堆疊式彩色三維打印機(jī)用雙通道匯聚式彩色打印頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種堆疊式彩色三維打印機(jī)用雙通道匯聚式彩色打印頭，噴嘴法蘭盤上設(shè)置有對稱兩個導(dǎo)絲孔，各與法蘭盤上端平面呈45～60°夾角，兩個導(dǎo)絲孔在下端頂角處交錯相切合成圓孔，連接至噴嘴上端內(nèi)徑形成雙通道結(jié)構(gòu)；在堆疊式彩色三維立體打印機(jī)中將兩個送絲泵送出的單色塑料絲通過噴嘴內(nèi)結(jié)構(gòu)自動完成混色過程，保證打印彩色三維立體工件時各色熔絲無溫差融合，擠出彩絲，實(shí)現(xiàn)打印高精密度。使打印工件的機(jī)械強(qiáng)度達(dá)到材料的機(jī)械強(qiáng)度指標(biāo)，同時維修更換方便，節(jié)約資源，減少能耗，降低成本，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定可靠。
【專利說明】堆疊式彩色三維打印機(jī)用雙通道匯聚式彩色打印頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于一種堆疊式三維打印機(jī)打印頭技術(shù)，具體是一種能實(shí)現(xiàn)精密打印的堆疊式彩色三維立體打印機(jī)的雙進(jìn)單出彩色打印頭。
【背景技術(shù)】
[0002]公知技術(shù)中堆疊式三維立體打印機(jī)的打印程序是在惠普噴墨打印機(jī)打印程序的基礎(chǔ)上開發(fā)而來，在堆疊式三維立體打印過程中打印程序默認(rèn)打印材料是液態(tài)流動的，只需要給出每個打印頭的關(guān)閉和給進(jìn)指令，只有在工件打印結(jié)束時才給出全部打印頭關(guān)閉加熱電源的指令。
[0003]在加熱控制系統(tǒng)中開關(guān)單元，溫度傳感器單元，加熱器單元無故障時，兩個加熱系統(tǒng)完成加熱的時間不同，完成加熱的質(zhì)量不同。反映在打印工件上會看到直邊上的分層呈現(xiàn)出一層長，另一層短；一層寬，另一層窄。且層間熔融不牢靠，工件的機(jī)械強(qiáng)度不夠。如果設(shè)置成雙頭分別打印兩個設(shè)計(jì)相同的工件時就會看到打印出的兩個工件之間形狀和質(zhì)量差異。這是現(xiàn)有的堆疊式雙頭三維立體打印機(jī)存在的技術(shù)和質(zhì)量上的缺陷。
[0004]現(xiàn)有的堆疊式三維立體打印機(jī)的打印頭(見圖1)，帶進(jìn)絲口 l_k的送絲泵Ι-e連接進(jìn)絲導(dǎo)管l_q，進(jìn)絲導(dǎo)管l_q通過法蘭盤l_i連接噴嘴1-j，在法蘭盤l_i上設(shè)置加熱器1_1和溫度傳感器l_t。在現(xiàn)有的堆疊式三維立體打印機(jī)打印過程中斷絲是常見的故障，有人分析認(rèn)為是因不銹鋼進(jìn)絲導(dǎo)管受熱不散，使塑料絲軟化無力進(jìn)入噴嘴ι-j加熱腔所致。因此，在固定打印頭的長方形法蘭座上加裝冷卻風(fēng)扇，由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的缺陷冷卻效果不明顯，反倒造成冷風(fēng)擾動減少了打印工件在平臺板上附著力，加大了打印過程中工件脫落地風(fēng)險(xiǎn)，并使加大打印材料附著力成為業(yè)界的難題。
[0005]公知技術(shù)的堆疊式三維立體打印機(jī)均使用MK8結(jié)構(gòu)類型的打印頭(見圖1)，均為單進(jìn)單出的單色打印頭，當(dāng)安裝有A、B兩個MK8結(jié)構(gòu)類型的打印頭后稱雙頭三維立體打印機(jī)。如果在A、B雙頭分別加上不同顏色的塑料絲后則成為雙色三維立體打印機(jī)?，F(xiàn)有雙色交換過程是兩個打印頭通過切換送絲運(yùn)行動作順序來實(shí)現(xiàn)，由于打印頭結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)缺陷，現(xiàn)有的堆疊式三維立體打印機(jī)的打印頭組裝成的雙色彩色打印機(jī)當(dāng)一個打印頭“暫停”工作時，其加熱器的余熱還會令噴嘴內(nèi)的余料流出，產(chǎn)生摻色污染打印工件，破壞打印質(zhì)量和浪費(fèi)余料現(xiàn)象。對此，國外有人設(shè)計(jì)了暫停工作的打印頭的倒絲和靠邊擦嘴裝置和程序。而換色必?cái)嘟z的缺陷仍然存在。加大了機(jī)器的復(fù)雜度和制造成本以及使用成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種能實(shí)現(xiàn)精密打印的堆疊式彩色三維立體打印機(jī)的雙進(jìn)單出彩色打印頭，將雙色塑料絲熔融混色的過程設(shè)置在噴嘴內(nèi)完成。能實(shí)現(xiàn)高精度打印質(zhì)量及三維立體彩色工件。
[0007]本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案:包括送絲泵、導(dǎo)絲軟管、法蘭盤、加熱腔、加熱器、溫度傳感器和噴嘴，其特征是:噴嘴法蘭盤上設(shè)置有兩個對稱的導(dǎo)絲孔，各與法蘭盤上端平面呈45?60°夾角，兩個導(dǎo)絲孔在下端頂角處交錯相切合成圓孔，連接至噴嘴上端內(nèi)徑形成雙通道結(jié)構(gòu)；設(shè)置兩個送絲泵，兩個送絲泵設(shè)置在行走托架上的長方形法蘭盤的中間位置，各送絲泵的出絲孔分別通過導(dǎo)絲軟管連接噴嘴法蘭盤上的導(dǎo)絲孔上端；噴嘴法蘭盤中心位置設(shè)置加熱腔，在加熱腔內(nèi)設(shè)置加熱器，在加熱腔上部設(shè)置溫度傳感器，在加熱腔外部下端設(shè)置一個噴嘴，噴嘴外部呈圓錐臺形狀，噴嘴上端內(nèi)徑等于導(dǎo)絲孔直徑，下部小圓臺中心設(shè)置有出絲孔。
[0008]上述的噴嘴法蘭盤內(nèi)的兩側(cè)導(dǎo)絲孔設(shè)置成與上端平面呈45?60°夾角，導(dǎo)絲孔出口部位相鄰邊相切，相切部位等于導(dǎo)絲孔直徑。
[0009]本實(shí)用新型的積極效果:能夠?qū)崿F(xiàn)工件的偽真彩標(biāo)準(zhǔn)的彩色打印效果，相當(dāng)于計(jì)算機(jī)中8位色彩分辨率。單個加熱器置于中心加熱方式使熱效利用率提高85%以上，節(jié)能效率提高2倍，省去主板上重復(fù)設(shè)置的溫度控制電路和器件，簡化軟件包，消除各加熱電路回路中每個硬件單件技術(shù)參數(shù)未保證一致性造成熔絲溫差引起的打印質(zhì)量問題的缺陷，消除現(xiàn)有技術(shù)的打印頭多頭方案中多個噴嘴帶來的組裝和調(diào)平麻煩和多頭刮碰破壞打印層面的弊端。本實(shí)用新型采用雙進(jìn)單出彩色打印頭簡化了主板加熱控制電路，大大節(jié)省器件，減少運(yùn)行能耗，可靠和穩(wěn)定，加工成本降低。
[0010]雙通道噴嘴保證彩色打印頭的打印材料調(diào)色和換色在噴嘴內(nèi)熔融狀態(tài)下完成，只要打印指令沒有停止，吐絲就不會中斷。實(shí)現(xiàn)恒溫出絲勻，換色不斷絲，實(shí)現(xiàn)色彩分離度和混合度可調(diào)的要求。在色彩分離度選擇合適時可在被打印出的工件上看到色彩分明的幾何圖案，反之，在色彩混合度選擇合適時可在被打印出的工件上看到雙色漸變的彩色幾何圖案，且表面平整和層間熔融合牢固。消除了現(xiàn)有多頭堆疊式三維立體打印機(jī)中的斷絲換色及噴嘴內(nèi)的余料流出的缺陷，和產(chǎn)生摻色污染打印工件，破壞打印質(zhì)量和浪費(fèi)余料的缺陷。
[0011]本實(shí)用新型中設(shè)置的導(dǎo)絲軟管一是適應(yīng)導(dǎo)絲路徑的不豎直特性。二是從機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)材料隔熱性加倍的效果，省去外加冷卻裝置而又不會造成斷絲缺陷。
[0012]雙進(jìn)單出彩色打印頭便于制造流程中的質(zhì)量控制和打印機(jī)的升級擴(kuò)容，以及故障分析，維修更換，節(jié)約資源，減少能耗，降低成本，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定可靠。降低制造和維修成本，方便用戶維護(hù)。
[0013]雙進(jìn)單出彩色打印頭可用于新技術(shù)三維立體打印機(jī)，也適用于現(xiàn)有技術(shù)三維立體打印機(jī)的技術(shù)升級，提高和保證打印質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是現(xiàn)有的立體打印機(jī)常用打印頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型的噴嘴法蘭盤和噴嘴結(jié)構(gòu)主視示意圖。
[0016]圖3是本實(shí)用新型的噴嘴法蘭盤和噴嘴結(jié)構(gòu)右視示意圖。
[0017]圖4是本實(shí)用新型的噴嘴法蘭盤和噴嘴結(jié)構(gòu)仰視示意圖。
[0018]圖5是實(shí)施例雙通道匯聚式彩色打印頭結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例具體結(jié)構(gòu)是:見圖5，雙進(jìn)單出彩色打印頭設(shè)置兩個送絲泵Ι-e，兩個送絲泵Ι-e通過螺栓固定在長方條形法蘭座5-1上，長方條形法蘭座5-1設(shè)置在行走托架5-3上，行走托架通過固定的直線軸承5-5連接在X軸導(dǎo)軌上；噴嘴法蘭盤2-3通過螺栓2-1連接在長方條形法蘭座5-1中間位置，兩個送絲泵Ι-e的出絲孔處5-2分別通過導(dǎo)絲軟管5-4連接噴嘴法蘭盤2-3上的兩個導(dǎo)絲孔上端2-6、2-7，兩個導(dǎo)絲孔上端呈對稱形分布(見圖2 )設(shè)置；噴嘴法蘭盤內(nèi)的兩側(cè)導(dǎo)絲孔設(shè)置成與上端平面呈45?60°夾角，改變夾角的大小可以控制雙通道噴嘴(見圖2)噴絲的色彩分離度和混合度。導(dǎo)絲孔出口 2-6A、2-7A部位相切于噴嘴上端2-8內(nèi)，相切部位空間口徑等于導(dǎo)絲孔直徑。噴嘴法蘭盤2-3中心位置設(shè)置加熱腔2-4，在加熱腔2-4內(nèi)設(shè)置加熱器2-5，在加熱腔上部設(shè)置溫度傳感器2-2，在加熱腔外部下端設(shè)置一個噴嘴2-9，外部呈圓錐臺形狀；圓錐臺中心設(shè)置出絲孔2-10。保證彩色打印頭的打印材料調(diào)色和換色在雙通道噴嘴內(nèi)熔融狀態(tài)下完成，只要打印指令沒有停止，吐絲就不會中斷。為適應(yīng)大尺寸工件的長時間可在5-6位置加裝一個風(fēng)扇給螺栓2-1適當(dāng)降溫，防止加熱器余熱傳導(dǎo)到送絲泵。
[0020]見圖1、5，當(dāng)兩個單色塑料絲送絲泵Ι-e進(jìn)料孔中分別裝填紅、黃、兩色ABS塑料絲后，打開打印機(jī)電源開關(guān)，打印機(jī)主板上的主控系統(tǒng)程序啟動自檢程序，完好后進(jìn)入等待狀態(tài)。然后，手動將等待狀態(tài)切換到加熱初始化狀態(tài)，把彩色打印頭加熱溫度設(shè)置成240°C，啟動加熱命令。加熱器2-5的電阻式陶瓷加熱管加熱，銅合金材質(zhì)的噴嘴法蘭盤2-3中的加熱腔2-4被迅速加熱溫度達(dá)到240°C時分控系統(tǒng)進(jìn)入恒溫控制狀態(tài)，控制狀態(tài)時間< 6秒鐘，能夠保證銅合金材質(zhì)的雙通道噴嘴在快速打印時工作溫度在240± 1°C精度。溫度傳感器2-2被螺絲墊片壓緊在噴嘴法蘭盤2-3上；加熱器對兩側(cè)導(dǎo)絲孔相交部位進(jìn)行內(nèi)熱式加熱，有效提高了加熱器熱能的利用，減少了結(jié)構(gòu)造成的讀數(shù)誤差，提高加熱控制回路模塊的控制精度。
[0021]見圖5，送絲泵Ι-e送出的單色塑料絲由不銹鋼絲編制的導(dǎo)絲軟管5-4引導(dǎo)到噴嘴法蘭盤2-3中相應(yīng)的導(dǎo)絲孔2-6、2-7中，到達(dá)導(dǎo)絲孔下端2-6A、2-7A時，受到來自加熱器2-5的熔絲高溫，給進(jìn)到達(dá)的單色塑料絲被熔化在雙通道噴嘴2-9內(nèi)圓錐臺構(gòu)成的壓縮空間，在連續(xù)送絲狀態(tài)時，進(jìn)入導(dǎo)絲孔的兩個單色塑料絲沿45?60°角相措2-8給進(jìn)，其攜帶的力傳遞給液態(tài)塑料漿促使其沿雙通道噴嘴內(nèi)壁向下做旋渦式運(yùn)動，迫使雙色塑料絲熔化成混色塑料漿。恒溫的液態(tài)塑料漿一直保持良好的流動性，使混色能力和效果達(dá)到彩色噴墨打印機(jī)的技術(shù)要求。旋渦力通過雙通道噴嘴下端小孔2-10釋放噴出彩絲。雙通道噴嘴2-9噴嘴內(nèi)壁設(shè)置成圓錐臺結(jié)構(gòu)，冷卻后也不會出現(xiàn)因塑料凝固發(fā)生抱閘現(xiàn)象而取不下來。
[0022]由于本實(shí)用新型的雙進(jìn)單出彩色打印頭是采用調(diào)整導(dǎo)絲孔下端2-6A、2_7A形成的夾角來實(shí)現(xiàn)色彩分離度和混合度要求，則夾角小則提高打印的色彩分離度，夾角大則相反，當(dāng)噴出細(xì)絲呈不規(guī)則雙色的色彩拖尾現(xiàn)象時，使用加大夾角增強(qiáng)混合度或減小夾角提高分離度方法都可以消除。當(dāng)夾角適合時，進(jìn)絲一側(cè)熔出壓力大于暫停一側(cè)余料熔出壓力，則有效阻斷暫停一側(cè)余料熔出，完全杜絕公知的雙頭打印時的摻色現(xiàn)象。夾角與色彩分離度成反比。選擇色彩分離度時需要根據(jù)打印所使用的塑料料絲直徑尺寸來更換相應(yīng)噴嘴法蘭盤來實(shí)現(xiàn)。由于雙進(jìn)單出彩色打印頭的打印材料調(diào)色和換色是在噴嘴內(nèi)熔融狀態(tài)下完成，只要打印指令沒有停止，吐絲就不會中斷。在色彩分離度選擇合適時可以在被打印出的工件上看到色彩分明或漸變的幾何圖案，且平整的表面和層間熔融合牢固。
【權(quán)利要求】
1.一種堆疊式彩色三維打印機(jī)用雙通道匯聚式彩色打印頭，包括送絲泵、導(dǎo)絲軟管、法蘭盤、加熱腔、加熱器、溫度傳感器和噴嘴，其特征是:噴嘴法蘭盤上設(shè)置有對稱兩個導(dǎo)絲孔，各與法蘭盤上端平面呈45?60°夾角，兩個導(dǎo)絲孔在下端頂角處交錯相切合成圓孔，連接至噴嘴上端內(nèi)徑形成雙通道結(jié)構(gòu)；設(shè)置兩個送絲泵，兩個送絲泵設(shè)置在行走托架上的長方形法蘭盤的中間位置，各送絲泵的出絲孔分別通過導(dǎo)絲軟管連接噴嘴法蘭盤上的導(dǎo)絲孔上端；噴嘴法蘭盤中心位置設(shè)置加熱腔，在加熱腔內(nèi)設(shè)置加熱器，在加熱腔上部設(shè)置溫度傳感器，在加熱腔外部下端設(shè)置一個噴嘴，噴嘴外部呈圓錐臺形狀，雙通道噴嘴上端內(nèi)徑等于導(dǎo)絲孔直徑，下部小圓臺中心設(shè)置有出絲孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊式彩色三維打印機(jī)用雙通道匯聚式彩色打印頭，其特征是:噴嘴法蘭盤內(nèi)的兩側(cè)導(dǎo)絲孔設(shè)置成與上端平面呈45?60°夾角，導(dǎo)絲孔出口部位相鄰邊相切，相切部位等于導(dǎo)絲孔直徑。
【文檔編號】B29C67/00GK203650986SQ201320647554
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】周建 申請人:周建