[发明专利]用于增材制造打印头的设备、系统和方法

说明书

本公开是用于增材制造的打印头的至少一种设备、系统和方法。该设备、系统和方法可以包括：至少两个邻近的滚筒，该至少两个邻近的滚筒适于在其间接收和挤出用于增材制造的打印材料丝，两个滚筒中的每一个包括两个半部，其中每个滚筒半部包括相对于相对的滚筒半部的齿偏移的齿；电机，所述电机能够对两个滚筒中的至少一个滚筒赋予旋转，其中所述挤出由所述旋转产生；以及连接到热端的接口，其能够在至少部分液化之后输出打印材料丝以执行增材制造。

技术领域

本公开涉及增材制造，并且更具体地，涉及用于增材制造打印头的设备、系统和方法。

背景技术

包括三维打印的增材制造不仅打印技术的发展上，而且在例如产品研发能力、原型制作能力和实验能力方面取得了非常显著的进步。在可用的增材制造(统称为3D打印)技术中，熔融沉积材料(FDM)打印是已经开发的最重要的3D打印类型之一。

FDM是一种增材制造技术，其允许在逐层的基础上创建3D元件，从打印元件的基础层或底层开始，并且通过使用例如加热和将热塑性细丝挤出到连续层中来打印到顶层或最后一层。简单地说，FDM系统包括打印头、X-Y平面控制模板和打印平台，打印材料丝从打印头供给到加热的喷嘴，X-Y平面控制模板在X-Y平面中移动打印头，基底在打印平台上打印，并且打印平台在打印连续层时在Z轴中移动。

更特别地，FDM打印机喷嘴将从打印头接收的热塑性打印丝材加热成半液态，并且将半液态热塑性材料沉积成沿着为构建元件的每个连续层而提供的X-Y平面挤出路径平面的可变尺寸的珠粒。打印的珠/迹线尺寸可以基于随后被打印的部件或部件的方面而变化。此外，如果需要对部件的方面的结构支撑，则由FDM打印机打印的轨迹可包括可移除的材料以充当一种脚手架来支撑需要支撑的部件的方面。因此，FDM可用于构建实验性或功能性部件的简单或复杂几何形状，例如用于原型制作、少量生产、制造辅助等。

然而，由于影响FDM，特别是影响FDM工艺的打印速度、质量和效率的多种因素，FDM在更广泛的应用中的使用受到严重限制，例如中等到大批量生产。如所提及的，在FDM打印中，通常将热塑性塑料从打印头挤出，然后加热，并在打印头的控制下从加热喷嘴向外推出到打印板/平台或正被生产的部件的前一层上。喷嘴根据预先输入的几何形状通过打印头的机器人X-Y平面调节来回移动，例如可以输入处理器以控制机器人移动以形成所需的部件。

因此，由于已知打印头的性质，例如FDM打印中通常提供的那些打印头，目前经常发生对增材制造的成本、效率和性能的限制。简而言之，在典型的已知打印头中，打印材料从卷轴通过两个打印滚筒(hob)供给，该两个打印滚筒用于朝向打印机的热端挤出打印材料。在已知的实施例中，步进电机使其间具有打印材料的两个邻接的滚筒在相反方向上转动，以便将打印材料从卷轴馈送到热端。然而，当前打印材料馈送的步进式性质常常划伤细丝，并且进一步使打印材料细丝经受各种不期望的影响，诸如压缩、摩擦和滞后。打印材料的滞后可能是特别有害的，至少因为打印材料可能卷曲或者以其他方式在从滚筒的输出或输入至滚筒处重新缠绕，从而堵塞打印机。目前使用的滚筒的性质加剧了这些不利的打印效果。

因此，存在对用于增材制造打印头的设备、系统和方法的需要。

发明内容

本公开至少包括用于增材制造的打印头的装置、系统和方法。该设备、系统和方法可以包括：至少两个邻近的滚筒，该至少两个邻近的滚筒适于在其间接收和挤出用于增材制造的打印材料丝，两个滚筒中的每一个包括两个相对的半部，其中滚筒半部中的每一个包括相对于相对的滚筒半部的齿偏移的齿；电机，所述电机能够将旋转赋予所述两个滚筒中的至少一个，其中，所述挤出由所述旋转产生；以及到热端的接口，该到热端的接口能够在至少部分液化之后输出打印材料丝以执行增材制造。

因此，所公开的实施例提供了一种用于增材制造打印头的设备、系统和方法。

附图说明

所公开的非限制性实施例是关于附图来讨论的，附图形成了本发明的一部分，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：