3D打印头、3D打印机及3D打印系统的制作方法

本技术涉及三维物体打印，尤其涉及一种3d打印头、3d打印机及3d打印系统。

背景技术：

1、熔融沉积成型(fused deposition modeling，fdm)三维打印机，是一种基于fdm技术的3d打印设备，它可以通过加热并熔融打印材料，并将其按预定路径沉积至打印平台上，以逐层堆叠的方式构建三维物体。

2、然而，现有的fdm 3d打印机中，针对多色打印需求，主要具有以下技术方案：

3、3d打印机可连接多种色料，当需要换色时，切换至对应的色料输入。例如，当前打印头挤出的为颜色a的打印材料一，需要切换成颜色b的打印材料二，则需要将进料通道中非熔融态的打印材料一抽出，即打印材料未进入到打印头加热机构的部分，该部分仍呈固态，可抽回供再次使用。再将颜色b的打印材料送进进料通道，然后在废料口持续挤出打印材料二，以把打印头内部残留的打印材料一冲刷干净，进而使用打印材料二继续打印3d物体。但该方式下，颜色受限于打印材料，即色彩的可选择性有限。

技术实现思路

1、本技术的实施例提供一种3d打印头、3d打印机及3d打印系统，通过非接触式驱动磁性搅拌子进行混料，实现混色，以提供更丰富的色彩，从而能满足更多打印需求，并有助于提升3d打印机的打印效果。

2、第一方面，本技术提供一种3d打印头。3d打印头包括挤出机构、加热机构、混料机构以及喷嘴；所述挤出机构用于将至少两条打印材料向所述加热机构挤出；所述加热机构包括至少两条加热通道，用于将所述加热通道内的所述打印材料加热至熔融态，所述加热通道包括流出口；所述混料机构包括具有混料腔的混料主体、磁性搅拌子和磁性驱动件，所述混料腔包括入口及出口，所述入口与所述流出口连通，所述磁性搅拌子位于所述混料腔内，所述磁性驱动件位于所述混料腔外，所述磁性驱动件包括第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁和所述第二磁铁环绕所述混料主体设置，且能够环绕所述混料主体转动，以形成用于驱动所述磁性搅拌子在所述混料腔内转动的磁力，其中，所述第一磁铁朝向所述混料主体的一端的磁性与所述第二磁铁朝向所述混料主体的一端的磁性相反；所述喷嘴与所述出口连通，且用于挤出熔融态的所述打印材料。

3、一种可能的实施方式中，所述第一磁铁和所述第二磁铁相对所述混料主体对称设置。

4、一种可能的实施方式中，所述磁性驱动件包括多个所述第一磁铁和多个所述第二磁铁，其中，多个所述第一磁铁依次相连且横截面包括第一扇形；多个所述第二磁铁依次相连且横截面包括第二扇形；所述第一扇形与所述第二扇形位于同一圆面，所述混料主体位于所述圆面的中心。

5、一种可能的实施方式中，所述磁性驱动件包括底座，所述底座能够环绕所述混料主体旋转，所述底座设有中心通孔，所述中心通孔沿所述底座的轴向方向贯穿所述底座，所述底座具有固定部，所述固定部环绕所述中心通孔设置；所述混料主体设置在所述中心通孔内；所述第一磁铁和第二磁铁固定于所述固定部。

6、一种可能的实施方式中，所述磁性搅拌子的材料、所述第一磁铁的材料和/或所述第二磁铁的材料包括耐高温的永磁材料。

7、一种可能的实施方式中，所述混料机构还包括转轴；所述转轴固定设置在所述混料腔内，所述磁性搅拌子可转动套设于所述转轴；或所述转轴可转动设置在所述混料腔内，所述磁性搅拌子固定套设于所述转轴；或所述转轴可转动设置在所述混料腔内，所述磁性搅拌子可转动套设于所述转轴。

8、一种可能的实施方式中，所述混料机构还包括连接件，所述转轴的一端或另一端通过所述连接件与所述加热机构、所述喷嘴以及所述混料主体中的一个连接。

9、一种可能的实施方式中，所述连接件的维氏硬度大于或等于1000。

10、一种可能的实施方式中，所述混料机构包括第一连接部，所述加热机构的外周面包括第二连接部，所述加热通道中熔融后的所述打印材料从所述加热机构的外周面包围的区域内流向所述混料腔；所述加热机构和所述混料机构通过所述第一连接部与所述第二连接部连接。

11、一种可能的实施方式中，所述第一连接部包括内螺纹，所述内螺纹设置在所述混料机构的内周面；所述第二连接部包括外螺纹，所述外螺纹设置在所述加热机构的外周面；所述第一连接部与所述第二连接部通过所述内螺纹与所述外螺纹连接。

12、一种可能的实施方式中，所述混料主体朝向所述加热机构一侧设置有抵接部，所述加热机构朝向所述混料主体的一侧设置有限位部，其中，所述抵接部用于抵入所述限位部内与所述加热机构抵接，所述限位部限制所述抵接部相对于所述加热机构横向移动，所述横向移动为沿垂直于所述混料腔的轴线方向移动；或者，所述加热机构朝向所述混料主体一侧设置有所述抵接部，所述混料主体朝向所述加热机构的一侧设置有所述限位部，其中，所述抵接部用于抵入所述限位部内与所述混料主体抵接，所述限位部限制所述抵接部相对于所述混料主体横向移动，所述横向移动为沿垂直于所述混料腔的轴线方向移动。

13、一种可能的实施方式中，所述连接件包括至少一个第一连接件，所述第一连接件包括第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔均沿所述第一连接件的厚度方向贯穿所述第一连接件，且彼此间隔设置；所述第一连接件设置于所述混料腔的所述入口处，所述转轴的一端通过所述第一通孔延伸至所述流出口，所述第二通孔与所述混料腔以及所述加热通道的所述流出口连通；和/或，所述第一连接件设置于所述混料腔的出口处，所述转轴的另一端通过所述第一通孔连接所述喷嘴，所述第二通孔与所述混料腔以及所述喷嘴的进料口连通。

14、一种可能的实施方式中，所述至少两条加热通道的至少两个流出口所在的一面为抵接面，所述抵接面覆盖所述入口；所述连接件包括至少一个第二连接件，所述第二连接件设置在所述抵接面，且与所述转轴同轴设置；所述至少两条加热通道的所述流出口环绕所述第二连接件；所述转轴靠近所述加热机构的一端可转动连接于所述第二连接件。

15、一种可能的实施方式中，所述喷嘴设有固定孔和流出孔，所述固定孔的开口位于所述喷嘴朝向所述混料主体的表面，所述固定孔与所述转轴同轴设置，且用于连接所述转轴靠近所述喷嘴的一端，所述流出孔沿所述喷嘴的轴向方向贯穿所述喷嘴，且环设于所述固定孔周围，并与所述混料腔的所述出口及所述喷嘴的所述出料口连通。

16、一种可能的实施方式中，所述连接件包括第二连接件，所述第二连接件设置在所述固定孔内，所述转轴靠近所述喷嘴的一端可转动连接于所述第二连接件。

17、一种可能的实施方式中，所述至少两条加热通道在所述加热机构内汇集成所述流出口，所述流出口与所述转轴同轴设置。

18、一种可能的实施方式中，所述喷嘴与所述混料主体可拆卸连接，所述喷嘴的耐磨硬度大于所述混料主体的耐磨硬度；或所述喷嘴与所述混料主体一体成型。

19、一种可能的实施方式中，任一所述加热通道的通道主体包括第一子通道和第二子通道，所述第二子通道位于所述第一子通道朝向所述混料腔的一侧，且与所述第一子通道连通，所述第二子通道的内径小于所述第一子通道的内径。

20、一种可能的实施方式中，在任一所述加热通道中，沿所述打印材料的挤出方向上，所述第二子通道的内径逐渐减小。

21、一种可能的实施方式中，所述3d打印头还包括承载座和冷却装置，所述冷却装置通过所述承载座安装于所述3d打印头，所述冷却装置用于冷却自所述喷嘴流出的所述打印材料。

22、一种可能的实施方式中，所述磁性驱动件设有避让缺口，所述冷却装置包括风道及风口，所述风口设置在所述风道靠近喷嘴的末端，所述风道通过所述避让缺口提供的空间延伸至朝向所述喷嘴的方位，以使所述风口朝向所述喷嘴流出打印材料的方位。

23、一种可能的实施方式中，所述磁性驱动件还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述第一磁铁和所述第二磁铁相对所述混料腔转动。

24、一种可能的实施方式中，所述驱动装置包括电机、第一传动轮、传送带和第二传动轮，所述第一传动轮固定连接于所述第一磁铁和所述第二磁铁；所述电机驱动所述第二传动轮转动，所述第二传动轮通过所述传送带带动所述第一传动轮转动，从而使得所述第一磁铁和所述第二磁铁环绕所述混料主体转动。

25、第二方面，本技术还提供一种3d打印机，包括机架、打印平台、控制机构和如上任一项所述的3d打印头，所述打印平台和所述3d打印头安装于所述机架，所述3d打印头位于所述打印平台的上侧，所述控制机构用于控制所述打印平台和所述3d打印头产生相对位移，所述3d打印头用于向所述打印平台挤出混合后的打印材料。

26、第三方面，本技术还提供一种3d打印系统，包括供料装置和如上所述的3d打印机，所述供料装置用于向所述3d打印机提供所述至少两条打印材料。

27、本技术所提供技术方案中，通过在混料主体的内部设置磁性搅拌子，并在混料主体的外部设置包括第一磁铁和第二磁铁的磁性驱动件，由于第一磁铁朝向混料主体的一端的磁性与第二磁铁朝向混料主体的一端的磁性相反，第一磁铁和第二磁铁环绕混料主体转动时即可形成驱动磁性搅拌子在混料腔内旋转的磁力，从而能够实现混匀混料腔内的熔融态打印材料。此设置下，通过非接触式驱动磁性搅拌子进行混料，能够满足更多打印色彩的需求。进一步的，相较于接触式驱动搅拌子的结构，此设置还能够减小混料腔的空间，进而降低换料所需的冲刷量以及减少冲刷时间，进而有助于提升3d打印机的打印效率。