欧特克公司披露其多材料FDM 3D打印技术专利

上周，欧特克公司发布了一个非常有趣的的创新专利，详细介绍了多颜色、多喷嘴的FDM/FFF 3D打印方法。欧特克这个专利是在去年9月份申请的，名为“材料分配系统（Material Dispensing System）”，它全面覆盖了多个方法、技术。

首先是用在一台FDM/FFF机器上的单个热端混合多种线材，最多可达到7种不同的线材。您可能会认为这样的工艺会很昂贵，或者会使机器变得巨慢无比，因为要用7部不同的电机将线材一根一根地送进去，而且7部电机加在一起也是一个很重的重量，有可能影响打印头的移动。但是欧特克想出了多种方法来克服这些问题。

第一种方法是把每部电机都固定在3D打印机的框架上，然后将线材送到单个热端那里混合。不过这种方法只解决了电机的重量问题，仍然需要用不同的马达将线材分送输入。第二种方法就相当巧妙，他们发明了一种新装置P1，利用打印机的自然运动来改变在挤出机中的线材，只需要用一部电机，就能将7根线材输送到热端。（见下图）

他们在论文中描述了这种切换选定线材的方法：

“当选择臂3016被侧向推时，它会导致棘轮臂3020推动和旋转选择器环3032。当选择器环3032转动时，凸轮臂3026和滚轮3042也随之转动。辊3042滚动当前啮合的伞齿轮3028，导致后者与传动齿轮3046脱离，辊3042然后滚动到下一个伞齿轮3028上，导致它被径向向内推动，从而与传递齿轮3046啮合。因此，当马达3006转动时就会导致相关联的线材3036被驱动。当选择器臂3016上的力消失后，它会被弹簧3024弹回到其标称位置，棘轮臂3020也相应地向后移动滑过倾斜齿3034。该选择动作可以在同一方向上无限期重复，不需要进行反向动作来选择任何特定的线材。”

用这种方法，也可以改变喷嘴的不同尺寸，让用户可以在一个打印项目内随时打印更厚或更薄的层。为了做到这一点，发明人详细介绍了一个喷嘴系统，如下图所示，它会挤出混合线材（显示为2006），或在通过各种尺寸的喷嘴（显示为2016、2018和2020）挤出单色线材。例如，用户可以通过喷嘴（2006）打印一种彩色混合物，然后当他需要打印较厚的填充材料而且无需限定任何颜色时，就可以将3D打印机切换到较大的喷嘴（2016），以更快的速率打印填充。随后，如果在同一项目中需要以特定颜色3D打印一个很薄的层时，打印机又会将其切换到喷嘴（2020）。这个系统如下图所示：

本发明还描述了其它几种将多股线材送入单个热端的方法，都可以用在不同的FDM机器中。下图仅仅是其中一种方法，它实际是将6个电机与一个热端绑在了一起。

欧特克公司在这次专利申请中还提到了一种层叠可选择的多材料驱动系统，该系统会通过导管到将每根线材供给独立分配的喷嘴上。这种机制的描述如下： 

“该系统通过向上推动一个推杆对应的选择器臂来实现线材的选择。扇区臂移动其它部件来改变即要送入的线材。选择器臂只会向同一个方向上推，而且可以推送任意次数，在一个方向和可被推任意次数为依次循环索引通过所有长丝“。

尽管在他们的示意图中只显示了六种不同的线材，但该专利申请指出，在理论上，不管多少种线材都可以被系统管理并由单个马达驱动。

显然，在过去两年里，欧特克已经花时间搞清楚了如何改进当前的FDM技术，从而使其能够实现更多细节、更为复杂的打印。有趣的是，这些专利的申请时间是9个月前，也就是说欧特克公司还在开发Ember SLA 3D打印机的时候就已经申请了这些专利。