CN105459402A - 打印头及三维打印机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于三维打印机的打印头，包括加热块，与加热块固定连接的喉管及喷嘴，还包括与喉管共轴线设置地位于喉管内的铁氟龙管，喷嘴的熔管在靠近喷口段设置为向外扩张状的孔。可有效避免挤出的熔丝附着、凝聚到喷口周围，提高打印精度，保证三维物体的成型效果。本发明还提供一种包含上述打印头的三维打印机。

Description

打印头及三维打印机

技术领域

本发明涉及一种快速成型装置的部件及包含该部件的快速成型装置，特别涉及一种用于熔融沉积型快速成型装置的打印头及包含该打印头的三维打印机。

背景技术

三维打印机，是一种基于数字模型，利用粉末状金属或塑料等材料，通过逐层打印的方式构造三维物体的设备。其中一种三维打印机是以细丝的形式向打印头供给成型材料，成型材料在打印头内以电加热的方式被加热至熔融状态，打印头将按照三维打印机的控制器产生的打印头相对基底移动的路径以一层一层的方式打印出三维物体。

公告号为CN1216726C的专利文献的背景技术中描述了一种以细丝形式向打印头供给成型材料的三维打印机，参见图1，在卷盘0121上缠绕有细丝0123，将该卷盘0121安装至三维打印机的卷盘安装架的转轴0122上，从而可实现将细丝0123提供给三维打印机的打印头。在使用过程中，将细丝0123从卷盘0121上拉出，使被拉直的细丝通过由摩擦阻力较小的材料制成的导管013，直至将细丝供给到打印头上的进料装置011，进料装置011包括电机0118及由电机0118驱动的一对供料滚轮0116与0117，在供料滚轮0116及0117的驱动下，细丝进入加热块0111中，细丝在加热块0111内经加热成熔融状态，熔融状态的成型材料在后续细丝推力的作用下，从设于加热块0111末端的喷嘴0112挤出并可拆卸地沉积于打印托板上；该三维打印机的控制器通过控制打印头在水平的X-Y平面内运动，同时控制打印托板在垂直的Z向运动，在三维打印机的程序控制中，首先对物体进行分层切割，每一层预先设定好打印路径，从而一层一层的打印出三维物体；此外，该三维打印机的控制器还控制着供料滚轮0116及0117向加热块0111供给细丝的速率。

如图9所示，现有三维打印机的打印头在轴向自上而下依次包括连接头0115、喉管0114、加热块0111和喷嘴0112，喷嘴0112内具有熔管01122，用于存储熔融的成型材料，成型材料熔融后从喷口01123挤出到打印托板上，喉管0114内设置有铁氟龙管0113，铁氟龙管0113能够耐高温且表面光滑，在输送成型材料的过程中可以起到隔热及润滑的作用，使成型材料顺利向下移动。

参见图10和图11(a)-(c)，上述打印头由于近喷口01123的一段为细直孔01121，成型材料从喷口01123挤出后，熔丝温差大，在内应力F的作用下回缩，容易变形回缩到喷口01123周围位置如图11（c）示，导致挤出的熔丝凝聚在喷口01123周围，且易越积越多，影响打印精度及三维物体的实际成型效果。另外，上述打印头的铁氟龙管0113及喉管0114与喷嘴0112采用平面对接的结构形式，该对接处位于加热块0111的内部，安装时无法确保铁氟龙管0113及喉管0114与喷嘴0112的对接严密，因此熔融的成型材料在对接处常出现不期望的溢出现象。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种能有效防止挤出熔丝在喷口周围聚集的打印头；

本发明的又一目的是提供一种还能避免溢出现象发生的打印头；

本发明的另一个主要目的是提供一种能有效防止挤出丝在喷口周围聚集的三维打印机；

本发明的还一目的是提供一种还能避免溢出现象发生的三维打印机。

本发明提供的打印头包括加热块，与加热块固定连接的喉管及喷嘴，还包括与喉管共轴线设置地位于喉管内的铁氟龙管，喷嘴的熔管在靠近喷口段设置为向外扩张状的孔。

由上述方案可见，在成型材料从喷口挤出后，由于外界环境的温度低，熔丝遇冷后受到内应力的作用变形回缩，喷嘴内近喷口处为扩张孔，回缩的熔丝收纳在扩张孔内，可有效避免挤出的熔丝附着、凝聚到喷口周围，提高打印精度，以确保三维物体的成型效果。

一个优选的方案是，扩张孔为一条直线段绕轴线旋转形成的回转空间，且离喷口的位置越近处扩张孔的半径越大。

另一个优选的方案是，扩张孔为一条曲线段绕轴线旋转形成的回转空间，且离喷口的位置越近处扩张孔的半径越大。

再一个优选的方案是，扩张孔为一条折线段绕轴线旋转形成的回转空间，且离喷口的位置越近处扩张孔的半径越大。

为实现本发明的又一目的，进一步优选的方案是，铁氟龙管的末端长出喉管，伸入喷嘴并与喷嘴小间隙配合或过盈配合。

由此可见，铁氟龙管的末端伸入喷嘴，两者之间采用小间隙甚至是过盈配合，以有效避免熔融状态的成型材料从喉管及铁氟龙管与喷嘴连接处溢出。

本发明提供的三维打印机包括打印头，打印头包括加热块，与加热块固定连接的喉管及喷嘴，还包括与喉管共轴线设置地位于喉管内的铁氟龙管，喷嘴的熔管在靠近喷口段设置为向外扩张状的孔。

一个优选的方案是，扩张孔为一条直线段绕轴线旋转形成的回转空间，且离喷口的位置越近处扩张孔的半径越大。

另一个优选的方案是，扩张孔为一条曲线段绕轴线旋转形成的回转空间，且离喷口的位置越近处扩张孔的半径越大。

再一个优选的方案是，扩张孔为一条折线段绕轴线旋转形成的回转空间，且离喷口的位置越近处扩张孔的半径越大。

进一步优选的方案是，铁氟龙管的末端长出喉管，伸入喷嘴并与喷嘴小间隙配合或过盈配合。

附图说明

图1是一种现有三维打印机的结构示意图；

图2是本发明三维打印机实施例的立体图；

图3是本发明打印头实施例的结构分解图；

图4是本发明打印头第一实施例的剖视图；

图5是图4中A局部放大图；

图6(a)-(b)是本发明打印头第一实施例熔丝回缩过程的示意图；

图7(a)-(b)是本发明打印头第二实施例的近喷口段的局部放大图；

图8是本发明打印头第三实施例的近喷口段的局部放大图；

图9是一种现有三维打印机的打印头的剖视图；

图10是图9中B局部放大图；

图11(a)-(c)是图9打印头的熔丝回缩过程的示意图；

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

打印头第一实施例：

参见图3和图4，本实施例的打印头11包括加热块111，与加热块111固定连接的喉管114及喷嘴112，以及与喉管114共轴线设置地位于喉管114内的铁氟龙管113，喷嘴112的熔管1122在靠近喷口1123段设置为向外扩张状的锥孔1121，锥孔1121为一条直线段绕轴线旋转形成的回转空间，且离喷口1123的位置越近处锥孔1121的半径越大。

参见图5和图6，本实施例打印头的近喷口段设置为锥孔1121，在靠近喷口1123处向外扩张，成型材料从喷口1123挤出后，由于外界环境的温度低，熔丝遇冷后受到内应力F的作用变形回缩，喷嘴112内近喷口1123处倾斜角的存在，使回缩的熔丝收纳在锥孔1121内如图6（b）示，避免熔丝聚集到喷口1123周围，从而提高打印精度，保证三维物体的成型效果。

参见图4，铁氟龙管113的末端长出喉管114，伸入喷嘴112，并与喷嘴112之间采用小间隙甚至过盈配合，以有效避免熔融状态的成型材料从喉管114及铁氟龙管113与喷嘴112连接处溢出。可选地，成型材料选用聚乳酸（PLA）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）等材料。

打印头第二实施例：

作为本发明打印头第二实施例的说明，以下仅对与上述打印头第一实施例的不同之处予以说明。

如图7（a）和7（b）所示，喷嘴的熔管在靠近喷口段设置的扩张孔为一条曲线段绕轴线旋转形成的回转空间，并且在离喷口的位置越近处扩张孔半径越大。

打印头第三实施例：

作为本发明打印头第三实施例的说明，以下仅对与上述打印头第一实施例的不同之处予以说明。

如图8所示，喷嘴的熔管在靠近喷口段设置的扩张孔为一条折线段绕轴线旋转形成的回转空间，并且在离喷口的位置越近处扩张孔半径越大。

三维打印机第一实施例：

参见图2和图4，本实施例的三维打印机1包括框架10，控制器、打印托板14、以及设置在活动托架15上的打印头11。打印头11按照三维打印机1的控制器产生的打印头11相对打印托板14移动的轨迹，在打印托板14上以一层一层的方式打印出三维物体。打印头11包括加热块111，与加热块111固定连接的喉管114及喷嘴112，以及与喉管114共轴线设置地位于喉管114内的铁氟龙管113，喷嘴112的熔管1122在靠近喷口1123段设置为向外扩张状的锥孔1121，锥孔1121为一条直线段绕轴线旋转形成的回转空间，且离喷口1123的位置越近处锥孔1121的半径越大。

铁氟龙管113的末端长出喉管114，伸入喷嘴112，并与喷嘴112之间采用小间隙甚至过盈配合，以有效避免熔融状态的成型材料从喉管114及铁氟龙管113与喷嘴112连接处溢出。

三维打印机第二实施例：

作为本发明三维打印机第二实施例的说明，以下仅对与上述三维打印机第一实施例的不同之处予以说明。其中打印头为上述打印头第二实施例中的打印头。

喷嘴的熔管在靠近喷口段设置的扩张孔为一条曲线段绕轴线旋转形成的回转空间，并且在离喷口的位置越近处扩张孔半径越大。

三维打印机第三实施例：

作为本发明打印头第三实施例的说明，以下仅对与上述三维打印机第一实施例的不同之处予以说明。其中打印头为上述打印头第三实施例中的打印头。

喷嘴的熔管在靠近喷口段设置的扩张孔为一条折线段绕轴线旋转形成的回转空间，并且在离喷口的位置越近处扩张孔半径越大。

本发明的构思主要是将打印头喷嘴的熔管近喷口段设置为扩张孔，可以有效防止挤出熔丝在喷口周围聚集而影响打印质量；根据本构思，打印头的结构及扩张孔的形状还有多种显而易见的变化。

Claims (10)

1.打印头，包括加热块；

与所述加热块固定连接的喉管及喷嘴；

与所述喉管共轴线设置地位于所述喉管内的铁氟龙管；

其特征在于：

所述喷嘴的熔管近喷口段为扩张孔。

2.根据权利要求1所述的打印头，其特征在于：

所述扩张孔为一条直线段绕所述轴线旋转形成的回转空间，且离所述喷口的位置越近处所述扩张孔的半径越大。

3.根据权利要求1所述的打印头，其特征在于：

所述扩张孔为一条曲线段绕所述轴线旋转形成的回转空间，且离所述喷口的位置越近处所述扩张孔的半径越大。

4.根据权利要求1所述的打印头，其特征在于：

所述扩张孔为一条折线段绕所述轴线旋转形成的回转空间，且离所述喷口的位置越近处所述扩张孔的半径越大。

5.根据权利要求1至4任一项所述的打印头，其特征在于：

所述铁氟龙管的末端长出所述喉管，伸入所述喷嘴，并与所述喷嘴小间隙配合或过盈配合。

6.三维打印机，包括打印头，所述打印头包括加热块；

与所述加热块固定连接的喉管及喷嘴；

与所述喉管共轴线设置地位于所述喉管内的铁氟龙管；

其特征在于：

所述喷嘴的熔管近喷口段为扩张孔。

7.根据权利要求6所述的三维打印机，其特征在于：

所述扩张孔为一条直线段绕所述轴线旋转形成的回转空间，且离所述喷口的位置越近处所述扩张孔的半径越大。

8.根据权利要求6所述的三维打印机，其特征在于：

所述扩张孔为一条曲线段绕所述轴线旋转形成的回转空间，且离所述喷口的位置越近处所述扩张孔的半径越大。

9.根据权利要求6所述的三维打印机，其特征在于：

所述扩张孔为一条折线段绕所述轴线旋转形成的回转空间，且离所述喷口的位置越近处所述扩张孔的半径越大。

10.根据权利要求6至9任一项所述的三维打印机，其特征在于：

所述铁氟龙管的末端长出所述喉管，伸入所述喷嘴，并与所述喷嘴小间隙配合或过盈配合。