CN111361151B - 一种混色3d打印喷头组件以及混色方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及3D打印机配件的技术领域，涉及一种混色3D打印喷头组件以及混色方法，主要技术方案为一种混色3D打印喷头组件，包括自上而下依次设置的上盖、配料加热块和出料块；上盖上设置有不少于两个进料道，上盖下侧且位于进料道下方设置有切断件；配料加热块上开设有不少于两个可与进料道连通的料腔，且配料加热块与上盖转动连接；出料块上开设有可以料腔连通的出料腔，出料块下侧安装有与出料腔连通的喷嘴，出料块与上盖相对固定；上盖上还开设有可与料腔连通的注料气道。本发明具有以下效果：多种耗材将会加热熔融混合，此时注料气道中通气，在气压的作用下，耗材将会进入至出料腔中，能够最终产出带有不同颜色的产品。

Description

一种混色3D打印喷头组件以及混色方法

技术领域

本发明涉及3D打印机配件的技术领域，尤其是涉及一种混色3D打印喷头组件以及混色方法。

背景技术

3D打印即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

一般的打印机通过将呈线型的热塑性塑料作为耗材，耗材进入至喷头内后，耗材被加热熔融后被喷嘴挤出，挤出的耗材冷却定型，从而使得产品一层层地造出来。而现有的3D打印技术中，往往只能够进单一颜色的耗材，导致其只能生产单一颜色的产品，局限性较大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的是提供一种混色3D打印喷头组件，能够根据需要进行混色，从而产出带有不同颜色的产品。

本发明的上述第一目的是通过以下技术方案得以实现的：一种混色3D打印喷头组件，包括自上而下依次设置的上盖、配料加热块和出料块；所述上盖上设置有不少于两个进料道，所述上盖下侧且位于进料道下方设置有切断件；所述配料加热块上开设有不少于两个可与进料道连通的料腔，且所述配料加热块与所述上盖转动连接；所述出料块上开设有可以料腔连通的出料腔，所述出料块下侧安装有与所述出料腔连通的喷嘴，所述出料块与所述上盖相对固定；所述上盖上还开设有可与所述料腔连通的注料气道。

通过采用上述技术方案，多种耗材通过进料道进入，进料完毕后，通过切刀将其截断，此时所需的耗材量将会掉落在料腔内，此时配料加热块将会转动，使得另一个料腔转动至进料道下方，同时原有的耗材将会加热熔融混合，此时注料气道中通气，在气压的作用下，耗材将会进入至出料腔中，最终从喷嘴中挤出不同颜色的耗材，此时配料加热块中能够加入另一种颜色的耗材，能够最终产出带有不同颜色的产品。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述上盖、所述配料加热块、所述出料块均为圆柱体，所述料腔沿所述配料加热块的中心轴线周向均匀分布。

通过采用上述技术方案，在转动时，上盖与出料块保持不同，配料加热块的转动，将会使得料腔的进料口与出料口要么是抵触在接触面上，或者将会与进料道或者出料腔连接，能够保持料腔内部始终保持密闭。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述进料道设置有五个，分别供红黄蓝黑白五种颜色的耗材。

通过采用上述技术方案，通过设置五个进料道，能够通过三原色以及黑白两色，经过配比后，能够产出不同的各种颜色，且不需要设置大量的颜色，通过控制每个进料道内的进料量，便能实现产出多种颜色的效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：多个所述进料道在竖直方向上的投影位于所述料腔的上开口内。

通过采用上述技术方案，将料腔的上开口加大后，由于出料完毕的料腔还会带有余热，进料道中的耗材在进料时不会接触到料腔温度较高的内壁，避免导致其软化黏连，便于持续进料。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述上盖下侧面上且位于多个所述进料道下方开设有安装槽，所述安装槽的长度方向沿径向设置，且多个所述进料道也沿径向设置，所述切断件包括两个沿垂直于径向方向滑移连接的切刀、转动连接在安装槽一端内壁上的螺纹杆，以及设置在上盖上且输出轴与螺纹杆连接的切刀电机，所述螺纹杆两端上的螺纹方向相反，且两个切刀分别与所述螺纹杆的两端螺纹连接。

通过采用上述技术方案，切刀电机工作后，将会使得螺纹杆转动，从而使得两个切刀相互靠近或者远离，且两个切刀将会从两侧同时切割耗材能够提高截断效果，同时两个切刀能够同时截断多个耗材，并且将切断件安装在上盖上后，能够使得耗材切断后能够较为完全地掉入至料腔内。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述料腔内的内壁上设置有若干混料板，所述混料板自上盖一侧朝出料块一侧倾斜设置，且所述混料板均匀间隔设置在料腔两侧，同时两侧的所述混料板交错设置，两侧的所述混料板之间形成呈折线型的混料通道。

通过采用上述技术方案，多种颜色的耗材将会掉落在混料板上侧，将会在加热的同时逐渐变成熔融状，随后才会逐渐通过混料通道，运动时，将会形成混色效果，逐渐掉落至料腔内。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述出料腔内转动连接有混料棒，所述出料块上设置有输出轴与所述混料棒连接的混料电机。

通过采用上述技术方案，在出料腔中，耗材将会持续被加热，同时混料棒转动后，将会使得耗材能够具有较好的混色效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述上盖上设置有用于驱使所述配料加热块转动的驱动件，所述驱动件包括设置在上盖上的驱动电机、两端分别转动连接在上盖与出料块上的转动轴，所述转动轴设置在所述上盖的中心轴线处，且转动轴与所述配料加热块固定连接，所述转动轴与所述驱动电机的输出轴连接。

通过采用上述技术方案，驱动电机工作后，将会使得配料加热块通过转动轴进行转动，此时配料加热块将会转动，且能够较好的替换两个料腔的位置。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述上盖上设有进料块，所述进料块内开设有多个分别与多个所述进料道连通的驱动槽，所述进料块上侧安装有与多个驱动槽一一对应的进料管，每个所述驱动槽内均转动连接有进料齿轮与抵紧轮，所述进料块上设置有其输出轴与所述进料齿轮连接的进料电机。

通过采用上述技术方案，能够单独控制每个进料电机控制每个进料道内的进料速度，通过控制进料齿轮的转速，使得各个进料道内耗材能够在切刀切断时，可以一同截断。

本发明的第二目的是提供一种混色3D打印喷头组件的混色方法，能够根据需要进行混色，从而产出带有不同颜色的产品。

本发明的上述第二目的是通过以下技术方案得以实现的：一种混色3D打印喷头组件的混色方法，包括以下步骤：

S1：进料，根据配色需要，通过单独控制各个进料电机驱动，进料齿轮转动后使得每种颜色的耗材单独进料，耗材进入至料腔内；

S2：切断熔料，通过切刀截断耗材，同时转动配料加热块，使得另一个料腔转动至进料道下方，此时料腔内的耗材进行加热熔融，熔融后的原料在通过混料板之间后进行初步混料；

S3：混色出料，注料气道中注入空气，使得位于料腔内的原料进入至出料腔内，通过混料棒搅动后进行混色，然后通过喷嘴挤出成型。

通过采用上述技术方案，通过设置进料道中单独控制耗材进入，经过搭配后几乎能够形成任何颜色，进入料腔内后，通过切刀截断后，将会金热加热熔融，而此时另一个料腔将会进行下一次配料，熔融的过程与配料同时进行，提高了生产效率；同时混色后的耗材将会通过出料腔经喷嘴挤出，从而产出带有不同颜色的产品。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过多个进料道，进料后通过料腔加热之后，将不同颜色的耗材熔融后进行混色，并且通过注料气道进行出料后，能够使得喷嘴产出不同颜色的产物，在配料加热块不断工作后，能够给喷嘴提供不同颜色的耗材，从而产生带有不同颜色的产品；

2.在入料时，能够避免耗材接触温度较高的料腔内壁造成黏连，能够保持稳定且持续的进料；

3.进料后，熔融后的耗材将会经过混料板进行初步混料，且可通过混料棒进行混料，提高混色效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的剖视图；

图3是进料块的结构示意图；

图4是上盖的仰视图，用于展示切断件；

图5是带有混料板的配料加热块的剖视图；

图6是带有搅拌棒的出料块的剖视图。

附图标记：110、上盖；111、进料道；112、进料块；113、驱动槽；114、进料管；115、进料齿轮；116、抵紧轮；117、进料电机；120、配料加热块；121、料腔；122、注料气道；123、连接口；124、混料板；130、出料块；131、喷嘴；132、出料腔；133、混料棒；134、混料电机；140、驱动件；141、驱动电机；142、转动轴；150、安装槽；151、切断件；152、切刀；153、螺纹杆；154、切刀电机；155、导向杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种混色3D打印喷头组件，参照图1，包括自上而下依次设置的上盖110、配料加热块120和出料块130，上盖110、配料加热块120、出料块130均为圆柱体。耗材通过上盖110进入至配料加热块120中，经过截断与加热后，将会混料后被输送至出料块130上，通过喷嘴131挤出成型。

参照图2，配料加热块120与上盖110转动连接，出料块130与上盖110相对固定，上盖110上设置有用于驱使配料加热块120转动的驱动件140，驱动件140包括安装在上盖110上的驱动电机141、两端分别转动连接在上盖110与出料块130上的转动轴142，转动轴142设在上盖110的中心轴线处，且转动轴142与配料加热块120固定连接。驱动电机141的输出轴通过齿轮组与转动轴142的一端连接。

参照图2、图3，上盖110上开设有不少于两个进料道111，为了能够输出多种颜色，本实施例中设有五个进料道111，分别供红黄蓝黑白五种颜色的耗材进入。五个进料道111沿径向设置在上盖110上，同时上盖110上通过螺栓固定有进料块112，进料块112内开设有多个分别与多个进料道111连通的驱动槽113，进料块112上侧安装有与多个驱动槽113一一对应的进料管114，同时每个驱动槽113内均转动连接有进料齿轮115与抵紧轮116，进料块112上安装有其输出轴与进料齿轮115连接的进料电机117，当进料电机117转动后能够使得进料齿轮115通过摩擦力使得耗材进料。

参照图2、图4，上盖110下侧面上且位于多个进料道111下方开设有安装槽150，安装槽150的长度方向沿径向设置。安装槽150内设有切断件151，切断件151包括两个沿垂直于径向方向滑移连接的切刀152、转动连接在安装槽150一端内壁上的螺纹杆153，以及设置在上盖110上且输出轴与螺纹杆153连接的切刀电机154，螺纹杆153两端上的螺纹方向相反，且两个切刀152分别与螺纹杆153的两端螺纹连接。螺纹杆153将会与两个切刀152的同一端连接，切刀152的另一端将会设置有导向杆155，便于切刀152滑动。

参照图2，配料加热块120上开设有不少于两个可与进料道111连通的料腔121，料腔121沿配料加热块120的中心轴线周向均匀分布。上盖110上且位于进料道111相对一侧开设有一个注料气道122，注料气道122上具有一个连接口123，可用于连接气管。本实施例中料腔121设有两个，且两个料腔121关于转动中心呈中心对称。为了避免耗材在进料时与料腔121内壁粘连，多个进料道111在竖直方向上的投影位于料腔121的上开口内，同时料腔121的内径自上而下逐渐减小。

参照图5，在另一实施例中，料腔121内的内壁上设置有若干混料板124，混料板124自上盖110一侧朝出料块130一侧倾斜设置，且混料板124均匀间隔设置在料腔121两侧，同时两侧的混料板124交错设置，两侧的混料板124之间形成呈折线型的混料通道。

参照图6，出料块130上开设有出料腔132，出料腔132可在配料加热块120转动后，与其中一个料腔121连通，而另一个料腔121的下开口将会被接触面封闭。出料块130下侧安装有与出料腔132连通的喷嘴131，在另一个实施例中出料腔132内转动连接有混料棒133，出料块130上安装有输出轴与混料棒133连接的混料电机134。耗材在进入出料腔132内后将会被混料棒133进行搅拌后再出料。

值得注意的是，本发明中所使用的配件上，例如进料道111、料腔121、出料腔132上，都将会涂覆有不粘层，不粘层可为特氟龙涂层等能够使得耗材不易粘附的涂层材料。同时配料加热块120上的两个料腔121可设为单独加热控制，便于在落料并在与出料腔132连通后再对料腔121进行加热。

本实施例的实施原理为：五种单一颜色的耗材，在进料电机117的驱动下，根据配比进料，随后切刀电机154工作将耗材截断，耗材将会掉落在混料板124上，此时配料加热块120转动后，另一个料腔121运动至进料道111下方，同时料腔121内的耗材将会加热后形成熔融态，随后沿混料通道呈折线形下落，注料气道122中通气后，将会使得耗材进入至出料腔132内，混料棒133可对耗材进行搅拌，同时能够将耗材通过喷嘴131挤出成型，而另一个料腔121中的耗材颜色又不相同，能够最终产出带有不同颜色的产品。

基于上述的混色3D打印喷头组件，本发明还提出一种混色3D打印喷头组件的混色方法，包括以下步骤：

S1：进料，根据配色需要，通过单独控制各个进料电机117驱动，进料齿轮115转动后使得每种颜色的耗材单独进料，耗材进入至料腔121内，通过控制各个进料齿轮115的转速，进料齿轮115的转速可控制耗材的进料长度L，然后线材的截面积为S，相乘之后能够得出各个颜色的进料体积，从而进行颜色配比，同时需要计算每个料腔121能够容纳的最大体积。

S2：切断熔料，当需要的耗材量达到或者料腔121能够容纳的最大体积达到后，切刀电机154工作后使得切刀152截断耗材，耗材将会掉落在混料板124上，同时驱动电机141工作转动配料加热块120，驱动电机141每次使得配料加热块120转动180度，使得另一个料腔121转动至进料道111下方，此时料腔121内的耗材进行加热熔融，熔融后的原料在通过混料板124之间后进行初步混料，呈折线性下落。

S3：混色出料，注料气道122中注入空气，使得位于料腔121内的原料进入至出料腔132内，通过混料棒133搅动后进行混色，然后通过喷嘴131挤出成型。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种混色3D打印喷头组件，其特征在于：包括自上而下依次设置的上盖（110）、配料加热块（120）和出料块（130）；

所述上盖（110）上设置有不少于两个进料道（111），所述上盖（110）下侧且位于进料道（111）下方设置有切断件（151）；

所述配料加热块（120）上开设有不少于两个可与进料道（111）连通的料腔（121），且所述配料加热块（120）与所述上盖（110）转动连接；

所述出料块（130）上开设有可以料腔（121）连通的出料腔（132），所述出料块（130）下侧安装有与所述出料腔（132）连通的喷嘴（131），所述出料块（130）与所述上盖（110）相对固定；

所述上盖（110）上还开设有可与所述料腔（121）连通的注料气道（122）；

所述上盖（110）、所述配料加热块（120）、所述出料块（130）均为圆柱体，所述料腔（121）沿所述配料加热块（120）的中心轴线周向均匀分布；

所述上盖（110）下侧面上且位于多个所述进料道（111）下方开设有安装槽（150），所述安装槽（150）的长度方向沿径向设置，且多个所述进料道（111）也沿径向设置，所述切断件（151）包括两个沿垂直于径向方向滑移连接的切刀（152）、转动连接在安装槽（150）一端内壁上的螺纹杆（153），以及设置在上盖（110）上且输出轴与螺纹杆（153）连接的切刀电机（154），所述螺纹杆（153）两端上的螺纹方向相反，且两个切刀（152）分别与所述螺纹杆（153）的两端螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种混色3D打印喷头组件，其特征在于：所述进料道（111）设置有五个，分别供红黄蓝黑白五种颜色的耗材。

3.根据权利要求1所述的一种混色3D打印喷头组件，其特征在于：多个所述进料道（111）在竖直方向上的投影位于所述料腔（121）的上开口内。

4.根据权利要求1所述的一种混色3D打印喷头组件，其特征在于：所述料腔（121）内的内壁上设置有若干混料板（124），所述混料板（124）自上盖（110）一侧朝出料块（130）一侧倾斜设置，且所述混料板（124）均匀间隔设置在料腔（121）两侧，同时两侧的所述混料板（124）交错设置，两侧的所述混料板（124）之间形成呈折线型的混料通道。

5.根据权利要求4所述的一种混色3D打印喷头组件，其特征在于：所述出料腔（132）内转动连接有混料棒（133），所述出料块（130）上设置有输出轴与所述混料棒（133）连接的混料电机（134）。

6.根据权利要求1所述的一种混色3D打印喷头组件，其特征在于：所述上盖（110）上设置有用于驱使所述配料加热块（120）转动的驱动件（140），所述驱动件（140）包括设置在上盖（110）上的驱动电机（141）、两端分别转动连接在上盖（110）与出料块（130）上的转动轴（142），所述转动轴（142）设置在所述上盖（110）的中心轴线处，且转动轴（142）与所述配料加热块（120）固定连接，所述转动轴（142）与所述驱动电机（141）的输出轴连接。

7.根据权利要求6所述的一种混色3D打印喷头组件，其特征在于：所述上盖（110）上设有进料块（112），所述进料块（112）内开设有多个分别与多个所述进料道（111）连通的驱动槽（113），所述进料块（112）上侧安装有与多个驱动槽（113）一一对应的进料管（114），每个所述驱动槽（113）内均转动连接有进料齿轮（115）与抵紧轮（116），所述进料块（112）上设置有其输出轴与所述进料齿轮（115）连接的进料电机（117）。

8.一种根据权利要求1-7中任意一项所述的混色3D打印喷头组件的混色方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：进料，根据配色需要，通过单独控制各个进料电机（117）驱动，进料齿轮（115）转动后使得每种颜色的耗材单独进料，耗材进入至料腔（121）内；

S2：切断熔料，通过切刀（152）截断耗材，同时转动配料加热块（120），使得另一个料腔（121）转动至进料道（111）下方，此时料腔（121）内的耗材进行加热熔融，熔融后的原料在通过混料板（124）之间后进行初步混料；

S3：混色出料，注料气道（122）中注入空气，使得位于料腔（121）内的原料进入至出料腔（132）内，通过混料棒（133）搅动后进行混色，然后通过喷嘴（131）挤出成型。

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