔化。通过相对于构建表面适当地移动打印头，细丝以连续层被沉积在预定位置。

在物体的打印期间，当需要不同的细丝时，需要从打印头缩回当前使用的细丝，并且需要馈送新的细丝。这是一种耗时的工作并且减慢了工艺。为了使得多丝打印工艺更快，现在一些制造商提供所谓的双喷嘴打印机。在这种打印机中，可以使用两种不同类型的细丝，也可以使用两种不同类型的喷嘴。

如果由于某种原因，需要另一个喷嘴或细丝，用户仍然需要干涉，这将再次减慢该工艺。为了使得3D打印更灵活，开发了使用多个打印头和多种类型的细丝的打印系统。这种打印系统可以包括所谓的工具更换器或与之协作，所述工具更换器被布置成自动更换打印头。

美国专利公布US 2015/0137401A1公开了一种用于基于沉积的数字制造系统的打印头工具更换器。该打印头工具更换器包括配置为保持沉积头的加工单元、配置为与该加工单元接合并将电力中继到该加工单元的夹持单元、以及可操作地安装到台架并配置为与所述加工单元接合并将电力中继到加工单元的主单元。每个沉积头可包括连接到细丝引导管的挤出末端(即喷嘴)，其中所述引导管可被馈送细丝。细丝引导管与沉积头连接。在构建3D模型或支撑结构之前，工具更换器控制器可以初始化(例如预热和清洗)用于打印系统中的一个或多个沉积头。在沉积头被预热后，其可由夹持单元放置到主单元中，该主单元接管对打印头的控制和供电。由于选定的打印头在被放入主单元之前已经被预热，因此与不在其停放位置加热打印头的系统相比可以节省时间。然而，为了能够实现这种时间节省，该系统需要通过每个夹持单元并且还通过台架的电力继电器。类似地，该系统需要穿过每个夹持单元并且还穿过台架的控制线缆。这使得系统相当复杂并且易于发生故障。此外，由于每个打印头连接到一个细丝引导管，所以不能自动地执行用于特定打印头的细丝的更换。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的熔丝制造系统，其解决了上述现有技术的至少一些问题。

根据第一方面，提供了一种熔丝制造系统，其包括构建表面、多个打印头，其中，每个打印头包括挤出通道和位于该挤出通道的端部处的喷嘴。打印头支座被布置成与任一打印头可释放地连接。台架被布置成在X、Y和Z方向上相对于构建表面移动打印头支座。

该系统还包括多个细丝模块，每个细丝模块包括用于细丝通过的细丝通道，并且布置成可释放地连接到打印头中的相应一个，其中在连接状态下，细丝通道与挤出通道对准。该系统还包括多个细丝对接部和打印头对接部，每个细丝对接部布置成对接细丝模块中的一个，所述打印头对接部布置成对接打印头中的任一个。该系统还包括多个细丝馈送器，细丝馈送器中的每一个经由鲍登管连接到细丝模块中的相应一个，并被配置成将细丝馈送到细丝模块中的相应一个。