3D打印头、3D打印机和3D打印系统的制作方法

本申请涉及三维物体打印设备，尤其涉及一种3d打印头、3d打印机和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、为满足多色打印的需求，现有的3d打印机通常通过切换不同颜色的打印材料以打印彩色物体。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。然而，该方式存在一定局限性，打印的颜色受限于打印材料，即色彩的可选择性有限。

3、为解决该问题，现有研究提出一种通过磁力驱动搅拌子在混料腔内对不同颜色的打印材料进行混合，以使不同颜色的熔融态的材料混合成所需的颜色。然而，在混料过程中，搅拌子在外部磁场的带动下旋转时，搅拌子会出现公转和摆动现象，导致混料不均匀的问题。

技术实现思路

1、本申请的实施例提供一种3d打印头、3d打印机和3d打印系统，能够有效改善磁性搅拌子在混料过程中出现的公转和摆动现象，从而有助于提高3d打印头的混料均匀性及稳定性，进而能够提升3d打印机的打印效果。

2、第一方面，本申请还提供一种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，且用于将所述加热通道内的打印材料加热至熔融态；所述混料机构包括混料主体、磁性搅拌子、搅拌驱动组件和限位件，所述混料主体设有混料腔，所述混料腔包括腔内壁，所述磁性搅拌子和所述限位件均位于所述混料腔内，所述搅拌驱动组件设置于所述混料主体外，且用于通过磁力驱动所述磁性搅拌子在所述混料腔中旋转，所述限位件设置在所述磁性搅拌子上，和/或，所述限位件设置在所述腔内壁上，所述限位件用于限定所述磁性搅拌子在所述混料腔内的移动范围；所述喷嘴的出料口与所述混料腔连通。

3、其中，所述限位件设置在所述磁性搅拌子的外周面。

4、其中，所述磁性搅拌子的外周面包括靠近所述喷嘴的底面，所述腔内壁包括第一内壁，所述第一内壁包括相对所述底面向所述腔内壁靠近所述加热机构的一侧延伸的区域；所述限位件包括设置在所述第一内壁的第一限位部，所述第一限位部关于所述混料腔的中心轴对称。

5、其中，所述第一限位部靠近所述磁性搅拌子的边缘形成的第一内接圆的直径，与所述磁性搅拌子的横截面的外接圆的直径的比值大于1且小于或等于1.2。

6、其中，所述外周面包括磁性搅拌子的周侧面，所述限位件包括第二限位部，所述第二限位部设置在所述周侧面上，且关于所述磁性搅拌子的中心轴对称。

7、其中，所述第二限位部远离所述磁性搅拌子的边缘形成的第二外接圆的直径，与所述混料腔的横截面的内接圆的直径的比值大于或等于0.8且小于1。

8、其中，所述第二限位部与所述磁性搅拌子具有的横截面包括三角形、正方形、长方形和/或x形。

9、其中，所述磁性搅拌子的外周面包括靠近所述喷嘴的底面，所述腔内壁包括第二内壁，所述第二内壁包括相对所述底面向所述出料口延伸的区域，所述限位件包括第三限位部，所述第三限位部设置在所述第二内壁上，且沿所述第二内壁的周面设置，所述第三限位部靠近所述混料腔的中心轴的边缘形成的第二内接圆的直径，小于所述磁性搅拌子的横截面的外接圆的直径。

10、其中，所述限位件包括第四限位部，所述第四限位部设置在所述底面，所述第四限位部靠近所述喷嘴的出料口的一端包括收敛部，所述收敛部的边缘形成的最大外接圆的直径小于所述第二内接圆的直径，所述收敛部嵌入所述第三限位部围构形成的通道内。

11、其中，所述第三限位部包括多个凸起，多个所述凸起围绕所述混料腔的出口分布，且彼此间隔设置，多个所述凸起在所述第二内壁上的位置位于同一横截面，和/或，所述收敛部为锥形体，所述第一锥形体的尖端朝向所述喷嘴的出料口。

12、其中，所述限位件还包括支撑板，所述支撑板连接于所述混料腔的腔内壁，且位于所述磁性搅拌子朝向所述出料口的一侧，所述支撑板设有多个通孔，多个所述通孔沿所述支撑板的轴向方向上贯穿所述支撑板，且彼此间隔设置，所述通孔限制所述磁性搅拌子通过。

13、其中，所述限位件包括转轴，所述磁性搅拌子固定连接或可转动连接所述转轴。

14、其中，所述磁性搅拌子靠近所述加热机构的一端为锥形体，所述锥形体的尖端朝向所述加热机构。

15、其中，所述限位件可以为一个或多个凸起。

16、第二方面，本申请还提供一种3d打印机，包括机架、打印平台、控制机构和如上所述的3d打印头，所述打印平台和所述3d打印头均安装于所述机架，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。

17、第三方面，本申请还提供一种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打印机提供所述打印材料。

18、本申请所提供的3d打印头中，通过在混料腔内设置限位件，并使限位件设置在磁性搅拌子上和/或限位件设置在混料腔的腔内壁上，可以对磁性搅拌子在混料腔内的移动范围进行限定和约束，从而能够有效改善磁性搅拌子在混料过程中出现的公转和摆动现象，有助于提高3d打印头的混料均匀性，进而能够提升3d打印机的打印效果。

1.一种3d打印头，其特征在于，包括：挤出机构、加热机构、混料机构以及喷嘴；

2.根据权利要求1所述的3d打印头，其特征在于，所述限位件设置在所述磁性搅拌子的外周面。

3.根据权利要求2所述的3d打印头，其特征在于，所述磁性搅拌子的外周面包括靠近所述喷嘴的底面，所述腔内壁包括第一内壁，所述第一内壁包括相对所述底面向所述腔内壁靠近所述加热机构的一侧延伸的区域；所述限位件包括设置在所述第一内壁的第一限位部，所述第一限位部关于所述混料腔的中心轴对称。

4.根据权利要求3所述的3d打印头，其特征在于，所述第一限位部靠近所述磁性搅拌子的边缘形成的第一内接圆的直径，与所述磁性搅拌子的横截面的外接圆的直径的比值大于1且小于或等于1.2。

5.根据权利要求2所述的3d打印头，其特征在于，所述外周面包括所述磁性搅拌子的周侧面，所述限位件包括第二限位部，所述第二限位部设置在所述周侧面上，且关于所述磁性搅拌子的中心轴对称。

6.根据权利要求5所述的3d打印头，其特征在于，所述第二限位部远离所述磁性搅拌子的边缘形成的第二外接圆的直径，与所述混料腔的横截面的内接圆的直径的比值大于或等于0.8且小于1。

7.根据权利要求5或6所述的3d打印头，其特征在于，所述第二限位部与所述磁性搅拌子具有的横截面包括三角形、正方形、长方形和/或x形。

8.根据权利要求2所述的3d打印头，其特征在于，所述磁性搅拌子的外周面包括靠近所述喷嘴的底面，所述腔内壁包括第二内壁，所述第二内壁包括相对所述底面向所述出料口延伸的区域，所述限位件包括第三限位部，所述第三限位部设置在所述第二内壁上，且沿所述第二内壁的周面设置，所述第三限位部靠近所述混料腔的中心轴的边缘形成的第二内接圆的直径，小于所述磁性搅拌子的横截面的外接圆的直径。

9.根据权利要求8所述的3d打印头，其特征在于，所述限位件包括第四限位部，所述第四限位部设置在所述底面，所述第四限位部靠近所述喷嘴的出料口的一端包括收敛部，所述收敛部的边缘形成的最大外接圆的直径小于所述第二内接圆的直径，所述收敛部嵌入所述第三限位部围构形成的通道内。

10.根据权利要求9所述的3d打印头，其特征在于，所述第三限位部包括多个凸起，多个所述凸起围绕所述混料腔的出口分布，且彼此间隔设置，多个所述凸起在所述第二内壁上的位置位于同一横截面，和/或，所述收敛部为锥形体，所述锥形体的尖端朝向所述喷嘴的出料口。

11.根据权利要求1所述的3d打印头，其特征在于，所述限位件包括支撑板，所述支撑板连接于所述混料腔的腔内壁，且位于所述磁性搅拌子朝向所述出料口的一侧，所述支撑板设有多个通孔，多个所述通孔沿所述支撑板的轴向方向上贯穿所述支撑板，且彼此间隔设置，所述通孔限制所述磁性搅拌子通过。

12.根据权利要求1所述的3d打印头，其特征在于，所述限位件包括转轴，所述磁性搅拌子固定连接或可转动连接所述转轴。

13.根据权利要求1所述的3d打印头，其特征在于，所述磁性搅拌子靠近所述加热机构的一端为锥形体，所述锥形体的尖端朝向所述加热机构。

14.根据权利要求1所述的3d打印头，其特征在于，所述限位件包括一个或多个凸起。

15.一种3d打印机，其特征在于，包括机架、打印平台、控制机构和如权利要求1至14中任一项所述的3d打印头，所述打印平台和所述3d打印头均安装于所述机架，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。

16.一种3d打印系统，其特征在于，包括供料装置和如权利要求15所述的3d打印机，所述供料装置用于向所述3d打印机提供所述打印材料。