深度上设置成上下两层，6个进丝通道设置成3个一层组，分别为混合进丝通道层组和分离进丝通道层组；混合进丝通道层组(图3中10)入口设置在分离进丝通道层组(图2中9)入口外围，混合进丝通道层组出口(图
2、4中15)设置在紧贴丝口补芯(图2、4中17)内平面位置上为下层，分离进丝通道层组出口(图2、4-14)设置在混合进丝通道层组出口径向平面之上为上层，接近聚熔混合搅拌腔内底部；分离进丝通道层组出入口与混合进丝通道层组出入口之间径向水平夹角设置成60° (图3)错开阵列；混合进丝通道和分离进丝通道轴向相对六进单出喷头基体轴向和径向位置均设置有夹角；混合进丝通道出口以轴向夹角25?45° (图2中5)，径向逆时针方向上的夹角42° (图2中11，图4中15)方向与聚熔混合搅拌腔内壁相切，混合进丝通道轴向相对夹角大于分离进丝通道轴向夹角10?15° (图2中4);分离进丝通道出口以轴向夹角10?35° (图2中4)，径向夹角90° (图2中12)方向与聚熔混合搅拌腔底部内壁相切。
[0025]混合进丝通道设置成一个径向逆时针方向上的42°夹角与聚熔混合搅拌腔壁相切，能使按比例注入的原料熔浆沿42°切向方向在聚熔混合搅拌腔内壁做旋涡式圆周运动产生搅拌混合作用，并在丝口补芯的丝口释放内压功能的共同作用下挤出混合后的彩丝，适合三基色塑料丝使用；当红、黄、蓝三基色ABS塑料丝从导丝软管进入混合进丝通道时，设置成230°C加热温度的电阻式陶瓷加热管已将六进单出喷头整体加热到预定的打印温度，进入到混合进丝通道中下部位置红、黄、蓝三基色单色塑料丝呈熔融状态分别从三个出口(图2、4中15)注入聚熔混合搅拌腔内，在连续进丝的推力作用下沿聚熔混合搅拌腔内壁做旋涡式圆周运动，对各色熔浆进行搅拌混合，同时产生的向心力将混合熔浆集中到丝口补芯中心的丝口并得到释放，混色后的塑料熔浆被挤出丝口成丝；使混合搅拌后的塑料熔丝达到三基色配色方案即时指令约束的混色标准。
[0026]分离进丝通道设置成一个径向方向上的90° (图2中12)夹角与聚熔混合搅拌腔壁相切，能使注入的原料丝熔浆穿过聚熔混合搅拌腔沿轴向直通丝口补芯的丝口被挤出成丝，可避免其它彩色熔浆干扰；适合设置黑、白色，文化色，企业色、定义色和支撑材料塑料丝使用；当黑、白两种基色ABS塑料丝分别从导丝软管进入两个分离进丝通道时，设置成240°C加热温度的电阻式陶瓷加热管已将六进单出喷头整体加热到预定的打印温度，进入的黑、白单色塑料丝呈熔化状态分别从两个分离进丝通道出口(图2、4中14)竖直注入聚熔混合搅拌腔内，在连续进丝的推力作用下沿聚熔混合搅拌腔内轴向方向做向下的直线运动，快速穿过下方混合进丝通道层组形成的混色浆层，以极少的起始点沾染代价实现后续黑、白两种基色纯正；由于来自灰色调配色方案指令约束了黑、白两种基色塑料丝进料的注入比例，差速产生简单的粘连混合作用，使混合后的塑料熔浆达到灰色调配色方案即时指令约束的混色标准，少量沾染在丝头的彩丝不会影响到灰色调的色彩打印质量。
[0027]在色彩混合和分离度选择合适时可以在被打印出的工件上看到色彩分明的几何图案，比如，在彩色工件上打印出企业色的商标或LOGO，且表面工整，层间熔融合牢固。
[0028]当一种可水解塑料支撑材料丝从导丝软管进入一个分离进丝通道时，电阻式陶瓷加热管的加热器在设置成适合水解塑料温度的加热指令下将六进单出喷头整体加热调整到预定的打印温度，按水解塑料支撑材料所在通道打印指令熔浆注入聚熔混合搅拌腔沿轴向做竖直运动，直通丝口出丝；少量沾染在丝头的彩丝不会影响到支撑材料的打印质量。
[0029]混合进丝通道设置在分离进丝通道下层可尽量避免混色后的熔浆不受黑、白色和支撑材料的沾染影响。两层组间的相互沾染影响只是在切换初始的瞬间发生，沾染影响被控制在微量级。
[0030]丝口补芯(图2、4中17)采用与喷头基体(图2中I)相同材质的铜合金，设置成带止口的圆碟形状通过精细加工成型，设置在聚熔混合搅拌腔(图2、4中16)向外开口处，与开口呈止口紧配合，为可更换结构，打破了丝口直径与打印头整体固定的现有模式；精细加工的丝口补芯设置成Φ 5mm外径，止口台高1mm，出丝口(图2、4中18)直径设置在
0.05?0.4mm之间，最小直径可满足打印到0.0lmm微观级层面的苛刻要求；需要丝口变径时可使用通用工具钳将丝口补芯取下，再将所需丝口尺寸的丝口补芯按原位压入即可，完全实现了方便廉价。
[0031]加热腔(图2中13)设置成圆柱桶形状，加热腔外部开口端到散热翼基座(图2中7)止设置有散热片结构，用于散去连接结构不需要地热量，加热腔内径和深度由采用的公知的加热器(图2中19)型号尺寸决定，开口端内外径之间圆周平面设置有4个对称排列的固定螺钉孔，底部连接聚熔混合拌腔底部，两底相隔距离不大于Imm以保证加热和受热效率最高，对进入的原料丝实现点加热；加热器设置在加热腔内底部，利用设置在上端的固定螺钉孔(图2中3)拧入螺钉加垫片被封固在加热腔内，加热器对圆柱形加热腔进行内热式加热，封口隔绝空气交换使加热效率达到最高值，去氧化作用可延长加热器使用寿命；且消除了机械结构造成的读数误差，提高加热控制回路模块的±1°C控制精度，保证了腔内始终为恒温加热，液态塑料浆一直保持良好的流动性，良好的流动性使混合能力和效果达到彩色喷墨打印机的要求。
[0032]公知的温度传感器(图2中8)设置在散热翼基座(图2中7)上于加热器固定螺钉孔位置下，被穿过固定螺钉孔的螺钉压紧固定；导线(图2中2)沿散热翼外向上牵引至行走支架上。
[0033]导丝软管(图2中4、5)由高隔热系数的不锈钢丝编制，下端设置在6个进丝通道(图2中9、10)入口内，上端连接送丝泵；不锈钢丝编制的导丝软管从结构上最大限度的提高了不锈钢材料的隔热和散热性能，效能远远大于现有的实体管状结构；具有的柔韧性可随意连接在不同位置角度的送丝泵上，改变了现有的实体管状结构只能垂直设置固定送丝泵的模式；具有的刚性能够约束原料丝不出现缓解输送力的自由软弯状态，尤其是对小于Φ Imm直径的尼龙丝的约束支撑作用，保证了送丝指令与动作之间的误差值最小；具有的可塑性令使用者可根据原料丝的直径只凭对导丝软管做长度上的拉伸与压缩就可以获得口径在Φ0.5?2_之间的任意变径调整，当拉伸变细时，增加的长度可伸入进丝通道中填充其无法变径产生的剩余空间阻止原料熔浆倒溢。导丝软管以结构的优越性可淘汰现有的不锈钢结构的进丝导管。
[0033]本发明的六进单出喷头实现了所有换色和混色都是在聚熔混合搅拌腔内完成，当某种颜色料丝停止送丝后，余料丧失进料推力，压力小于其它送丝压力而被阻止于本进丝通道中无法渗出，避免和消除了公知的多头打印技术实现的断丝和掺色破坏打印工件的整体性质量的缺陷，实现了全真彩色彩和符合机械强度要求的打印效果，为彩色三维立体打印机的普及创造了技术条件。
[0034]可以在六进单出喷头整体外增加防尘罩结构。
【主权项】
1.本发明的目的是提供一种堆叠式全真彩三维立体打印机使用的六通道聚熔式挤出喷头(以下简称:六进单出喷头)，能实现全真彩色彩工件的三维立体打印的高精度质量； 包括六进单出喷头基体、丝口补芯、加热器、温度传感器及导丝软管；六进单出喷头基体由固定螺钉孔、散热翼、加热腔、混合进丝通道层组和分离进丝通道层组以及聚熔混合搅拌腔构成，其特征是:来自送丝泵的单色塑料丝分别通过导丝软管进入混合进丝通道层组和分离进丝通道层组中的进丝通道，到进丝通道下端时被加热器释放的热量迅速熔化注入聚熔混合搅拌腔内，两个层组进丝通道出口在进入聚熔混合搅拌腔时的角度设置不同，分别按时序注入的塑料丝熔浆在通过聚熔混合搅拌腔从丝口补芯的丝口被挤出时的细丝成色不同；支撑材料能够通过分离进丝通道实现打印功能；设置成可拆卸结构的丝口补芯能够实现通过更换来调整丝口直径，适合丝口直径的精密度加工和对聚熔混合搅拌腔内积累的杂质清理；导丝软管由高隔热系数的丝状材料编制而成，具有伸缩变径和可塑性。
2.根据权利要求1所述的一种能实现精密打印的堆叠式全真彩三维立体打印机使用的六进单出喷头，其特征是:上述的混合进丝通道和分离进丝通道轴向相对六进单出喷头基体轴向和径向位置均设置有夹角；混合进丝通道轴向相对夹角大于分离进丝通道轴向10?15° ;进丝通道出口以轴向夹角25?45°，径向夹角42°方向与聚熔混合搅拌腔内壁相切；分离进丝通道出口以轴向夹角10?35°，径向平面夹角90°方向与聚熔混合搅拌腔底部内壁相切；其轴向夹角的大小由采用公知的加热器直径尺寸确定；混合进丝通道与分离进丝通道层组在六进单出喷头基体径向水平位置上的分布设置有60°夹角。
3.根据权利要求1所述的一种能实现精密打印的堆叠式全真彩三维立体打印机使用的六进单出喷头，其特征是:上述的打印头基体设置成图2所示圆柱体与圆锥台底部连接结构；加热腔、聚熔混合搅拌腔均设置成圆柱形；丝口补芯设置成带止口的圆碟形。
4.根据权利要求1所述的一种能实现精密打印的堆叠式全真彩三维立体打印机使用的六进单出喷头，其特征是:上述的打印头基体和丝口补芯采用高导热特性的材料；导丝软管采用高隔热特性的丝状材料编制，具有伸缩变径、刚性和可塑性特性。
【专利摘要】本发明公开了一种六通道聚熔式挤注喷头，设置有六个进丝口和一个出丝口。适合能实现精密打印的堆叠式(FDM)全真彩三维立体打印机控制系统使用。保证打印多彩三维立体工件时各色打印原料丝在喷头聚熔混合搅拌腔内完成无温差融合，挤出彩丝，出丝口径可以更换，实现打印及全真彩色彩高精密度。使打印工件的机械强度达到材料的机械强度指标，维修更换方便，节约资源，减少能耗，降低成本，结构简单，稳定可靠。
【IPC分类】B29C67-00
【公开号】CN104742364
【申请号】CN201310736356
【发明人】周建
【申请人】周建
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月29日