一種多噴嘴3d打印機及其速度和精度控制方法
【專利摘要】本發明涉及3D打印【技術領域】，尤其是一種多噴嘴3D打印機及其速度和精度控制方法。本發明包括有輸料管路、連接底座、轉盤及通道內徑大小不同的多個擠料噴嘴，連接底座固定在輸料管路的下端，轉盤安裝在連接底座的下端，同時轉盤可繞軸相對于連接底座轉動，多個通道內徑大小不同的擠料噴嘴安裝于轉盤的下端；輸料管路、連接底座、轉盤和某一擠料噴嘴內部形成物料傳輸通道；通過調整形成通道的擠料噴嘴而調控噴頭噴絲的截面積。本發明可以控制打印的速度和精度，在確保精度要求的情況下，提升整體打印速度；可以應用于3D打印機的噴頭結構及控制上。
【專利說明】一種多噴嘴3D打印機及其速度和精度控制方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及3D打印【技術領域】，尤其是一種多噴嘴3D打印機及其速度和精度控制 方法。

【背景技術】
[0002] 3D打印，即快速成形技術的一種，它通過軟件把3D數字模型進行分層離散化處 理，然后運用粉末狀金屬或塑料等可粘合性材料，通過逐層堆積的方式來構造實體。3D打印 技術屬于一種加式制造范疇，有別于傳統的減式制造范疇，能夠更好的節約生產原料。在面 向個性化和特定性服務制造要求的推動之下，3D打印已經開始應用在模具生成、個性化產 品生產、醫療、軍事等方面。相信在不久的將來，3D打印機會走進大眾的家庭，為我們的生活 和工作服務。
[0003] 常見的3D打印技術有熔絲沉積技術，它是將絲狀熱熔性材料加熱融化，通過帶有 一個微細通道的噴頭擠噴出來，從噴嘴噴出后，沉積在工作臺上，溫度低于固化溫度后開始 固化，通過材料的層層堆積最終形成成品。其中的噴頭就是一個核心部件，但是常規的3D 打印機的打印噴頭的擠料噴嘴內徑截面形狀只有固定的圓形，單位時間內噴嘴噴絲的體積 一定。由于噴嘴內徑截面面積的不可調，我們不能控制3D打印機的打印精度和速度，然而 針對不同的打印目的和不同的打印區域，需要不同的打印精度和速度。即使是同一模型，模 型內部和邊緣也有不同的精度要求。基于目前的3D打印機噴嘴內徑截面形狀都是圓形的， 不能做到針對不同模型或者同一模型不同區域的打印速度和精度的控制。


【發明內容】

[0004] 本發明解決的技術問題之一在于基于目前的3D打印機噴嘴內徑截面形狀都是圓 形的，不能做到針對不同模型或者同一模型不同區域的打印速度和精度的控制的現狀，提 供一種多噴嘴3D打印機，可以調節打印速度和精度。
[0005] 本發明解決的技術問題之二在于基于目前的3D打印機噴嘴內徑截面形狀都是圓 形的，不能做到針對不同模型或者同一模型不同區域的打印速度和精度的控制的現狀，提 供一種可以根據打印需求控制打印速度和精度的速度和精度控制方法。
[0006] 本發明解決上述技術問題之一的技術方案是：
[0007] 包括有輸料管路；其特征在于：還包括有連接底座、轉盤及通道內徑大小不同的 多個擠料噴嘴，連接底座固定在輸料管路的下端，轉盤安裝在連接底座的下端，同時轉盤可 繞軸相對于連接底座轉動，多個通道內徑大小不同的擠料噴嘴安裝于轉盤的下端；輸料管 路、連接底座、轉盤和某一擠料噴嘴內部形成物料傳輸通道；通過調整形成通道的擠料噴嘴 而調控噴頭噴絲的截面積。
[0008] 所述的連接底座中設有電機，可帶動轉盤轉動。
[0009] 通道內徑大小不同的多個擠料噴嘴可卸除地均勻安裝于轉盤的下端。
[0010] 所述的連接底座在與輸料管路的連接處有與輸料管路內通道內徑大小相同的圓 柱槽，轉盤在安裝擠料噴嘴處也有與輸料管路內通道內徑大小相同的圓柱槽；處于工作位 的擠料噴嘴的內通道與輸料管路內通道共同形成一個無阻礙的物料通道。
[0011] 所述的擠料噴嘴內通道截面形狀的重心與輸料管路內通道截面形狀的重心位于 垂直于擠料噴嘴和輸料管路內通道截面的同一軸上。
[0012] 接底座內部含有加熱元件，加熱輸料管路傳輸的物料，使其為熔融狀態。
[0013] 本發明解決上述技術問題之二的技術方案是：
[0014] 所述的打印速度調控方法是：
[0015] 打印速度V = K*S*L ;其中S為噴嘴實際噴絲的截面積，L為單位打印成形面積，K 是與打印機有關的常量；
[0016] 噴嘴實際噴絲截面積S和單位打印成形面積L決定進料速度，并影響熱熔速度；進 料速度和熱熔速度共同決定打印速度；
[0017] 通過S與L的改變形成一個信號來控制打印速度，即調控噴頭輸料管路的進料速 度；
[0018] 所述的精度調控方法是：根據打印精度的不同需求，調整打印速度以控制打印精 度；打印精度要求高時，打印速度慢；打印精度要求低時，打印速度快。
[0019] 通過控制電機的旋轉，選擇具體大小內徑的擠料噴嘴處于工作位改變噴嘴實際噴 絲截面積S ;由于噴頭的工作移動速度大小不變，為確保每層Z軸成型高度不變，實時地調 控輸料管路的進料速度，該進料速度與處于工作位的擠料噴嘴的通道內徑大小成正比。
[0020] 有益效果：
[0021] 本發明通過控制電機的轉動，進而控制擠料噴嘴相對于輸料管路的旋轉角度；從 而實現對噴嘴實際噴絲截面積的控制；以控制打印機的打印精度和速度。可針對不同的打 印目的和不同的打印區域，調整不同的打印精度和速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 下面結合附圖對本發明進一步說明：
[0023] 圖1是本發明多噴嘴噴頭主視圖；
[0024] 圖2是本發明多噴嘴噴頭左視圖；
[0025] 圖3是本發明打印速度影響因素的邏輯圖；
[0026] 圖4是本發明打印速度調控系統圖。

【具體實施方式】
[0027] 如圖1、2所示，本發明打印機噴頭包含有輸料管路801、連接底座803、轉盤804及 多個不同大小內徑通道的擠料噴嘴。
[0028] 連接底座803固定在輸料管路801的下端，其中連接底座803內部含有加熱元件， 加熱輸料管路傳輸的物料，使其為熔融狀態。轉盤804安裝在連接底座803的下端，同時轉 盤可繞軸相對于連接底座803轉動，連接底座803中包含有電機，可帶動轉盤804的轉動。
[0029] 多個不同大小內徑通道的擠料噴嘴805、807、808可卸除均勻安裝于轉盤804的下 端。通過控制電機的工作旋轉轉盤804來選擇具體大小內徑通道的擠料噴嘴工作。連接底 座803在與輸料管路801的連接處有與輸料管路內通道802 -樣大小內徑的圓柱槽，同時 轉盤804在安裝擠料噴嘴處也有與輸料管路內通道802 -樣大小內徑的圓柱槽。處于工作 位的擠料噴嘴，如擠料噴嘴內通道806與輸料管路內通道802共同形成一個無阻礙的工作 通道，其中擠料噴嘴內通道806截面形狀的重心與輸料管路內通道802截面形狀的重心同 在垂直于擠料噴嘴內通道806截面與輸料管路內通道802截面的軸上。
[0030] 如圖3、4所示，打印速度調控方法是：
[0031] 打印速度V = K*S*L ;其中S為噴嘴實際噴絲的截面積，L為單位打印成形面積，K 是與打印機有關的常量；
[0032] 噴嘴實際噴絲截面積S和單位打印成形面積L決定進料速度，并影響熱熔速度；進 料速度和熱熔速度共同決定打印速度；
[0033] 通過S與L的改變形成一個信號來控制打印速度，即調控噴頭輸料管路的進料速 度；
[0034] 精度調控方法是：根據打印精度的不同需求，調整打印速度以控制打印精度；打 印精度要求高時，打印速度慢；打印精度要求低時，打印速度快。
[0035] 本發明通過精確控制電機的旋轉，來選擇具體大小內徑的擠料噴嘴處于工作位。 由于噴頭的工作移動速度大小不變，為確保每層Z軸成型高度不變，要實時地調控輸料管 路801的進料速度，該進料速度與處于工作位的擠料噴嘴的通道內徑大小成正比。針對不 同打印精度需求的應用，可以旋轉相應大小內徑的擠料噴嘴處于工作位。
【權利要求】
1. 一種多噴嘴3D打印機，包括有輸料管路；其特征在于：還包括有連接底座、轉盤及通 道內徑大小不同的多個擠料噴嘴，連接底座固定在輸料管路的下端，轉盤安裝在連接底座 的下端，同時轉盤可繞軸相對于連接底座轉動，多個通道內徑大小不同的擠料噴嘴安裝于 轉盤的下端；輸料管路、連接底座、轉盤和某一擠料噴嘴內部形成物料傳輸通道；通過調整 形成通道的擠料噴嘴而調控噴頭噴絲的截面積。
2. 根據權利要求1所述的多噴嘴3D打印機，其特征在于：所述的連接底座中設有電 機，可帶動轉盤轉動。
3. 根據權利要求1所述的多噴嘴3D打印機，其特征在于：通道內徑大小不同的多個擠 料噴嘴可卸除地均勻安裝于轉盤的下端。
4. 根據權利要求2所述的多噴嘴3D打印機，其特征在于：通道內徑大小不同的多個擠 料噴嘴可卸除地均勻安裝于轉盤的下端。
5. 根據權利要求1至4任一項所述的多噴嘴3D打印機，其特征在于：所述的連接底座 在與輸料管路的連接處有與輸料管路內通道內徑大小相同的圓柱槽，轉盤在安裝擠料噴嘴 處也有與輸料管路內通道內徑大小相同的圓柱槽；處于工作位的擠料噴嘴的內通道與輸料 管路內通道共同形成一個無阻礙的物料通道。
6. 根據權利要求5所述的多噴嘴3D打印機，其特征在于：所述的擠料噴嘴內通道截面 形狀的重心與輸料管路內通道截面形狀的重心位于垂直于擠料噴嘴和輸料管路內通道截 面的同一軸上。
7. 根據權利要求6所述的多噴嘴3D打印機，其特征在于：連接底座內部含有加熱元 件，加熱輸料管路傳輸的物料，使其為熔融狀態。
8. 權利1至7任一項所述的3D打印機速度和精度控制方法，其特征在于： 所述的打印速度調控方法是： 打印速度V = K*S*L ;其中S為噴嘴實際噴絲的截面積，L為單位打印成形面積，K是與 打印機有關的常量； 噴嘴實際噴絲截面積S和單位打印成形面積L決定進料速度，并影響熱熔速度；進料速 度和熱熔速度共同決定打印速度； 通過S與L的改變形成一個信號來控制打印速度，即調控噴頭輸料管路的進料速度； 所述的精度調控方法是：根據打印精度的不同需求，調整打印速度以控制打印精度； 打印精度要求高時，打印速度慢；打印精度要求低時，打印速度快。
9. 根據權利要求8所述的3D打印機噴頭的速度和精度調控方法，其特征在于：通過控 制電機的旋轉，選擇具體大小內徑的擠料噴嘴處于工作位改變噴嘴實際噴絲截面積S ;由 于噴頭的工作移動速度大小不變，為確保每層Z軸成型高度不變，實時地調控輸料管路的 進料速度，該進料速度與處于工作位的擠料噴嘴的通道內徑大小成正比。
【文檔編號】B22F3/115GK104085111SQ201410331490
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月11日 優先權日:2014年7月11日
【發明者】熊剛, 沈震, 劉學, 王飛躍 申請人:東莞中國科學院云計算產業技術創新與育成中心