一种多工艺3D打印喷头组件及喷头切换方法

专利检索2025-04-15  5


本发明是一种多工艺3d打印喷头组件及喷头切换方法,属于3d打印机。


背景技术:

1、3d打印机是一种创新的制造技术,通过逐层累积材料来创建物体的过程。它使用计算机辅助设计(cad)模型或扫描的现实物体作为输入,通过控制打印机中的打印喷头或喷嘴,将材料按照预定的路径逐层精确地放置或固化,最终实现一个完整的物体的打印。

2、目前市场上有多种类型的3d打印机,包括桌面型、工业型和专业型等。这些打印机通常采用不同的打印技术,如熔融沉积建模(fdm)、光固化、粉末烧结等。用户可以使用计算机软件创建或下载3d模型,并将其转换为适合打印机操作的格式(如.stl文件)。然后,用户将所需打印材料装入打印机,设定打印参数(如温度、打印速度等),最后启动打印过程。

3、其中,由于常规3d打印机也具有多喷头特征,但是绝大分仅具有单一的打印方式,多喷头都是熔融打印、溶液打印、微米级别打印等单一工艺。鲜有多种工艺同时进行复合打印,例如同时使用熔融打印,液体挤出,导电浆料打印,以及高压直写,静电纺丝等多种工艺。其主要原因在于设备的打印头对何种材料的使用均存在不同要求,难以适配何种材料,多工艺复合打印的打印头适用性差,复合难度高;

4、其中,当使用多工艺复合打印的打印头使用高压电源进行高分子溶液辅助打印时,由于高分子溶液辅助打印通常需要高压电力和复杂的喷头结构,打印喷头与打印机整体更加复杂和笨重,通常只能单独进行使用,在打印需要多种物料组成的制品时,难以与需要高压电源配合的高分子溶液类物料所使用的高电压打印工艺进行组合。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足,本发明目的是提供一种多工艺3d打印喷头组件,以解决的现有技术中多工艺复合打印的打印头适用性差,复合难度高,打印喷头与打印机整体更加复杂和笨重的问题

2、为了实现上述目的,本发明是通过如下的技术方案来实现:一种多工艺3d打印喷头组件,包括:

3、机架,所述机架上方设置有打印平台;

4、设置在所述机架上的驱动组件;

5、装置在驱动组件上的夹持机构,所述夹持机构包括夹持套,所述夹持套中装夹有打印喷头;

6、所述打印喷头包括装夹在所述夹持套内的外壳体、以及插装在所述外壳体内部的物料管,所述物料管内部存放有物料,所述物料管下方设置有喷嘴;

7、所述夹持套内侧底部设置外接高压电源的释放片,且所述释放片朝向夹持套开槽一侧垂直设有延长片,所述延长片中部朝向夹持套开槽一侧设有开口导向槽开口导向槽中部设有与喷嘴相匹配的圆孔;

8、装置在所述加持套两侧的温控模块,所述温控模块包括设置在所述夹持套一侧的加热模块、以及设置在所述夹持套另一侧的制冷模块,所述加热模块与制冷模块与主控模块电连接;

9、所述外壳体一侧嵌设有温度传感器,所述温度传感器检测端抵接在所述物料管外侧面,所述温度传感器外环面套装一层绝缘套,所述温度传感器对使用状态的物料管进行温度检测,所述温度传感器与导电端子电连接;

10、所述外壳体两侧嵌装金属块,所述金属块用于快速传导温度;

11、设置在所述打印平台上的喷头位置校准模块,所述喷头位置校准模块包括红外定位模块与视觉定位模块;

12、主控模块,所述主控模块与红外定位模块、视觉定位模块以及驱动组件电连接,所述主控模块通过所述红外定位模块、视觉定位模块定位,通过所述驱动组件配合,控制所述夹持套在x轴、y轴、z轴上移动至所述存放座处,切换所述打印喷头;

13、并列设置在所述机架一侧的若干个存放座,所述存放座上插装有待用打印喷头,所述存放座上设有温度预控模块;

14、所述存放座朝向夹持机构一侧设有开槽,所述开槽贯穿至顶部,所述开槽内部设置有支撑块,所述支撑块上方垂直设置有一组插杆。

15、作为进一步改进的,所述打印喷头还包括盖装在所述外壳体上方的顶盖、以及所述顶盖固定在所述外壳体上的夹件,所述顶盖一侧设有气源接口,用于导入外部气流;

16、所述夹持机构还包括与设置在所述夹持套内侧的气源接头,所述气源接头与气源接口相匹配,设置在所述夹持套内侧的导电端子。

17、作为进一步改进的,所述物料管上部设有卡接部,在所述外壳体内部设有限位部,所述物料管插入所述外壳体内部,通过所述卡接部与限位部的配合,限制物料管的向下的移动;

18、所述夹片为单侧开口的u形夹,靠近开口的两端内侧设有第一凸起部,远离开口一端的内侧设有固定插销,所述顶盖两侧设有与第一凸起部相对应的凹槽,所述顶盖与外壳体朝向u形夹远离开口一端的内侧设有与第一插销相对应的插孔;

19、所述外壳体内部设有安装槽,所述安装槽直径大于所述物料管直径,所述安装槽内侧设置约束组件,所述约束组件包括嵌装在所述安装槽内的顶珠、以及焊接在所述顶珠背部的弹簧,所述弹簧固装在外壳体内部,所述顶珠抵接在所述物料管外侧面。

20、作为进一步改进的,所述外壳体长边中部设置辅助块,所述辅助块上对称设置有一组通孔,通过所述通孔放置在所述存放座上。

21、作为进一步改进的,所述外壳体长边两侧对称设置有一组第一侧装槽,所述外壳体长对应侧装槽的另一长边设有第二侧装槽,打印喷头通过所述第一侧装槽与第二侧装槽安装在夹持套内;

22、所述夹持套内侧安装有一组对称设置的滚条,所述滚条背部抵接有弹簧,通过所述弹簧固装在夹持套内侧面,所述滚条与第一侧装槽相匹配;

23、所述夹持套内侧的两个所述滚条之间设置有楔形块,所述楔形块与夹持套一体化成型,且所述楔形块与第二侧装槽相匹配。

24、作为进一步改进的,所述温度预控模块包括设置在存放座一侧的预热模块,以及设置在存放座另一侧的预冷模块,预冷模块与预热模块与主控模块电连接。

25、本发明的有益效果是:

26、本发明通过设置主控机构、温控模块、温度预控模块、驱动组件、夹持机构以及存放多个打印喷头的存放座,令夹持套处于初始的空夹状态时,通过所述z轴驱动组件、x轴移动组件与y轴驱动组件的配合,控制夹持套在所述打印平台上的x轴、y轴、z轴移动,进而调整至放置打印喷头的存放座处,令打印喷头插装固定在夹持套上的装夹槽中;

27、其间,可根据物料的使用特性,通过温度预控模块对存放座上的打印喷头进行加热或制冷,装夹完成后,还可通过温控模块进行持续的加热或制冷,可令喷头在短时间内进入使用状态。

28、在打印喷头插装固定完成后,即可进入打印状态,当打印过程中,需要更换其他打印喷头时,可通过装置在机架上的主控模块配合控制驱动组件,控制夹持套在所述打印平台上的x轴、y轴、z轴移动,对放置在存放座上的打印喷头进行切换,继而继续进入打印状态;

29、通过上述设置使喷头可适配多种工艺。

30、高压直写打印,当物料管内部物料为高分子材料,在打印喷头内的物料输出时,配合高压电源组件,通过释放片与喷嘴接触,进而令高压电场将高分子拉成微纳米细丝输出,继而在打印平台上进行微纳3d打印。这一过程既可以是对高分子材料进行加热熔融的,也可以使用配置的高分子溶液。

31、熔融打印,即通过将高分子材料加热熔融,然后使用气泵或者齿轮将材料从喷嘴挤出。

32、溶液打印,即使用配置的高浓度溶液,在无需加热的环境下挤出。

33、浆料打印,带有颗粒的材料,如银浆,导电炭黑等一般混有颗粒物的高分子浆料。

34、并通过使用所设计喷头结构可以实现多种不同打印工艺,包括熔融挤出、溶液挤出等百微米级别的打印及高压熔融直写,以及高压溶液直写等微米纳米尺度打印。并且通过精准的视觉识别系统进而能够进行精准的复合3d打印,实现宏观和微观打印的复合,同时因为使用同一种喷头可以大大降低成本。


技术特征:

1.一种多工艺3d打印喷头组件,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种多工艺3d打印喷头组件,其特征在于,所述打印喷头(5)还包括盖装在所述外壳体(51)上方的顶盖(54)、以及所述顶盖(54)固定在所述外壳体(51)上的夹件(55),所述顶盖(54)一侧设有气源接口(56),用于导入外部气流;

3.根据权利要求1所述的一种多工艺3d打印喷头组件,其特征在于,所述物料管(52)上部设有卡接部(511),在所述外壳体(51)内部设有限位部(521),所述物料管(52)插入所述外壳体(51)内部,通过所述卡接部(511)与限位部(521)的配合,限制物料管(52)的向下的移动;

4.根据权利要求1所述的一种多工艺3d打印喷头组件,其特征在于,所述外壳体(51)长边中部设置辅助块(518),所述辅助块(518)上对称设置有一组通孔(5181),通过所述通孔(5181)放置在所述存放座(4)上。

5.根据权利要求1所述的一种多工艺3d打印喷头组件,其特征在于,所述外壳体(51)长边两侧对称设置有一组第一侧装槽(5191),所述外壳体(51)长对应侧装槽的另一长边设有第二侧装槽(5192),打印喷头(5)通过所述第一侧装槽(5191)与第二侧装槽(5192)安装在夹持套(61)内;

6.根据权利要求1所述的一种多工艺3d打印喷头组件,其特征在于,所述温度预控模块包括设置在存放座(4)一侧的预热模块(44),以及设置在存放座(4)另一侧的预冷模块(45),预冷模块(45)与预热模块(44)与主控模块(7)电连接。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的一种多工艺3d打印喷头组件的喷头切换方法,其步骤包括:

8.根据权利要求7所述的一种多工艺3d打印喷头喷头切换方法,其特征在于,在所述步骤s4之前,所述夹持套侧面设置制冷模块(67)、加热模块(66),通过不同打印工艺需求,配合主控模块(7)进行加热或冷却,以保持物料能够处于持续稳定的输出。


技术总结
本发明公开了一种多工艺3D打印喷头组件及喷头切换方法,包括:机架,所述机架上方设置有打印平台;设置在所述机架上的驱动组件;装置在驱动组件上的夹持机构;本发明通过设置主控机构、温控模块、温度预控模块、驱动组件、喷头位置校准模块、夹持机构以及存放多个打印喷头的存放座,通过所述Z轴驱动组件、X轴移动组件与Y轴驱动组件的配合,并通过使用所设计喷头结构可以实现多种不同打印工艺,包括熔融挤出、溶液挤出等百微米级别的打印及高压熔融直写,以及高压溶液直写等微米纳米尺度打印。并且通过精准的视觉识别系统进而能够进行精准的复合3D打印,实现宏观和微观打印的复合,同时因为使用同一种喷头可以大大降低成本。

技术研发人员:孙道恒,吴东杨,邱彬,薛命铖
受保护的技术使用者:厦门大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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