CN103963302B - 一种蜡材料3d打印机机头 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种蜡材料3D打印机机头，解决了现有技术中蜡材料无法顺畅挤出的缺陷。其包括挤出部、通风部、加热部和出线部；出线部包括固定座和接线排，接线排设于固定座后端；挤出部、通风部、加热部均安装在固定座上。本发明步进电机采用57步进电机，加大了电机扭力，保证挤出部有足够的推力挤出3mm线径的蜡材料；弹簧片的设置，用于压紧蜡材料，提供足够的压力保证蜡材料能顺畅的挤出；橡胶材料制作的主动滚轮代替铜质齿轮，保证蜡材料不受磨损，防止齿轮带动时刮坏蜡材料；喷嘴采用0.8/1.0/1.2mm的孔径，防止蜡材料在加热部过度熔融，保证出丝更顺畅。

Description

一种蜡材料3D打印机机头

技术领域

本发明涉及打印机领域，特别涉及一种蜡材料3D打印机机头。

背景技术

三维打印(3D printing)，即快速成形技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用(比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件)已经有使用这种技术打印而成的零部件。

现有的3D打印机，其机头由电机、轴流风扇、传动齿轮、喷头等组成，且其存在如下缺点：电机扭力不够，无法挤出蜡材料；齿轮及导线轮会磨损蜡材料，导致无法出料；喷头孔径过小无法顺畅挤出蜡材料。

故综上所述，有必要研发一种蜡材料3D打印机机头来弥补上述缺陷。

发明内容

本发明提出一种蜡材料3D打印机机头，解决了现有技术中蜡材料无法顺畅挤出的缺陷。本发明结构简单，操作方便，出丝顺畅，其蜡材料在挤出的过程中不受磨损，不易断裂，能很好的被挤出。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种蜡材料3D打印机机头，其包括挤出部、通风部、加热部和出线部；所述出线部包括固定座和接线排，所述接线排设于所述固定座后端；所述挤出部、所述通风部、所述加热部均安装在所述固定座上；所述挤出部包括固定块、主动滚轮、滚轮、轴承、弹簧片和步进电机；所述固定块包括相互固定的左固定块和右固定块；所述步进电机与所述左固定块固定；所述主动滚轮安装在所述步进电机的旋转轴上，同时卡在所述固定块中间；所述滚轮连接在所述主动滚轮的正前方；所述轴承安装在所述固定块上；所述弹簧片装于所述轴承的正前方，且所述弹簧片锁扣于所述固定块的前端；所述加热部包括隔热装置、內垫圈、衔接块、加热棒、热电偶、喷头座和喷头；所述隔热装置包括隔热块和隔热套管；所述衔接块安放在所述隔热块上，且所述衔接块与所述固定座固定；所述喷头安装在所述喷头座一端上；所述喷头座另一端安装所述隔热块；所述內垫圈设于所述隔热套管内；所述热电偶、所述加热棒均安装在所述喷头座内；所述隔热套管分别通过所述固定座、所述衔接块、所述隔热块、所述喷头座后与所述喷头连接；所述通风部包括轴流风扇和导风块；所述轴流风扇固定在所述右固定块右侧，所述导风块安装在所述衔接块上，且所述导风块底部与所述隔热块相接。

进一步，所述隔热套管同时贯穿于所述喷头座和所述隔热块内。

进一步，所述左固定块中间设有第一半圆槽，所述右固定块中间设有第二半圆槽，且所述第二半圆槽与所述第一半圆槽连通。

进一步，所述轴承包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承固定在所述左固定块上，所述第二轴承固定在所述右固定块上。

进一步，所述左固定块上设有第一圆形通孔，所述右固定块上设有第二圆形通孔，且所述第一圆形通孔与所述第二圆形通孔连通，且所述第一圆形通孔、所述第二圆形通孔均连通至所述步进电机。

进一步，所述喷头上设有阶梯道口，所述隔热套管卡在所述阶梯道口上。

进一步，所述隔热套管外围设有密封圈，所述內垫圈设于所述密封圈下方。

进一步，所述喷头设有喷嘴，所述喷嘴的孔径为0.8毫米，或1.0毫米，或1.2毫米。

进一步，所述喷头为可更换式铜制喷头。

进一步，所述主动滚轮、所述滚轮与所述轴承均为橡胶材料制成。

本发明步进电机采用57步进电机，加大了电机扭力，保证挤出部有足够的推力挤出3mm线径的蜡材料；弹簧片的设置，用于压紧蜡材料，提供足够的压力保证蜡材料能顺畅的挤出；橡胶材料制作的主动滚轮代替铜质齿轮，保证蜡材料不受磨损，防止齿轮带动时刮坏蜡材料；喷嘴采用0.8/1.0/1.2mm的孔径，防止蜡材料在加热部过度熔融，保证出丝更顺畅。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明蜡材料3D打印机机头的结构示意图；

图2是图1的主视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是图2的B-B剖视图；

图5是图2的C-C剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-5，一种蜡材料3D打印机机头1，其包括挤出部(未图示)、通风部(未图示)、加热部(未图示)和出线部(未图示)；所述出线部包括固定座5和接线排(未图示)，所述接线排设于所述固定座5后端；所述挤出部、所述通风部、所述加热部均安装在所述固定座5上；所述挤出部包括固定块21、主动滚轮22、滚轮23、轴承24、弹簧片25和步进电机26；所述固定块21包括相互固定的左固定块211和右固定块212；所述步进电机26与所述左固定块211固定；所述主动滚轮22安装在所述步进电机26的旋转轴上，同时卡在所述固定块21中间；所述滚轮23连接在所述主动滚轮22的正前方；所述轴承24安装在所述固定块21上；所述弹簧片25装于所述轴承24的正前方，且所述弹簧片25锁扣于所述固定块21的前端；所述加热部包括隔热装置41、內垫圈42、衔接块43、加热棒44、热电偶45、喷头座46和喷头47；所述隔热装置41包括隔热块411和隔热套管412；所述衔接块43安放在所述隔热块411上，且所述衔接块43与所述固定座5固定；所述喷头47安装在所述喷头座46一端上；所述喷头座46另一端安装所述隔热块411；所述內垫圈42设于所述隔热套管412内；所述热电偶45、所述加热棒44均安装在所述喷头座46内；所述隔热套管412分别通过所述固定座5、所述衔接块43、所述隔热块411、所述喷头座46后与所述喷头47连接；所述通风部包括轴流风扇31和导风块32；所述轴流风扇31固定在所述右固定块212右侧，所述导风块32安装在所述衔接块43上，且所述导风块32底部与所述隔热块411相接；所述固定座5安装在所述导风块32上，且所述导风块32卡在所述固定座5与所述衔接块43中间。

本发明步进电机采用57步进电机，加大了电机扭力，保证挤出部有足够的推力挤出3mm线径的蜡材料。弹簧片的设置，用于压紧蜡材料，提供足够的压力保证蜡材料能顺畅的挤出；本发明弹簧片的数量本领域技术人员可以根据需要进行选择。固定座正好位于本发明的中部，该固定座将本发明固定在打印机机架上，保证稳定移动。轴流风扇将风通过左固定块、右固定块到达步进电机，并对步进电机进行冷却；同时轴流风扇将风通过导风块，对喷头进行散热，防止喷头过热造成蜡材料堵在喷嘴中，防止堵料。所述喷头为可更换式铜制喷头其使得喷头易拆除、不易漏料且更耐磨损。

本发明加热棒用于加热喷头座，热电偶用于温度的检测，当喷头座的温度到达指定温度时，加热棒将保持恒温加热，此时喷头座上的温度传到喷嘴，喷嘴温度与喷头座温度持平，达到蜡材料熔融点，在挤出部的推动下，蜡材料呈半流体状态从喷嘴中流出，在轴流风扇的散热下，蜡材料快速冷却成固体状态，保证良好出丝效果。

进一步，所述隔热套管412同时贯穿于所述喷头座46和所述隔热块43内。

进一步，所述左固定块211中间设有第一半圆槽(未图示)，所述右固定块212中间设有第二半圆槽(未图示)，且所述第二半圆槽与所述第一半圆槽连通。

进一步，所述轴承24包括第一轴承241和第二轴承242，所述第一轴承241固定在所述左固定块211上，所述第二轴承242固定在所述右固定块212上。

进一步，所述左固定块211上设有第一圆形通孔(未图示)，所述右固定块212上设有第二圆形通孔(未图示)，且所述第一圆形通孔与所述第二圆形通孔连通，且所述第一圆形通孔、所述第二圆形通孔均连通至所述步进电机。第一圆形通孔和第二圆形通孔的设置，用于将轴流风扇吹出来的风导入至步进电机，方便对步进电机进行冷却。

进一步，所述喷头47上设有阶梯道口(未图示)，所述隔热套管412卡在所述阶梯道口上。

进一步，所述隔热套管412外围设有密封圈(未图示)，所述內垫圈42设于所述密封圈下方。

进一步，所述喷头47设有喷嘴(未图示)，所述喷嘴的孔径为0.8毫米，或1.0毫米，或1.2毫米。喷嘴采用0.8/1.0/1.2mm的孔径，防止蜡材料在加热部过度熔融，保证出丝顺畅。

进一步，所述喷头47为可更换式铜制喷头。可更换式铜质喷头的使用，使喷头易拆除、不易漏料且更耐磨损。

进一步，所述主动滚轮22、所述滚轮23与所述轴承24均为橡胶材料制成。采用橡胶材料制作的主动滚轮、滚轮与轴承，保证蜡材料不受磨损，防止齿轮带动时刮坏蜡材、卡料与断料；同时依靠橡胶的软特性与弹簧片的使用，增加蜡材料的预压，保证蜡材料的稳定挤出。

本发明工作时，步进电机送电后，步进电机带动电机轴上的主动滚轮旋转；第一半圆槽和第二半圆槽组合在一起作为蜡材料挤出的通道，主动滚轮带动打印线材向下挤出，同时在滚轮的带动下，辅助蜡材料向下挤出，使挤料更顺畅。打印线材在经过左固定块、右固定块后通向隔热套管，通过隔热套管密封圈以下内置的内垫圈后通向喷头，其中隔热套管通过固定座、衔接块、隔热块、喷头座后与喷头连接，最后隔热套管卡在喷头上的阶梯道口上。

本发明蜡材料3D打印机机头的具体工作过程为：将轴流风扇开启，轴流风扇上的叶片旋转；将加热棒温度设置为60-80℃，热电偶检测到该温度值后，喷头座与喷头温度保持在该温度值上；同时给步进电机送入脉冲，步进电机旋转轴带动主动滚轮旋转；将蜡材料送入左右固定块圆形槽内，在主动滚轮的带动和滚轮辅助下，蜡材料被推下，由于主动滚轮与滚轮均采用包胶轮，蜡材料在挤出的过程中不受磨损，不易断裂，能很好的被挤出；由于包胶轮橡胶的软特性，在蜡材料向下挤出的过程中，用弹簧片将蜡材料挤压在主动滚轮与滚轮中，预压的增加避免了蜡材料的跑位；当蜡材料经过隔热套管进入喷头时，由于喷头的高温，蜡材料被熔化，从喷头的喷嘴中流出，此时由于轴流风扇的作用，在喷嘴部分的熔融蜡材料被立刻冷却，形成均匀线径的流畅的细丝。在打印过程中，打印机受切片代码的控制，喷头中流出的熔融蜡材料会立刻冷却在打印平台表面，通过X/Y轴的移动最后形成一层蜡材料的薄面，每完成一层薄面的打印，打印机头下降一个高度，继续完成下一个薄面的打印，直到完成整个打印模型。

本发明另一种实施方式为：主动滚轮与滚轮均采用硅胶包胶，因硅胶有无毒无味、化学性质稳定的特点，故可保证在挤出耗材过程中，不对蜡材料本身造成任何影响；且本发明可用纯天然的食品级蜡材料为打印材料，保证打印出来的模型，无任何异味，消除健康顾虑。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蜡材料3D打印机机头，其特征在于，其包括挤出部、通风部、加热部和出线部；所述出线部包括固定座和接线排，所述接线排设于所述固定座后端；所述挤出部、所述通风部、所述加热部均安装在所述固定座上；

所述挤出部包括固定块、主动滚轮、滚轮、轴承、弹簧片和步进电机；所述固定块包括相互固定的左固定块和右固定块；所述步进电机与所述左固定块固定；所述主动滚轮安装在所述步进电机的旋转轴上，同时卡在所述固定块中间；所述滚轮连接在所述主动滚轮的正前方；所述轴承安装在所述固定块上；所述弹簧片装于所述轴承的正前方，且所述弹簧片锁扣于所述固定块的前端；

所述加热部包括隔热装置、內垫圈、衔接块、加热棒、热电偶、喷头座和喷头；所述隔热装置包括隔热块和隔热套管；所述衔接块安放在所述隔热块上，且所述衔接块与所述固定座固定；所述喷头安装在所述喷头座一端上；所述喷头座另一端安装所述隔热块；所述內垫圈设于所述隔热套管内；所述热电偶、所述加热棒均安装在所述喷头座内；所述隔热套管分别通过所述固定座、所述衔接块、所述隔热块、所述喷头座后与所述喷头连接；

所述通风部包括轴流风扇和导风块；所述轴流风扇固定在所述右固定块右侧，所述导风块安装在所述衔接块上，且所述导风块底部与所述隔热块相接。

2.如权利要求1所述的蜡材料3D打印机机头，其特征在于，所述隔热套管同时贯穿于所述喷头座和所述隔热块内。

3.如权利要求2所述的蜡材料3D打印机机头，其特征在于，所述左固定块中间设有第一半圆槽，所述右固定块中间设有第二半圆槽，且所述第二半圆槽与所述第一半圆槽连通。

4.如权利要求3所述的蜡材料3D打印机机头，其特征在于，所述轴承包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承固定在所述左固定块上，所述第二轴承固定在所述右固定块上。

5.如权利要求4所述的蜡材料3D打印机机头，其特征在于，所述左固定块上设有第一圆形通孔，所述右固定块上设有第二圆形通孔，且所述第一圆形通孔与所述第二圆形通孔连通，且所述第一圆形通孔、所述第二圆形通孔均连通至所述步进电机。

6.如权利要求5所述的蜡材料3D打印机机头，其特征在于，所述喷头上设有阶梯道口，所述隔热套管卡在所述阶梯道口上。

7.如权利要求6所述的蜡材料3D打印机机头，其特征在于，所述隔热套管外围设有密封圈，所述內垫圈设于所述密封圈下方。

8.如权利要求7所述的蜡材料3D打印机机头，其特征在于，所述喷头设有喷嘴，所述喷嘴的孔径为0.8毫米，或1.0毫米，或1.2毫米。

9.如权利要求8所述的蜡材料3D打印机机头，其特征在于，所述喷头为可更换式铜制喷头。

10.如权利要求9所述的蜡材料3D打印机机头，其特征在于，所述主动滚轮、所述滚轮与所述轴承均为橡胶材料制成。