本實用新型涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種3D打印用打印頭，用以控制該3D打印用打印頭的一種控制系統(tǒng)，采用上述3D打印用打印頭的一種3D打印機(jī)。

背景技術(shù)：

3D打印，是根據(jù)所設(shè)計的3D模型，通過3D打印設(shè)備逐層增加材料來制造三維產(chǎn)品的技術(shù)。這種逐層堆積成形技術(shù)又被稱作增材制造。3D打印綜合了數(shù)字建模技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)等諸多領(lǐng)域的前沿技術(shù)，是快速成型技術(shù)的一種，被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命”的核心技術(shù)。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，3D打印不必事先制造模具，不必在制造過程中去除大量的材料，也不必通過復(fù)雜的鍛造工藝就可以得到最終產(chǎn)品，因此，在生產(chǎn)上可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、節(jié)約材料和節(jié)省能源。3D打印技術(shù)適合于新產(chǎn)品開發(fā)、快速單件及小批量零件制造、復(fù)雜形狀零件的制造、模具的設(shè)計與制造等，也適合于難加工材料的制造、外形設(shè)計檢查、裝配檢驗和快速反求工程等。因此，3D打印產(chǎn)業(yè)受到了國內(nèi)外越來越廣泛的關(guān)注，將成為下一個具有廣闊發(fā)展前景的朝陽產(chǎn)業(yè)。目前，3D打印已應(yīng)用于產(chǎn)品原型、模具制造、藝術(shù)創(chuàng)意產(chǎn)品、珠寶制作等領(lǐng)域，可替代這些領(lǐng)域所依賴的傳統(tǒng)精細(xì)加工工藝。除此之外，在生物工程與醫(yī)學(xué)、建筑、服裝等領(lǐng)域，3D打印技術(shù)的引入也為其開拓了更廣闊的發(fā)展空間。

然而，在大型工業(yè)級3D打印機(jī)進(jìn)行打印時，現(xiàn)有的打印頭不能適應(yīng)現(xiàn)有多種工業(yè)材料，如注塑材料，如果要使打印頭適應(yīng)多種材料則需要使用類注塑機(jī)的進(jìn)料機(jī)構(gòu)，但是注塑機(jī)的進(jìn)料機(jī)構(gòu)是非常笨重的，其自重非常大；而大型3D打印機(jī)的工作臺尺寸非常大，如果工作臺運動而打印頭不動，3D打印機(jī)的占地面積將增加4倍以上；體積也將增加若干倍，所以，大型3D打印機(jī)需要保持工作臺不動，而打印頭運動，此時，打印頭的自重就顯著影響打印頭的運動靈活 性、運動加速度，而且打印機(jī)為了支撐更重的打印頭而保持剛度保持精度，打印機(jī)也會變的非常笨重，故而就有降低打印頭自重的迫切需求；同時，打印頭的體積大也會極大的降低有效行程，特別是在高度方向有效行程的降低尤為明顯，因此打印頭的自重和體積都迫切需要輕量化、小型化，同時輕量化、小型化也進(jìn)一步降低了工業(yè)級3D打印機(jī)的制造成本?？傊?，要滿足適應(yīng)于現(xiàn)有工業(yè)材料，按照現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計的打印頭其長度較長、自重較大，使3D打印機(jī)體積龐大，能耗高，這些問題亟待解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種3D打印用多重回旋擠出機(jī)，具有長度小、能耗低、散熱面積減小、加熱效率高、輸出流量穩(wěn)定等優(yōu)點。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種3D打印用打印頭，包括：

機(jī)殼，所述機(jī)殼的一端設(shè)有驅(qū)動系統(tǒng)；

螺桿擠出系統(tǒng)，所述螺桿擠出系統(tǒng)設(shè)于所述機(jī)殼內(nèi)，所述螺桿擠出系統(tǒng)由分內(nèi)外嵌套的至少兩重螺桿構(gòu)成，其中，至少一個螺桿由所述驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動；

伸縮噴嘴閥，所述伸縮噴嘴閥設(shè)于所述螺桿擠出系統(tǒng)的下方，所述螺桿擠出系統(tǒng)擠出的物料經(jīng)過伸縮噴嘴閥流出。

優(yōu)選的，所述伸縮噴嘴閥包括：

安裝座，所述安裝座可拆卸的安裝于所述螺桿擠出系統(tǒng)的下方；所述安裝座下段內(nèi)沿軸向分布有一個或數(shù)個內(nèi)孔，所述安裝座的上端設(shè)有出料歧口，所述出料歧口分別與每一內(nèi)孔的上端相通，所述內(nèi)孔的下端為開口；

筒體，所述筒體可移動的安裝在每一所述安裝座的內(nèi)孔中，所述筒體從安裝座內(nèi)孔的開口端伸出，所述筒體的頂端設(shè)有筒體進(jìn)料口；所述筒體內(nèi)為一空心閥腔；

閥針，所述閥針穿過每一所述筒體的閥腔裝配在所述安裝座上；

噴嘴，所述噴嘴設(shè)于每一所述筒體伸出安裝座一端的端部，所述噴嘴尾部 設(shè)有噴嘴孔；

其中，所述閥針與所述閥腔的間隙形成出料通道，所述出料通道與出料歧口相通，所述噴嘴孔與出料通道相通。

優(yōu)選的，當(dāng)安裝座中設(shè)置多個內(nèi)孔時，則為多通道伸縮噴嘴閥。

優(yōu)選的，所述伸縮噴嘴閥還包括中空的風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)；

所述風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)從上到下依次風(fēng)嘴密封段、出風(fēng)段；所述噴嘴從上到下依次分為與所述風(fēng)嘴密封段配合的噴嘴密封段和噴嘴凸起段；所述風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)環(huán)繞安裝于噴嘴外側(cè)，所述風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)上設(shè)有用以向風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)供風(fēng)的進(jìn)風(fēng)通道。

優(yōu)選的，所述進(jìn)風(fēng)通道設(shè)于所述風(fēng)嘴密封段的上段側(cè)面或頂部，當(dāng)噴嘴向上移動至所述風(fēng)嘴密封段與所述噴嘴密封段滑動配合密封處時，所述進(jìn)風(fēng)通道無法向出風(fēng)段出風(fēng)，當(dāng)噴嘴向下移動至所述風(fēng)嘴密封段與所述噴嘴密封段脫離配合時，所述風(fēng)嘴密封段與所述噴嘴密封段相互脫離用以形成通風(fēng)空間，所述進(jìn)風(fēng)通道經(jīng)過此通風(fēng)空間向出風(fēng)段出風(fēng)。

優(yōu)選的，所述噴嘴凸起段的橫向?qū)挾刃∮谒鲲L(fēng)嘴結(jié)構(gòu)出風(fēng)段的開口寬度用以形成出風(fēng)間隙。

優(yōu)選的，所述噴嘴凸起段呈錐形或半球形。

優(yōu)選的，所述風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)從上到下依次分為風(fēng)嘴避空段、風(fēng)嘴密封段、出風(fēng)段；

所述噴嘴從上到下依次分為噴嘴避空段、與所述風(fēng)嘴密封段配合的噴嘴密封段、噴嘴凸起段；

其中，所述噴嘴避空段與所述風(fēng)嘴避空段之間形成有通風(fēng)空間。

優(yōu)選的，所述噴嘴避空段與所述風(fēng)嘴避空段之間部分接觸局部避空，其接觸部分用以起導(dǎo)向作用、局部避空部分起通風(fēng)作用。

優(yōu)選的，所述風(fēng)嘴避空段的內(nèi)輪廓為圓柱面，所述噴嘴避空段的外輪廓為繞軸向間隔設(shè)置的弧形面，圓柱面與弧形面相切形成接觸面，在兩個相鄰的接觸面之間為非接觸面，非接觸面與風(fēng)嘴避空段內(nèi)輪廓之間形成出風(fēng)空間。

優(yōu)選的，所述風(fēng)嘴避空段的內(nèi)輪廓為圓柱面，所述噴嘴避空段的外輪廓具 有繞軸向間隔設(shè)置的若干側(cè)棱，圓柱面與側(cè)棱線接觸，所述噴嘴避空段與風(fēng)嘴避空段之間還形成出風(fēng)空間。

優(yōu)選的，所述風(fēng)嘴避空段的內(nèi)輪廓為圓柱面，所述噴嘴避空段的外輪廓具有繞軸心螺旋設(shè)置、并沿圓周方向間隔排列的螺旋風(fēng)槽。

優(yōu)選的，所述噴嘴密封段與噴嘴凸起段之間的外輪廓上還設(shè)有一便于使用標(biāo)準(zhǔn)扳手?jǐn)Q緊所述噴嘴的棱臺。

優(yōu)選的，所述螺桿擠出系統(tǒng)由外至內(nèi)依次包括有一級螺桿、二級螺桿、三級螺桿；所述一級螺桿、二級螺桿、三級螺桿內(nèi)分別設(shè)有空腔；所述一級螺桿的螺旋角小于二級螺桿的螺旋角，所述二級螺桿的螺旋角小于三級螺桿的螺旋角；

所述機(jī)殼與一級螺桿之間形成一級熱流道，所述二級螺桿與一級螺桿之間形成二級熱流道，所述三級螺桿與所述二級螺桿之間形成三級熱流道；所述三級熱流道與所述第一進(jìn)料口相導(dǎo)通；所述一級熱流道、二級熱流道、三級熱流道依次串聯(lián)相通形成連續(xù)通道；所述一級螺桿、二級螺桿、三級螺桿中的一個或者多個由驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)動。

優(yōu)選的，所述二級熱流道與三級熱流道的交匯處上設(shè)有用于排放材料產(chǎn)生氣體的微孔。

優(yōu)選的，所述三級熱流道是螺桿擠出系統(tǒng)的一部分，并延伸到出料歧口處，三級熱流道是從螺桿擠出系統(tǒng)出料的出料段，三級熱流道是向伸縮噴嘴閥進(jìn)料的進(jìn)料段。

優(yōu)選的，所述物料在一級熱流道中的理論擠出量大于物料在二級熱流道中的理論基礎(chǔ)量，物料在二級熱流道中的理論擠出量大于物料在三級熱流道中的理論擠出量，其中，物料在三級熱流道中的理論擠出量處于物料額定的擠出量閾值范圍之內(nèi)。

優(yōu)選的，所述一級螺桿由驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動；所述二級螺桿與機(jī)殼固定連接。

優(yōu)選的，所述一級熱流道和\或二級熱流道和\或三級熱流道的截面積沿物料流動方向逐漸降低。

優(yōu)選的，所述三級螺桿的下方兩側(cè)還分別設(shè)有壓力傳感器和流量傳感器。

優(yōu)選的，所述機(jī)殼的一側(cè)設(shè)有原料進(jìn)料口，所述原料進(jìn)料口還與一供料系統(tǒng)相連，所述供料系統(tǒng)是氣動供料系統(tǒng)，所述氣動供料系統(tǒng)將顆粒狀或粉末狀的物料輸送到原料進(jìn)料口并順次通過一級熱流道、二級熱流道、三級熱流道、出料歧口、筒體進(jìn)料口、出料通道、噴嘴孔。

優(yōu)選的，所述驅(qū)動系統(tǒng)是減速電機(jī)；所述減速電機(jī)通過法蘭盤與一級螺桿可拆卸連接。

優(yōu)選的，所述筒體采用流體傳力方式在所述安裝座內(nèi)孔中做軸向方向運動；

所述內(nèi)孔上與筒體上段外周緣和下段外周緣相接觸處分別設(shè)有填制有滑動密封材料的上密封件和下密封件；所述筒體在所述上密封件與所述下密封件之間的中段還有一起活塞作用的筒體圓柱；所述筒體圓柱側(cè)壁上設(shè)有至少一個環(huán)形凹槽；所述環(huán)形凹槽內(nèi)填制有滑動密封材料，使所述筒體與安裝座密封連接；

所述筒體圓柱與上密封件之間有第一流體室，所述筒體圓柱與下密封件之間有第二流體室；

所述筒體的上段設(shè)有一限位通槽，所述限位通槽與閥針頂部側(cè)面的限位鍵滑動配合用以使筒體進(jìn)料口與出料歧口對齊。

優(yōu)選的，所述第一流體室通過第一流體通孔與第一流體閥相連；所述第二流體室通過第二流體通孔與第二流體閥相連。

優(yōu)選的，所述滑動密封材料為膨脹石墨。

優(yōu)選的，所述閥針的頭部或一側(cè)通過至少兩個定位螺栓固定于所述安裝座上。

優(yōu)選的，所述機(jī)殼和\或所述安裝座的外側(cè)設(shè)有電加熱裝置。

優(yōu)選的，所述筒體設(shè)置有四個，與所述筒體相配套的閥針也設(shè)置有四個。

優(yōu)選的，所述安裝座分段設(shè)置，相鄰的兩段之間固定連接。

本實用新型還提供一種控制系統(tǒng)，用以對3D打印用打印頭實現(xiàn)自動控制，其包括：

控制電路；

溫控系統(tǒng)，所述溫控系統(tǒng)與控制電路電連接；

壓力傳感器，所述壓力傳感器與控制電路電連接；

流量傳感器，所述流量傳感器與控制電路電連接；

驅(qū)動系統(tǒng)，所述驅(qū)動系統(tǒng)與控制電路電連接，

其中，所述溫控系統(tǒng)通過反饋調(diào)節(jié)控制物料的熔化狀態(tài)，所述壓力傳感器、流量傳感器監(jiān)測三級熱流道出口處熔融態(tài)物料的壓力、流量參數(shù)并回傳至控制電路，控制電路根據(jù)壓力、流量參數(shù)反饋調(diào)節(jié)驅(qū)動系統(tǒng)的動力輸出參數(shù)，使熔融態(tài)物料從噴嘴流出時的實際流量處于預(yù)設(shè)的流量閾值范圍內(nèi)；

還包括一噴嘴閥控制系統(tǒng)。

本實用新型還提供一種3D打印機(jī)，其包括機(jī)架，所述機(jī)架上設(shè)有至少一個如上述的3D打印用打印頭。該打印機(jī)采用了本實用新型的3D打印用打印頭，根據(jù)伸縮噴嘴閥的不同，3D打印用打印頭分為無風(fēng)嘴、有風(fēng)嘴兩種。此外，安裝座上還可設(shè)置一氣流通道、在內(nèi)孔內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置環(huán)形風(fēng)室，通過氣流通道向環(huán)形風(fēng)室通入壓力氣體，壓力氣體的壓力高于三級熱流道內(nèi)熔融態(tài)物料的壓力，從而達(dá)到氣密封的效果，根據(jù)是否具有單獨的氣密封性能將本實用新型的3D打印用打印頭分為無單獨氣密封、有單獨氣密封兩種。如為無單獨氣密封形式，則第一流體室、第二流體室內(nèi)通入氣體或液體時，也可以起到氣密封的作用。若將有無風(fēng)嘴、有無單獨氣密性相結(jié)合，則產(chǎn)生四種3D打印用打印頭，即無風(fēng)嘴且無單獨氣密封、無風(fēng)嘴且有單獨氣密封、有風(fēng)嘴且無單獨氣密封、有風(fēng)嘴且有單獨氣密封這四種形式，這四種形式的3D打印用打印頭都是本實用新型的實施例。此外，在螺旋擠出系統(tǒng)的機(jī)殼上還形成有進(jìn)料錐口，所述進(jìn)料錐口設(shè)于機(jī)殼上且靠近一級螺桿的進(jìn)料端，用以提升進(jìn)料速度，則可將3D打印用打印頭又可分為有進(jìn)料錐口、無進(jìn)料錐口兩種形式。此外，筒體的運動行程可用于調(diào)節(jié)伸縮噴嘴閥的流出打印物料的流量，從而3D打印用打印頭具有末端流量可調(diào)、末端流量不可調(diào)兩種。

優(yōu)選的，還包括驅(qū)動系統(tǒng)，所述驅(qū)動系統(tǒng)用以驅(qū)動所述3D打印用打印頭，使之準(zhǔn)確運動至三維空間內(nèi)任意一點。

本實用新型還提供一種打印方法，其包括采用如上述的3D打印用打印頭進(jìn)行增材制造的步驟。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型的打印頭采用多重螺旋擠出機(jī)、多通道伸縮噴嘴閥，使打印頭的自重降低、尺寸降低，增加了打印頭的運動靈活性；由于采用了螺旋擠出機(jī)構(gòu)，本實用新型的打印頭適應(yīng)現(xiàn)有的各種工業(yè)材料，如注塑材料，使本實用新型的大型3D打印機(jī)的適用場景、適用范圍更為廣闊；通過降低打印頭的自重，降低了驅(qū)動打印頭的動力機(jī)構(gòu)的工作負(fù)擔(dān)，降低了制造成本；通過降低打印頭的自重，進(jìn)一步提高了打印的加速度，也即提高了綜合打印速度；

2、本實用新型通過采用多通道伸縮噴嘴閥，采用大小口徑變化的多個噴嘴，小口徑噴嘴適用于高精度打印，大口徑噴嘴則提高打印速度；在不同的時刻采用不同口徑的噴嘴，將3D打印的速度與精度達(dá)到完美統(tǒng)一。

3、本實用新型的擠出機(jī)大幅度縮小了長度且直徑增加不多，使工業(yè)級3D打印機(jī)的尺寸可以進(jìn)一步縮小，本實用新型的擠出機(jī)相對于現(xiàn)有的擠出機(jī)還縮小了體積。

4、本實用新型通過設(shè)置多重螺桿，外層螺桿的直徑變大，在同樣的擠出量情況下導(dǎo)致外層螺桿的螺旋角可以變平緩，使流體材料在螺桿上的滑差變小，因此能產(chǎn)生更大的推進(jìn)力，使后級螺桿流道中的材料減少滑動，使后級螺桿的熱流道中的擠出量更接近于理論值，經(jīng)過多級逼近理論值最終實現(xiàn)材料的定壓定量穩(wěn)定輸出。一級螺桿的直徑大于二級螺桿，二級螺桿的直徑大于三級螺桿的直徑，一級螺桿的導(dǎo)程小于二級螺桿的導(dǎo)程，二級螺桿的導(dǎo)程小于三級螺桿的導(dǎo)程，一級螺桿的螺旋角平緩于二級螺桿的螺旋角，二級螺桿的螺旋角平緩于三級螺桿的螺旋角在前兩級螺桿的作用下，物料能保持與第三螺桿相匹配的速度前進(jìn)，這是單一一根螺桿難以做到的。

5、螺旋角越陡峭，物料(流體或者包含流體的多相物料)在擠出過程中越容易打滑，而一級螺桿的螺旋角很平緩，物料不容易打滑，所以雖然二級螺桿、三級螺桿在擠出過程中，物料容易打滑，但是由于一級螺桿在外部，物料無法 反方向運動，這就迫使物料單方向向前運動。如果是單一螺桿，雖然也可以實現(xiàn)多級變化，但是由于直徑很接近，在相同擠出量的情況下，螺旋角的變化范圍難以有較大的差別，即使使用不同的直徑直線排列(在直線方向上分段設(shè)置)也會導(dǎo)致散熱面積大、熱效率降低并且長度增加、體積變大，不利于3D打印機(jī)的輕量化和小型化，在大型打印機(jī)上由于工作臺非常巨大，一般都是打印頭移動，所增加的重量會影響打印頭的打印運動靈活性，從而降低打印速度，增加的重量也使打印機(jī)的運動支撐機(jī)構(gòu)的載荷變大，動態(tài)剛度降低，這些都不利于高效率、高精度打印。

6、本實用新型采用多重回旋擠出技術(shù)，3D打印用物料在連續(xù)的N字形的一級熱流道、二級熱流道、三級熱流道中經(jīng)過加熱熔化、由于流向反復(fù)改變，攪拌效果非常明顯，使物料中各組分混合更加均勻，特別是有些的微量的添加劑在這種高效的攪拌機(jī)制下，充分分散到材料的各部分，增加了最終固化材料的各向同性。

7、采用多重回旋技術(shù)在同樣的擠出量的情況下長度縮短、直徑略有變大，但總的體積和總的表面積減小，使散熱面積減小，因此能耗低。熱能利用率高，更加低碳、綠色、節(jié)能、環(huán)保；本實用新型還采用反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，進(jìn)一步提升了對輸出流量的控制精度。

8、本實用新型提供兩種打印頭，一種是無風(fēng)嘴的3D打印用打印頭，另一種是有風(fēng)嘴的3D打印用打印頭，采用風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)，采用風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)，則出風(fēng)均勻，在出料的同時還可以實現(xiàn)出風(fēng)，且環(huán)形出風(fēng)，非常適合3D打印頭位置時刻變動的工況，使氣流方向始終保持與剛擠出的物料相一致。當(dāng)使用多個噴嘴時，工作的噴嘴可以實現(xiàn)正常出風(fēng)，而不工作的噴嘴無法出風(fēng)，這就非常便于采用多個噴嘴進(jìn)行打印操作。而采用風(fēng)扇進(jìn)行風(fēng)冷散熱的工藝、設(shè)備，散熱精度低，噪音大，能耗高，且由于不能預(yù)判打印頭擠出物料的角度，出風(fēng)面難以連續(xù)跟蹤打印頭空間位置、角度的變化，導(dǎo)致氣流對物料產(chǎn)生不均一的壓力，容易導(dǎo)致產(chǎn)品變形或者剛擠出的物料的流動、變形，這就會影響打印的精度。本實用新型解決了這一疑難，且本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，不容易發(fā)生故障。

8、本實用新型采用氣動控制系統(tǒng)，可以靈活的控制多個噴嘴的開閉，提升3D打印的速度；噴嘴的口徑可以調(diào)節(jié)，用以控制3D打印的精度；本實用新型的伸縮噴嘴閥保溫效果好；噴嘴與閥針采用線接觸，避免噴嘴與閥針產(chǎn)生粘連，如此，避免了噴嘴與閥針的堵塞，穩(wěn)定性、可靠性更佳，如此更提高了3D打印機(jī)的無故障運行時間；本實用新型實現(xiàn)了多通道噴出3D打印所用的物料，多個通道可以并發(fā)的噴出3D打印用物料，如此，3D打印更佳高效、靈活；本實用新型的安裝座采用分段式設(shè)置，便于對膨脹石墨進(jìn)行安裝，采用膨脹石墨充當(dāng)滑動密封材料非?？煽浚炜s噴嘴閥是在高溫下工作，液體滑動密封材料難以在高溫下穩(wěn)定存在，采用膨脹石墨可以長久的實現(xiàn)密封，并且還具有潤滑性能。

9、本實用新型穩(wěn)定性好，可靠性佳，操作使用方便，設(shè)計新穎，實用性強(qiáng)，易于推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本實用新型一實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的部分示意圖；

圖3是圖1的另一部分第一實施例的示意圖；

圖4是圖1的另一部分第二實施例的示意圖；

圖5是圖4的局部示意圖；

圖6是圖4中噴嘴一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本實用新型的控制流程圖；

附圖標(biāo)記：

驅(qū)動系統(tǒng)110；螺桿擠出系統(tǒng)120；一級螺桿1201；二級螺桿1202；三級螺桿272；電加熱裝置130；噴嘴閥控制系統(tǒng)140；原料進(jìn)料口150；供料系統(tǒng)151；壓力傳感器161；流量傳感器162；控制電路170；機(jī)殼180；進(jìn)料錐口1801；

安裝座210；三級熱流道211；出料歧口2111；筒體220；上密封件2201；下密封件2202；筒體圓柱221；環(huán)形凹槽2211；閥針230；定位螺栓231；限位鍵232；出料通道240；筒體進(jìn)料口2401；限位通槽2402；第一流體室251； 第一流體通孔2511；第二流體室252；第二流體通孔2521；環(huán)形氣室253；壓力氣體通道2531；噴嘴260；棱臺2602；噴嘴避空段261；噴嘴密封段262；噴嘴凸起段263；噴嘴孔2631；進(jìn)風(fēng)通道264；風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)280；風(fēng)嘴避空段2801；風(fēng)嘴密封段2802；出風(fēng)段2803。

本實用新型目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

請參閱圖1，本實用新型提供一種3D打印用打印頭，包括機(jī)殼180、螺桿擠出系統(tǒng)120和伸縮噴嘴閥，其中，伸縮噴嘴閥根據(jù)有無風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)280分為兩 種，一種是無風(fēng)嘴伸縮噴嘴閥，另一種是有風(fēng)嘴伸縮噴嘴閥。所述機(jī)殼180的一端設(shè)有驅(qū)動系統(tǒng)110；所述螺桿擠出系統(tǒng)120設(shè)于所述機(jī)殼180內(nèi)，所述螺桿擠出系統(tǒng)120由分內(nèi)外嵌套的至少兩重螺桿構(gòu)成，其中，至少一個螺桿由所述驅(qū)動系統(tǒng)110驅(qū)動；所述伸縮噴嘴閥設(shè)于所述螺桿擠出系統(tǒng)120的下方并位于所述機(jī)殼180的下方，所述螺桿擠出系統(tǒng)120擠出的物料經(jīng)過伸縮噴嘴閥流出。所述螺桿擠出系統(tǒng)120將輸入的物料制成熔融的物料，并通過伸縮噴嘴閥可關(guān)閉的流出。伸縮噴嘴閥可設(shè)置成多通道的，如此，每一通道的輸出口徑不同，則可根據(jù)需要選用合適的口徑出料，用以實現(xiàn)打印精度與速度的平衡。

具體而言，請參閱圖2，所述螺桿擠出系統(tǒng)120由外至內(nèi)依次包括有一級螺桿1201、二級螺桿1202、三級螺桿272，即采用三重螺桿；所述一級螺桿1201、二級螺桿1202內(nèi)分別設(shè)有空腔(而三級螺桿272是否呈空腔結(jié)構(gòu)并不限定)；所述機(jī)殼180與一級螺桿1201之間形成一級熱流道，所述二級螺桿1202與一級螺桿1201之間形成二級熱流道，所述三級螺桿272與所述二級螺桿1202之間形成三級熱流道211；所述三級熱流道211與所述出料歧口2111相導(dǎo)通；所述一級熱流道、二級熱流道、三級熱流道211依次串聯(lián)相通形成連續(xù)的N字形通道；所述一級螺桿1201、二級螺桿1202、三級螺桿272中的一個或者多個由驅(qū)動系統(tǒng)110驅(qū)動轉(zhuǎn)動。其中，所述一級螺桿1201由驅(qū)動系統(tǒng)110驅(qū)動；所述二級螺桿1202與機(jī)殼180處于靜止?fàn)顟B(tài)。所述一級熱流道和\或二級熱流道和\或三級熱流道211的截面積沿物料流動方向逐漸降低。所述三級螺桿272的下方連接有伸縮噴嘴閥，所述噴嘴260系統(tǒng)與三級熱流道211處于導(dǎo)通狀態(tài)；所述噴嘴260系統(tǒng)的兩側(cè)還分別設(shè)有壓力傳感器161和流量傳感器162。所述機(jī)殼180的一側(cè)設(shè)有原料進(jìn)料口150，所述原料進(jìn)料口150還與一供料系統(tǒng)151相連，所述供料系統(tǒng)151是氣動供料系統(tǒng)151，所述氣動供料系統(tǒng)151將顆粒狀或粉末狀的物料輸送到原料進(jìn)料口150并順次通過一級熱流道、二級熱流道、三級熱流道211、噴嘴260系統(tǒng)。所述二級熱流道、三級熱流道的交匯處上還設(shè)有至少一個用以排放物料中氣體的微孔。所述機(jī)殼180的外側(cè)還設(shè)有加熱裝置。所述驅(qū)動系統(tǒng)110是減速電機(jī)；所述減速電機(jī)通過法蘭盤與一級螺桿1201可拆卸連 接。在機(jī)殼180上并靠近一級熱流道進(jìn)料端處形成有進(jìn)料錐口1801，用以提升進(jìn)料速度。此外，所述物料在一級熱流道中的理論擠出量大于物料在二級熱流道中的理論基礎(chǔ)量，物料在二級熱流道中的理論擠出量大于物料在三級熱流道211中的理論擠出量，其中，物料在三級熱流道211中的理論擠出量處于物料額定的擠出量閾值范圍之內(nèi)。要實現(xiàn)同樣的擠出量，一級螺桿1201比二級螺桿1202、三級螺桿272的螺旋角要平緩，從而物料在一級熱流道中不容易滑動，而物料在二級熱流道、三級熱流道中雖然容易滑動，但是，由于一級熱流道中的物料產(chǎn)生了封堵效果，避免物料反方向運動，這是采用單一一根螺桿無法實現(xiàn)的。

通過設(shè)置至少兩重螺桿，形成多重回旋擠出機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)在小空間范圍內(nèi)，延長物料輸送的長度，延長了加熱時間、攪拌時間，使物料加熱熔化、混勻更加徹底。且由于螺旋角分三級設(shè)置，有利于物料的穩(wěn)定輸送。在使用時，驅(qū)動系統(tǒng)110位于機(jī)殼180的上方。由于物料運送發(fā)生多次彎折，物料的攪拌效果更佳。本實用新型的一個實施例，所述一級螺桿1201、二級螺桿1202、三級螺桿272中的一個或者多個由驅(qū)動系統(tǒng)110驅(qū)動轉(zhuǎn)動。設(shè)置三重螺桿，這是本實用新型的優(yōu)選實施方式。

進(jìn)一步的拓展而言：驅(qū)動系統(tǒng)110還可以設(shè)置有多個，如設(shè)置驅(qū)動系統(tǒng)一、驅(qū)動系統(tǒng)二、驅(qū)動系統(tǒng)三，如此，每一驅(qū)動系統(tǒng)皆驅(qū)動一螺桿。或者，設(shè)置驅(qū)動系統(tǒng)一、驅(qū)動系統(tǒng)二，驅(qū)動系統(tǒng)一驅(qū)動一級螺桿，驅(qū)動系統(tǒng)二驅(qū)動三級螺桿，而二級螺桿處于固定狀態(tài)。此外，作為一種變劣的實施方式，驅(qū)動系統(tǒng)單獨驅(qū)動三級螺桿，如此，也可以保證本實用新型的實施。此外，需要指出的是，本實用新型還可以設(shè)置四重螺桿、五重螺桿、六重螺桿或者更多重螺桿，以此來進(jìn)一步的增強(qiáng)本實用新型的功能?？梢灶A(yù)見的是，通過進(jìn)一步增加螺桿的數(shù)量，可以進(jìn)一步降低擠出機(jī)的長度，但是，也伴隨著加工難度的增高。此外，若設(shè)置更多重螺桿則會出現(xiàn)擠出機(jī)的寬度增加等情況。

對無風(fēng)嘴伸縮噴嘴閥進(jìn)行描述：本伸縮噴嘴閥包括有安裝座210、筒體220、閥針230、噴嘴260，其中，所述安裝座210可拆卸的安裝于所述螺桿擠出系統(tǒng) 120的下方；所述安裝座210的上段設(shè)有三級熱流道211，所述三級熱流道211的末端設(shè)有出料歧口2111，所述安裝座210的下端內(nèi)沿軸向分布有一個或數(shù)個內(nèi)孔，所述出料歧口2111分別與每一內(nèi)孔的上端相通，所述內(nèi)孔的下端為朝向外界的開口；所述筒體220可移動的安裝在所述安裝座210的內(nèi)孔中，所述筒體220從安裝座210一端伸出，所述筒體220的頂端設(shè)有至少一筒體進(jìn)料口2401；所述筒體220內(nèi)設(shè)有閥腔；所述閥針230穿過所述筒體220的閥腔安裝在所述安裝座210上，所述閥針230與所述閥腔的間隙形成與所述筒體進(jìn)料口2401導(dǎo)通的出料通道240；所述噴嘴260設(shè)于所述筒體220的尾部，所述噴嘴260尾部設(shè)有噴嘴孔2631。更加詳細(xì)的描述：所述安裝座210的上、下段在與筒體220上段外周緣和下段外周緣相接觸處分別設(shè)有上密封件2201和下密封件2202，所述上密封件2201、下密封件2202為填制有膨脹石墨的槽。所述筒體220在所述上密封件2201與所述下密封件2202之間的中段還有一筒體圓柱221(具體制造的時候，所述筒體圓柱221為活塞)；所述筒體圓柱221側(cè)壁上設(shè)有至少一個環(huán)形凹槽2211；所述環(huán)形凹槽2211內(nèi)填制有滑動密封材料，使所述筒體220與安裝座210密封連接。所述滑動密封材料為固態(tài)滑動密封材料，如膨脹石墨。所述筒體圓柱221與上密封件2201之間有第一流體室251，所述筒體圓柱221與下密封件2202之間有第二流體室252；所述第一流體室251通過第一流體通孔2511與第一流體閥相連；所述第二流體室252通過第二流體通孔2521與第二流體閥相連。所述閥針230的頭部或一側(cè)通過至少一個(優(yōu)選為兩個)定位螺栓231固定于所述安裝座210上。所述筒體220的上段設(shè)有一限位通槽2402，所述限位通槽2402與閥針230頂部側(cè)面的限位鍵232滑動配合用以使筒體進(jìn)料口2401與出料歧口2111對齊。所述閥針230層倒L形。所述安裝座210的外側(cè)設(shè)有電加熱裝置130，用以實現(xiàn)保溫效果。所述安裝座210的上段包括有三級熱流道211；所述三級熱流道211內(nèi)還設(shè)有三級螺桿272；所述三級熱流道211的下末端與出料歧口2111、筒體進(jìn)料口2401、出料通道240、噴嘴孔2631順次導(dǎo)通。所述安裝座210分段設(shè)置，各段之間通過鎖緊螺栓固定連接。所述安裝座210與機(jī)殼180通過螺栓固定。

上述實施例描述了無風(fēng)嘴的3D打印用打印頭。而有風(fēng)嘴的3D打印用打印頭與無風(fēng)嘴的3D打印用打印頭相比，其區(qū)別在于：還包括設(shè)于安裝座210下方的中空的風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)280。其中，所述風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)280從上到下依次分為風(fēng)嘴避空段2801、風(fēng)嘴密封段2802、出風(fēng)段2803；所述打印噴嘴260尾部設(shè)有噴嘴孔2631，所述噴嘴260分為噴嘴避空段261、與所述風(fēng)嘴密封段2802配合的噴嘴密封段262和噴嘴凸起段263；所述風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)280環(huán)繞安裝于所述噴嘴260外側(cè)；所述風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)280上設(shè)有用以向風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)280供風(fēng)的進(jìn)風(fēng)通道264。其中，所述噴嘴避空段261與所述風(fēng)嘴避空段2801之間形成有通風(fēng)空間。此時，風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)280上可以設(shè)置一個或數(shù)個噴嘴260，若設(shè)置多個打印噴嘴260則這些噴嘴260間隔排列，如呈直線型或環(huán)形排列。噴嘴260在動力作用下進(jìn)行移動。當(dāng)風(fēng)嘴密封段2802、噴嘴密封段262處于不密封配合狀態(tài)時，進(jìn)風(fēng)通道264向出風(fēng)段2803供風(fēng)，出風(fēng)段2803呈筒狀，氣體從出風(fēng)段2803噴出并經(jīng)過打印噴嘴260，而作用到剛擠出的物料上。所述噴嘴260向下移動時，所述打印噴嘴260開始流出3D打印物料、且實現(xiàn)出風(fēng)，當(dāng)噴嘴260向上移動到所述風(fēng)嘴密封段2802與所述噴嘴密封段262滑動配合密封處時，所述噴嘴260立即停止流出3D打印物料、且立即停止出風(fēng)。由于采用機(jī)械力進(jìn)行剪斷，出料立即停止且出風(fēng)也立即停止。對進(jìn)風(fēng)通道264的設(shè)置位置進(jìn)一步限定：所述進(jìn)風(fēng)通道264設(shè)于所述風(fēng)嘴密封段2802的上段側(cè)面或頂部，當(dāng)3噴嘴260向上移動至所述風(fēng)嘴密封段2802與所述噴嘴密封段262滑動配合密封處時，所述進(jìn)風(fēng)通道264無法向出風(fēng)段2803出風(fēng)，當(dāng)噴嘴260向下移動至所述風(fēng)嘴密封段2802與所述噴嘴密封段262脫離配合時，所述風(fēng)嘴密封段2802與所述噴嘴密封段262相互脫離用以形成通風(fēng)空間，所述進(jìn)風(fēng)通道264經(jīng)過此通風(fēng)空間向出風(fēng)段2803出風(fēng)。

此外，所述噴嘴凸起段263的橫向?qū)挾刃∮谒鲲L(fēng)嘴結(jié)構(gòu)280出風(fēng)段2803的開口寬度用以形成出風(fēng)間隙(出風(fēng)空間)，如呈錐形或者半球形。此外，為了起到較好的導(dǎo)向作用，伸縮噴嘴避空段261與風(fēng)嘴避空段2801之間還需要局部可滑動接觸，在滑動時接觸部位起到導(dǎo)向作用，而非接觸部分形成出風(fēng)空間。為了進(jìn)一步提升出風(fēng)效果，在噴嘴避空段261的外輪廓表面設(shè)置多股螺旋槽， 用以形成螺旋風(fēng)，進(jìn)而提高降溫效果。作為一種最佳方案：所述風(fēng)嘴避空段2801的內(nèi)輪廓為圓柱面，所述噴嘴避空段261的外輪廓為繞軸向間隔設(shè)置的弧形面，此弧形面為一部分圓柱面且該弧形面的在橫截面方向上其曲線的曲率半徑可小于或等于所述風(fēng)嘴避空段2801的內(nèi)輪廓為圓柱面的曲率半徑，所述風(fēng)嘴避空段2801的內(nèi)輪廓圓柱面與所述噴嘴避空段261的外輪廓上的弧形面相切形成接觸面，在兩個相鄰的接觸面之間為非接觸面，非接觸面與風(fēng)嘴避空段2801內(nèi)輪廓之間形成出風(fēng)空間。

本實用新型的一個實施例，可設(shè)置四個、六個或更多個噴嘴260。

本實用新型的一個實施例，所述供料系統(tǒng)151所輸送的物料為熱塑性的固體材料，如金屬粉末、陶瓷顆粒、玻璃粉末、塑膠顆粒中的一種或多種。

本實用新型的一個實施例，所述筒體220采用氣動方式或液壓方式在所述安裝座210內(nèi)部做軸向方向運動。本實用新型優(yōu)選采用氣動方式。當(dāng)然也可以采用流動性粉末或者流動性顆粒進(jìn)行驅(qū)動。更為拓展而言，筒體220還可以采用電磁力或者機(jī)械力進(jìn)行驅(qū)動。

為了達(dá)到較好的氣密封效果：在內(nèi)孔內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有環(huán)形風(fēng)室253，所述環(huán)形風(fēng)室253環(huán)繞于所述筒體220的四周，所述環(huán)形風(fēng)室253與一壓力氣體通道2531相連，所述壓力氣體通道2531與外界導(dǎo)通。

本實用新型還提供一種控制系統(tǒng)，包括控制電路170；溫控系統(tǒng)，所述溫控系統(tǒng)與控制電路170電連接；壓力傳感器161，所述壓力傳感器161與控制電路170電連接；流量傳感器162，所述流量傳感器162與控制電路170電連接；驅(qū)動系統(tǒng)110，所述驅(qū)動系統(tǒng)110與控制電路170電連接，其中，所述溫控系統(tǒng)通過反饋調(diào)節(jié)控制物料的熔化狀態(tài)，所述壓力傳感器161、流量傳感器162監(jiān)測三級熱流道211出口處熔融態(tài)物料的壓力、流量參數(shù)并回傳至控制電路170，控制電路170根據(jù)壓力、流量參數(shù)反饋調(diào)節(jié)驅(qū)動系統(tǒng)110的動力輸出參數(shù)，使熔融態(tài)物料從噴嘴260流出時的實際流量處于預(yù)設(shè)的流量閾值范圍內(nèi)；還包括一噴嘴閥控制系統(tǒng)140。所述噴嘴閥控制系統(tǒng)140包括氣源，所述氣源在控制電路170的控制下向第二流體室252、第一流體室251通入氣體。還包括一壓力測量 裝置，所述壓力測量裝置用于測量所述第二流體室252、第一流體室251的氣體壓力；所述壓力測量裝置與控制電路170相連，所述控制電路170根據(jù)壓力測量裝置回傳的參數(shù)反饋控制第二流體室252、第一流體室251的壓力值，進(jìn)而實現(xiàn)筒體220、噴嘴260的頂起或收回狀態(tài)。還包括一信號觸發(fā)模塊，所述信號觸發(fā)模塊在3D打印程式的觸發(fā)下向控制電路170發(fā)送觸發(fā)信號；所述控制電路170根據(jù)觸發(fā)信號向氣源發(fā)送控制信號，具體控制第二通氣管的開啟或關(guān)閉。

作為本實用新型的一個實施例，本實施例同時實現(xiàn)了氣密封功能，避免物料從筒體220與內(nèi)孔之間的間隙流出，也實現(xiàn)了對筒體220運動狀態(tài)的控制，具有同時實現(xiàn)了上述兩種功能，具體方案如下：在任一時刻，為了實現(xiàn)氣密封，第一流體室251、第二流體室252中的一個需要通入壓力氣體，并保證壓力高于出料通道240內(nèi)熔融態(tài)物料的壓力；并且為了實現(xiàn)驅(qū)動效果，則控制兩個流體室內(nèi)的壓力差即可。

向第一流體室251內(nèi)通入氣體是最佳的方案，氣體通過內(nèi)孔與筒體220的間隙分布，氣體不會污染打印物料。而向第一流體室251、第二流體室252內(nèi)通入液體則可能造成物料污染向第一流體室251、第二流體室252內(nèi)通入流動性粉末則可能導(dǎo)致筒體220與安裝座210內(nèi)孔之間的間隙堵塞，而通入可流動性顆粒，通過控制顆粒的粒徑，則既可以起到傳力作用，又可以避免污染物料或者造成堵塞，然而，流動性顆粒不便于傳力，且不便于采用閥來切斷動力，所以，本本實用新型優(yōu)先采用氣體作為動力，采用氣動方式是最為優(yōu)選的方式。

當(dāng)然，本實用新型還有一實施例：向第一流體室251內(nèi)通入氣體，向第二流體室252內(nèi)通入液體或氣體或流動性顆粒、流動性粉末，第一流體室251內(nèi)的壓力始終高于出料通道240內(nèi)熔融態(tài)物料的壓力，由于第一流體室251更靠近桶體進(jìn)料口、限位通槽2402，第二流體室252內(nèi)的液體不容易(如液體金屬)等不容易進(jìn)入出料通道240內(nèi)。

對有風(fēng)嘴的3D打印頭而言，在噴嘴密封段與噴嘴凸起段之間的交匯處還設(shè)有棱臺2602，便于采用標(biāo)準(zhǔn)扳手進(jìn)行安裝、拆卸。

本實用新型還提供一種3D打印機(jī)，包括機(jī)架，所述機(jī)架上設(shè)有至少一個如 上述的3D打印用打印頭。還包括驅(qū)動系統(tǒng)110，所述驅(qū)動系統(tǒng)110用以驅(qū)動所述3D打印用打印頭，使之準(zhǔn)確運動至三維空間內(nèi)任意一點。

本實用新型還提供一種打印方法，包括采用如上述的3D打印用打印頭進(jìn)行增材制造的步驟。

本實用新型的工作原理：各種工業(yè)物料通過氣動進(jìn)料系統(tǒng)鼓入進(jìn)料口，物料被一級螺桿1201帶進(jìn)一級熱流道，物料在電加熱裝置130的加熱作用下逐漸熔化(物料在行進(jìn)至一級熱流道的末端之前熔化完畢)，物料在一級熱流道內(nèi)還受到擠壓；熔化后的物料進(jìn)入二級熱流道，熔融態(tài)物料繼續(xù)被加熱，若熔融態(tài)物料中尚有未被熔化的物料也能二級熱流道內(nèi)熔化；物料從二級熱流道流入三級熱流道211，并依次出料歧口2111分流而進(jìn)入多個筒體進(jìn)料口2401、出料通道240，最后從噴嘴孔2631噴出。當(dāng)需要精確打印產(chǎn)品的外輪廓時，控制開啟小口徑的噴嘴260，當(dāng)需要打印產(chǎn)品的內(nèi)部填充時，采用大口徑的噴嘴260，或者控制開啟多個噴嘴260同時打開，用以實現(xiàn)多通道并發(fā)出料，進(jìn)一步加快打印速度。本實用新型還可配備風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)280，使用風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)280可在剛打印出的物料周圍環(huán)形均勻出冷風(fēng)(或常溫風(fēng))，避免冷卻已經(jīng)冷卻到適當(dāng)程度的其他物料，而且可增強(qiáng)風(fēng)力，由于環(huán)形出風(fēng)，物料均勻受力，不會導(dǎo)致物料被吹離既定位置。在打印大型產(chǎn)品時，使用風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)280還可吹熱風(fēng)，吹出的環(huán)形熱風(fēng)也對打印頭將要達(dá)到的下一位點處的上一層已經(jīng)冷卻的物料進(jìn)行預(yù)熱，環(huán)形熱風(fēng)中的小部分熱量雖然會傳遞到剛噴出的打印材料上，但也僅僅是小部分，而且，還可通過降低從噴嘴孔2631流出的打印物料的溫度，通過環(huán)形熱風(fēng)的熱量補(bǔ)償，將物料的最終溫度維持到預(yù)設(shè)的范圍之內(nèi)，如此，吹環(huán)形熱風(fēng)非但沒有副作用，還有意想不到的效果。此外，打印頭流量的調(diào)節(jié)可通過調(diào)節(jié)減速電機(jī)間接調(diào)節(jié)擠出機(jī)的輸出強(qiáng)度、選擇不同口徑的噴嘴260、控制筒體220內(nèi)壁與閥針230下末端間距大小，還可調(diào)節(jié)氣動進(jìn)料系統(tǒng)的進(jìn)料速度進(jìn)而調(diào)節(jié)，采用不同層次的調(diào)節(jié)可以靈活的調(diào)節(jié)打印頭的輸出流量大小。通過在機(jī)殼180和安裝座210外部設(shè)置電加熱裝置130，用以對物料實現(xiàn)加熱融化、以及保溫，還可通過調(diào)節(jié)發(fā)熱量，用以達(dá)到充分的加熱熔化、保溫效果，用以適應(yīng)不同種類的 物料。物料在擠出機(jī)的熱流道中還會產(chǎn)生氣體，氣體可從二級熱流道與三級熱流道的交匯處的微孔處排出，隨之排出的微量物料又被一級螺桿1201帶回擠出機(jī)，避免物料流失。處于工作狀態(tài)的噴嘴260的高度低于其它不工作的噴嘴260，避免其它不工作的噴嘴260對打印產(chǎn)品造成干涉影響。本實用新型的氣動進(jìn)料系統(tǒng)還具有將物料烘干、預(yù)熱的功能，如此，氣動進(jìn)料系統(tǒng)中設(shè)置有烘干裝置或預(yù)熱裝置，避免濕態(tài)的物料無法被風(fēng)力鼓入到擠出機(jī)內(nèi)部。

由于螺旋角三級變化，物料難以反方向運動，物料擠出效率高，輸出流量穩(wěn)定可靠。當(dāng)筒體220上第二流體室252的氣壓低于所述第一流體室251的氣壓值，此時，筒體220在第一流體室251的推力下頂出，出料通道240打開，物料從噴嘴孔2631噴出；當(dāng)筒體220上的第二流體室252、第一流體室251均通入氣體，且第二流體室252的氣壓高于第一流體室251的壓力時，所述筒體220在第二流體室252的推力下收回，出料通道240關(guān)閉，物料不能從噴嘴孔2631流出(噴出)。本實用新型優(yōu)選采用四個噴嘴260，每一噴嘴260的口徑可以根據(jù)需要設(shè)置(一般情況下，四個噴嘴260的口徑系列變化，如等差變化、等比變化)，當(dāng)需要某一口徑的噴嘴260輸出物料時，可以通過控制氣源進(jìn)而控制某一筒體220的運行狀態(tài)，進(jìn)而控制某一筒體220的開閉，當(dāng)然，本實用新型還支持多個通道并發(fā)出料，用以實現(xiàn)更高的功能。

對有風(fēng)嘴的3D打印頭而言，與無風(fēng)嘴的不同之處在于：熱態(tài)物料經(jīng)過噴嘴孔2631噴出后或噴出時，噴嘴260的外周緣噴出環(huán)形氣流，用以對剛擠出的熱態(tài)物料進(jìn)行快速冷卻，氣流區(qū)域為略大于噴嘴260的環(huán)形區(qū)域，氣流與打印材料的接觸面積遠(yuǎn)小于直接采用風(fēng)扇或者風(fēng)機(jī)進(jìn)行散熱的接觸面積；當(dāng)需要加熱時，噴嘴260的外周緣噴出熱態(tài)氣流，用以實現(xiàn)加熱，提高待擠出熱態(tài)物料與已打印部分的粘合效果。伸縮噴嘴閥開啟時，才能出風(fēng)；若伸縮噴嘴閥關(guān)閉，則不能出風(fēng)；當(dāng)打印頭具有多個打印嘴時，正在出料的噴嘴260才能同時出風(fēng)，用以實現(xiàn)出風(fēng)、出料的同步進(jìn)行，當(dāng)需要冷卻時，則吹出冷風(fēng)或者常溫下的氣流，用以將剛擠出的物料快速冷卻，對它部分則不會造成冷卻，其他部分不再一一贅述。

對于有風(fēng)嘴的3D打印頭，風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)280內(nèi)部還設(shè)有一多通閥結(jié)構(gòu)用以將氣體分流。由于在制造的時候，安裝座210采用疊片的形式，而風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)280可拆卸的安裝在安裝座210的底部。此時，無風(fēng)嘴3D打印頭與有風(fēng)嘴3D打印頭區(qū)別在于風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)280，可以根據(jù)具體的需要決定是否增加風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)280，若采用無風(fēng)嘴的3D打印打印頭，則需要配合風(fēng)機(jī)或者風(fēng)扇進(jìn)行風(fēng)冷。

綜上所述，采用伸縮噴嘴閥，噴嘴260口徑可切換，打印精細(xì)的外輪廓時，切換到小口徑噴嘴260，當(dāng)打印沒有精度要求的內(nèi)部填充時，則使用遠(yuǎn)大于小口徑噴嘴260的大口徑噴嘴260，使打印速度提升數(shù)倍。當(dāng)打印進(jìn)行到空白區(qū)時，打印材料會從噴嘴孔2631的末端由閥針230和噴嘴260之間的機(jī)械力剪斷材料，并保持了內(nèi)部的壓力不至于因材料泄漏而變動，走過空白區(qū)重新打印時，不需要重建壓力使打印更加穩(wěn)定。當(dāng)兩種以上材料在同一打印機(jī)上打印時或者使用兩種口徑不同的噴嘴260時，不使用的噴嘴260在關(guān)斷的過程中，自動的離開了正在打印的平面，不會對已經(jīng)打印的平面有任何的劃傷。本實用新型采用流體傳力控制，流體可以是氣體、液體、液態(tài)金屬、可流動的粉末、可流動的顆粒等，其流體閥遠(yuǎn)離打印的高溫區(qū)可以遠(yuǎn)程的控制多個噴嘴260的開閉。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。