[实用新型]多喷头切换装置、3D打印头以及3D打印机

说明书

本实用新型公开了一种多喷头切换装置、3D打印头以及3D打印机。驱动件连接至从动件，在驱动件的驱动作用下，从动件能够绕第一预设转轴在预定角度范围内转动，至少两个喷头连接至从动件，至少两个喷头绕第一预定圆心分布，第一预定圆心位于第一预设转轴上，喷头的喷射方向的反向延长线与第一预设转轴间具有第一预定夹角，第一预定夹角为锐角。由此，在实现多喷头精准切换的同时，可以使得整体结构简单、紧凑，排线自然。

技术领域

本实用新型涉及3D打印领域，特别是涉及一种多喷头切换装置、3D打印头以及3D打印机。

背景技术

3D打印是一种快速成型技术，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。熔融堆积(FDM)技术是目前应用最广泛的一种3D打印技术。其基本原理是，将塑料原料(通常是塑料丝)通过送丝装置送入打印头，打印头的主要部分是一种加热挤出装置，由喉管、加热块、喷头组成，塑料丝通过喉管后，进入加热块，并在其中熔融至液态，经喷嘴挤出，堆积在打印平台上，快速冷却形成型。因为挤出装置和打印平台可以在水平(X、Y)和竖直方向(Z)上做相对运动，由此可以保证塑料可以挤出到打印平台上的任意位置。

多颜色、多材料的混合打印技术是3D打印领域的研发热点，目前，主要通过如下四种方式在FDM技术中实现多颜色、多材料的混合打印。

一、通过多个送丝装置，将多种材料送入同一个加热挤出装置中。多种塑料材料在加热块中融化后混合在一起并从喷嘴挤出。

该方式主要用于实现同一材质的多种颜色塑料的混合，以达到混色的效果，不能实现多材料(特别是物理性能差异较大的多材料)的混合打印。

二、使用多个送丝装置通过一个多进单出的Y字形导管将多种材料送入同一个加热块。与第一种方式不同，多种材料是交替进入，切换材料时第一种材料被送丝装置从加热块中抽出，第二种材料再进入加热块，以实现多材料的混合打印。

这种混合打印方式的缺点是，在切换时，第一种材料必须完全从加热块中退出后，第二种材料方能进入，若两种材料的熔点不同，在切换时喷头还需要加热或冷却来适应材料的变化，因此切换的过程需要较长的时间(一般要十秒以上甚至几分钟)。并且在切换时，第一种材料从喷头、加热块退出时也在慢慢冷却，容易粘连在挤出机构内部，形成堵头。因此在切换时，难免喷头有处于融化状态的塑料残留在喷头中，因此当第二种材料进入挤出机构后，要先将第一种材料的残余全部挤出后然后方能开始继续打印。不但会有材料的浪费，而且当两种材料的熔点不同时，可能造成高温挤出使低温材料碳化的问题。

三、打印机具有多个独立的打印头，一个打印头使用时，另一个在打印平台外待命。两个打印头或挂载在同一个滑轨上同步运动，或一个移动时，另一个完全静止。

这种方式的缺点是，不但需要协调两个打印头的关系，校正切换打印头时的误差，还因增加了打印头而增加了额外的散热装置，并且减少了可打印空间的体积。

四、多个喷头集成在单个打印头上。塑料原料经过各自的送丝机构后从各自的喷头挤出。这种方式按照多个喷头的排列方式，又分成如下几种：

(1)两喷头水平并排，喷头高度相同；

(2)两喷头并排，但水平高度不同；其中一个喷头可以相对于另一个做上下运动；

(3)摆动式喷头：两喷头呈一定角度，通过左右摆动来切换喷头；

对于(1)，两喷头水平方向平行排列，并且位置固定。为保证打印质量，必须使两挤出头的下端精确位于同一平面，若喷头的高度稍有错位，就会造成当一个喷头运作时，第二个挤出头刮蹭到已打印物体的情况。

对于(2)，当切换喷头时，不但要精确控制活动喷头上升、下降的距离，还要修正两个喷头的水平方向位移，这对于整个打印系统的机械精度和软件控制都提出了更高的要求。