[发明专利]通流截面动态缩放调节的打印头、打印方法及加工件

说明书

本发明涉及通流截面动态缩放调节的打印头、打印方法及加工件，属于3D打印领域，包括电机减速器一体机与齿轮传动的驱动机构、单层多片槽导引契合式幕瓣机构；幕瓣机构依次是销转盘、滑块导槽动瓣、导槽固定盘，销转盘与导槽固定盘是同轴的；驱动机构使销转盘旋转，销转盘上N个均布的圆柱销在滑块导槽动瓣上导槽移动，并驱动N片滑块导槽动瓣沿导槽固定盘上均布导槽移动，形成正N边形的可缩放与封闭的通流截面，实现打印头通流面积的无级调节；还可将中心处大孔的销转盘，更换为带多种分布小孔的孔系销转盘；并通过协同控制三坐标方向运动、打印材料流量或压力、通流截面面积等参数，能形成毛笔书画的效果、3D打印产品、食品的纹理与质构。

技术领域

本发明涉及3D打印、增材加工或食品加工机械技术领域，尤其是一种通流截面动态缩放调节的打印头、打印方法及加工件。

背景技术

3D打印存在不同的方式，它们的不同在于所用材料，以及材料的使用方式，其中直写打印就是将浆料通过针管挤出，层层堆叠来构型，但当有不同粗细线条需求时，要更换不同粗细的针管，或者使用多喷头切换。在3D打印中，通常平面分层打印是XY轴二联控的二维运动，从而形成封闭轮廓线以及封闭轮廓线中间填充，在Z轴方向调整，打印出形体；因此仅仅注重轮廓线的处理，在轮廓面上形成层叠纹路。

奶油裱花图案不是平面分层式堆积的，不能采用通常的平面分层3D打印。人工操作的奶油裱花，通常协调控制X轴、Y轴、Z轴方向运动和打印材料流量或挤出压力，即双手抓持、运动并同时挤压装奶油的锥尖剪开的锥形塑料袋；大面积图案、宽线条需要多次填充而效率低，并且也不能实现二种颜色一次成形的操作，更需要长时间训练才能做出通常的图案和文字；奶油裱花注重装饰效果和个性化，应用3D打印、增材加工，可大大减少技术劳动力。

用中国毛笔写字的十一种笔锋、绘画的十六种皴法，这些是3D打印难以实现的纹理效果；木纹纸、花纹板等装饰材料，难以仿真出自然材料上的纹理；生日蛋糕的裱花装饰、年轻人高价购买的“文创类”食品等3D打印产品，除轮廓形状之外还有纹理、质构，还会影响到口感、风味。

3D打印、增材加工不仅是完成成形加工，还需要实现装饰、美化效果，乃至个性化产品，打印头的结构设计与参数优化具有重要价值，同时点线面体的运动分析基础上的成形工艺也需要与打印头设计相结合。

发明内容

本发明针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种通流截面动态缩放调节的打印头、打印方法及加工件，从而满足打印对象在纹理、质构的需求，借助于打印头结构和打印方法的创新设计，使3D打印具有更好的通用性与适应性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种通流截面动态缩放调节的打印头，包括驱动机构、幕瓣机构；

所述驱动机构采用电机减速器一体机与齿轮传动机构，

所述幕瓣机构为单层多片槽导引契合式，相对运动的三层结构组件依次是驱动销转盘、动瓣、导槽固定盘，所述驱动销转盘相对于所述导槽固定盘是同轴转动的；所述驱动机构使所述驱动销转盘发生旋转，所述驱动销转盘上N个均布的圆柱销在所述动瓣上导槽移动，并驱动N片所述动瓣沿所述导槽固定盘上均布导槽移动，从而形成正N边形的可缩放与封闭的通流截面，实现打印头通流面积的无级调节；所述正N边形的N为3-24之间的正整数；

所述幕瓣机构的通流截面包括：正N边形的孔形、正N边形的笔尖孔形、正N边形多种分布小孔的孔形、正N边形错孔的孔形、正N边形错槽的孔形、正N边形错孔错槽的孔形、双流道正N边形的孔形、毛笔头式孔系销转盘的孔形；

所述驱动销转盘至少包括：销转盘、孔系销转盘，

所述动瓣至少包括：滑块导槽动瓣、方孔滑块导槽动瓣、笔尖滑块导槽动瓣，

所述导槽固定盘至少包括：大孔导槽固定盘、分布小孔导槽固定盘、分布窄槽导槽固定盘、分布小孔窄槽导槽固定盘。