CN105946236B - 3d打印笔及其打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种3D打印笔，包括外壳、控制按钮和喷嘴，外壳的第一端设有开口，控制按钮安装于外壳上，喷嘴设置于外壳的第一端且从开口伸出。还包括固定部件、移动部件和冷却装置，固定部件设置在外壳上且靠近开口的位置处，固定部件上设有导电部件，移动部件与固定部件在外壳的周向上滑动配合，移动部件至少一部分使用导电材料制成，冷却装置与移动部件可活动地连接，冷却装置内设置有冷却风扇和电机，冷却装置的端部开设有出风口，出风口与喷嘴的端部相对应。冷却装置既可绕外壳周向旋转也可绕移动部件转动，根据需要可调整冷却装置的方位，冷却风扇通电后旋转，将冷风从出风口排出，实现良好的散热效果。本发明还提供一种3D打印笔的打印方法。

Description

3D打印笔及其打印方法

技术领域

本发明涉及3D打印领域，具体地说，是涉及一种3D打印笔及其打印方法。

背景技术

3D打印是一种利用塑料或粉末状金属等材料，通过逐层打印的方式构造三维物体的技术。3D打印通常是靠3D打印机进行打印来实现，随着3D打印技术的发展，3D打印笔作为一种利用增材制造技术打印三维物体的手持设备，其能够方便打印出三维物体而备受欢迎，与3D打印机相比，3D打印笔不仅可以供使用者涂鸦出具有个性的三维模型，而且具有结构简单、体积小及携带方便等优点。

目前，市场上的熔融沉积制造（FDM）类型的3D打印笔主要是将线状丝料通过高温喷嘴加热成熔融状态，在后续丝料推力的作用下，将熔融状的丝料通过喷嘴出口挤出，然后经手持移动，熔融状的丝料进行层层堆积形成三维物体。

现有的3D打印笔主要包括外壳、送丝机构、控制机构、加热块及喷嘴等，丝料在喷嘴前端长时间处于高温状态，当中止打印时，丝料一直在喷嘴内部受热，这样会存在一个问题，当继续打印时，熔融状的丝料过度高温且后续丝料变软，在挤出齿轮继续动作时，熔融状的丝料不能有效挤出，导致喷嘴堵塞或三维物体成型困难。另外在手动堆积悬空状态的三维物体时，熔融状态的丝料从喷嘴挤出后，受自身重力的影响，容易出现下坠的情况，需要使挤出的丝料尽快固化，否则影响堆积成型的三维物体的美观。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种散热效果好、方便使用且打印精度高的3D打印笔。

本发明的另一目的是提供一种使用该3D打印笔进行打印的方法。

为实现上述的主要目的，本发明提供一种3D打印笔，包括外壳、控制按钮和喷嘴，外壳的第一端设有开口，控制按钮安装于外壳上，喷嘴设置于外壳的第一端且从开口伸出。3D打印笔还包括固定部件、移动部件和冷却装置，其中固定部件设置在外壳上且靠近开口的位置处，固定部件上设有导电部件，移动部件与固定部件在外壳的周向上滑动配合，且移动部件至少一部分使用导电材料制成，另外，冷却装置与移动部件可活动地连接，冷却装置内设置有冷却风扇和电机，冷却装置的端部开设有出风口，出风口与喷嘴的端部相对应。

由上述方案可见，冷却装置通过移动部件和固定部件连接于3D打印笔，冷却装置可随移动部件绕外壳的周向旋转，同时冷却装置还可绕移动部件转动，此种结构可灵活调整冷却装置相对于3D打印笔的角度，方便根据需要对冷却装置的位置进行调整，实现良好的散热效果，按压控制按钮后，电流从3D打印笔的内部依次流过固定部件、移动部件及电机，冷却装置内的冷却风扇通电后旋转，将冷风从出风口排出，使熔融状态的丝料从喷嘴挤出后尽快固化，提高打印精度。另外，此结构便于拆装、方便使用。

一个优选的方案是，固定部件横截面的形状为环形或具有开口的环形，固定部件套设在外壳上。

由此可见，固定部件可以是套设在外壳上的单独的部件。

一个优选的方案是，固定部件与外壳一体成型。

由此可见，固定部件也可以是在径向上自外壳的外表面向外延伸的凸起。

一个优选的方案是，在固定部件的周向上开设有导向槽，导向槽内设置有导电部件，移动部件的第一端设置有与导向槽配合的卡合部，卡合部与导电部件电连接。

由此可见，设置于移动部件第一端的卡合部与固定部件上的导向槽配合，实现移动部件绕外壳周向旋转。

一个优选的方案是，移动部件的第二端设置有球状的导向部，冷却装置上开设有与导向部相配合的球形槽，导向部插入球形槽中将冷却装置连接于移动部件上。

由此可见，移动部件的第二端设置为球状，这样与移动部件第二端连接的冷却装置便可绕移动部件进行多角度的旋转。

一个优选的方案是，3D打印笔还包括驱动电机，驱动电机设置于外壳内，控制按钮包括冷却装置控制按钮和打印控制按钮，冷却装置控制按钮与冷却装置控制连接，打印控制按钮与驱动电机驱动连接。

由此可见，冷却装置控制按钮用于控制冷却装置工作，打印控制按钮用于控制喷嘴伸出或缩回外壳，防止操作者被温度较高的喷嘴烫伤以及喷嘴被碰损。

为实现上述另一目的，本发明提供一种3D打印笔的打印方法，3D打印笔包括外壳、控制按钮和喷嘴，外壳的第一端设有开口，控制按钮安装于外壳上，喷嘴设置于外壳的第一端且从开口伸出。3D打印笔还包括固定部件、移动部件和冷却装置，固定部件设置在外壳上且靠近开口的位置处，移动部件与固定部件滑动配合，移动部件能够导电，冷却装置与移动部件可活动地连接。3D打印笔的打印方法包括以下步骤：首先，按压控制按钮，喷嘴从外壳的第一端的开口伸出，丝料被加热成熔融状态后，在后续丝料推力的作用下，将熔融状的丝料通过喷嘴挤出，手持3D打印笔移动进行打印，冷却装置对喷嘴或挤出的丝料进行冷却。然后，再次按压控制按钮，丝料停止输送并后退，停止打印，喷嘴退回到外壳的内部，停止对喷嘴加热，冷却装置停止工作，停止对喷嘴进行冷却。

由上述方案可见，通过固定部件和移动部件将冷却装置安装在外壳上，可以将冷却装置调整到不同的角度和方位，从而实现对打印出来的三维物体的不同位置或者对喷嘴端部以及喷嘴周围进行冷却，以使堆积成型的物体尽快固化，提高打印精度。另外，喷嘴可伸出和缩回外壳，因此防止操作者被温度较高的喷嘴烫伤以及防止喷嘴被碰损。

一个优选的方案是，固定部件、移动部件、电机与控制按钮电连接。

由此可见，通过按压控制按钮，电流流经固定部件、移动部件及电机向冷却装置供电，冷却风扇旋转并将冷风从出风口排出。

一个优选的方案是，在固定部件的周向上开设有导向槽，导向槽内设置有导电部件，移动部件的第一端设置有与导向槽配合的卡合部，卡合部与导电部件电连接。

由此可见，设置于移动部件第一端的卡合部与固定部件上的导向槽配合，实现移动部件绕外壳周向旋转。

一个优选的方案是，移动部件的第二端设置有球状的导向部，冷却装置上开设有与导向部相配合的球形槽，导向部插入球形槽中将冷却装置连接于移动部件上。

由此可见，移动部件的第二端设置为球状，这样与移动部件第二端连接的冷却装置便可绕移动部件进行多角度的旋转。

附图说明

图1是本发明3D打印笔第一实施例中冷却装置对喷嘴进行冷却的状态的视图；

图2是本发明3D打印笔第一实施例中冷却装置不对喷嘴进行冷却的状态的视图；

图3是本发明3D打印笔第一实施例的部分内部结构的示意图；

图4是图3中A局部放大图；

图5是本发明3D打印笔第一实施例中固定部件与移动部件的结构图；

图6是图5中B-B处的剖视图；

图7是本发明3D打印笔第二实施例中固定部件与移动部件的剖视图；

图8是本发明3D打印笔第一实施例中固定部件、移动部件、冷却装置、笔尖壳的结构分解图。

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

3D打印笔第一实施例：

参见图1至图3，本实施例的3D打印笔包括外壳1、控制按钮21、22和喷嘴3，外壳1的第一端设有开口11，控制按钮21、22安装于外壳1上，喷嘴3设置于外壳1的第一端且从开口11伸出。3D打印笔还包括固定部件4、移动部件5和冷却装置6，其中固定部件4设置在外壳1上且靠近开口11的位置处，固定部件4上设有导电部件，移动部件5与固定部件4在外壳1的周向上滑动配合，且移动部件5至少一部分使用导电材料制成，另外，冷却装置6与移动部件5可活动地连接，冷却装置6内设置有冷却风扇和电机，冷却装置6的端部开设有出风口62，出风口62与喷嘴3的端部相对应。3D打印笔还包括驱动电机（未图示），驱动电机用于提供向下运送丝料的作用力，其设置于外壳1内。

控制按钮21、22包括冷却装置控制按钮21和打印控制按钮22，冷却装置控制按钮21与冷却装置6控制连接，打印控制按钮22与驱动电机驱动连接。固定部件4、移动部件5、电机与冷却装置控制按钮21电连接，通过冷却装置按压控制按钮21，电流流经固定部件4、移动部件5及电机向冷却装置6供电，冷却风扇旋转并将冷风从出风口62排出。

参见图3，3D打印笔还包括笔尖壳12，笔尖壳12安装在外壳1的第一端，喷嘴3设置于笔尖壳12内，固定部件4安装在外壳1与笔尖壳12连接处。可选地，笔尖壳12可以是与外壳1固定连接的单独的部件，也可以是外壳1与一体成型的结构。

3D打印笔的外壳1内部设置有弹性部件71、档板75、第一限位部件72、第二限位部件73和第三限位部件74。优选地，弹性部件为弹簧。弹性部件71的两端分别抵接在第一限位部件72和档板75之间，第一限位部件72和第二限位部件73设置于第三限位部件74和档板75之间，且第一限位部件72设置于第二限位部件73和第三限位部件74之间。进行丝料输送时，丝料输送作用力同步作用于喷嘴3，第一限位部件72带动喷嘴3向3D打印笔的开口11方向运动，直到第一限位部件72与第二限位部件73抵接，此时喷嘴3从位于外壳1的第一端的开口11伸出；当停止丝料输送并进行缩回时，弹性部件71对第一限位部件72具有反弹作用力，推动第一限位部件72朝向外壳1的内部运动，直到第一限位部件72与第三限位部件74接触，此时喷嘴3缩回外壳1内。

参见图3和图4，固定部件4横截面的形状为环形或具有开口的环形，固定部件4套设在外壳1上。固定部件4的横截面为具有开口的环形时，固定部件4在周向上不完全包围外壳1的外周壁。可选地，固定部件4可以是套设在外壳1上的单独的部件，也可以是与外壳1一体成型，形成为在径向上自外壳1的外表面向外延伸的凸起。

参见图5、图6和图8，在固定部件4的周向上开设有导向槽41，导向槽41内设置有导电部件（未图示），移动部件5的第一端设置有与导向槽41配合的卡合部51，卡合部51与导电部件电连接。导向槽41包括容纳部411和延伸部412，容纳部411为在固定部件4的外周壁上形成的凹槽，且凹槽的开口方向沿固定部件4的径向向外，凹槽的两侧壁具有沿固定部件的轴向向内延伸的延伸部412。参见图4，移动部件5的卡合部51为与导向槽41配合的形状，使移动部件5能够在导向槽41内滑动且不会脱离导向槽41。

参见图8，移动部件5的第二端设置有球状的导向部52，冷却装置6上开设有与导向部52相配合的球形槽61，导向部52插入球形槽61中将冷却装置6连接于移动部件5上。

本实施例的3D打印笔的工作过程作如下描述。首先，按压控制按钮21、22，喷嘴3从外壳1的第一端的开口11伸出；丝料被加热成熔融状态后，在后续丝料推力的作用下，将熔融状的丝料通过喷嘴3挤出，手持3D打印笔移动进行打印；冷却装置6对喷嘴3或挤出的丝料进行冷却；然后，再次按压控制按钮21、22，丝料停止输送并后退，停止打印，喷嘴3退回到外壳1的内部;停止对喷嘴3加热，冷却装置6停止工作，停止对喷嘴3进行冷却。

3D打印笔第二实施例：

作为本发明打印头第二实施例的说明，以下仅对与上述3D打印笔第一实施例的不同之处予以说明。

参见图7，固定部件14与移动部件15配合的形状也可以设置成如下结构。其中，固定部件14的导向槽141包括上凹槽1411、下凹槽1412的结构，上凹槽1411和下凹槽1412围绕固定部件14的周向开设并分别设置于固定部件14的两个端部，移动部件15的卡合部151具有上凸起1511和下凸起1512，上凸起1511安装在上凹槽1411内并可在上凹槽1411内滑动，下凸起1512安装在下凹槽1412内并可在下凹槽1412内滑动，即移动部件15可绕固定部件14的周向转动。

由上可见，冷却装置通过移动部件和固定部件连接于3D打印笔，冷却装置可随移动部件绕外壳的周向旋转，同时冷却装置还可绕移动部件转动，此种结构可灵活调整冷却装置相对于3D打印笔的角度，方便根据需要对冷却装置的位置进行调整。按压控制按钮后，电流依次流经固定部件和移动部件最后供应给冷却装置内的电机，冷却风扇通电后旋转，将冷风从出风口排出，在打印三维物体的同时，冷却装置可以通过调整到不同的角度和方位实现对打印出来的三维物体的不同位置或者喷嘴端部以及喷嘴周围进行冷却，这样堆积成型的物体可以在材料自身塑性的作用下固化，并保持一定的形状，同时可降低喷嘴周围的温度，从而实现良好的散热效果，使熔融状态的丝料从喷嘴挤出后尽快固化，提高打印精度，同时此结构便于拆装、方便使用。另外，冷却装置可以在3D打印笔进行堆积倾斜或者悬空结构时开始工作，在不需要冷却时，旋转冷却装置，使冷却装置不对准喷嘴或按压冷却装置控制按钮使冷却装置停止工作。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如固定部件与移动部件配合形状的改变、固定部件横截面形状的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.3D打印笔，包括

外壳，所述外壳的第一端设有开口；

控制按钮，所述控制按钮安装于所述外壳上；

喷嘴，所述喷嘴设置于所述外壳的第一端且从所述开口伸出；

其特征在于：

所述3D打印笔还包括

固定部件，所述固定部件设置在所述外壳上且靠近所述开口的位置处，所述固定部件上设有导电部件；

移动部件，所述移动部件与所述固定部件在所述外壳的周向上滑动配合，所述移动部件至少一部分使用导电材料制成；

冷却装置，所述冷却装置与所述移动部件可活动地连接，所述冷却装置内设置有冷却风扇和电机，所述冷却装置的端部开设有出风口，所述出风口与所述喷嘴的端部相对应；

所述固定部件的周向上开设有导向槽，所述导向槽内设置有导电部件，所述移动部件的第一端设置有与所述导向槽配合的卡合部，所述卡合部与所述导电部件电连接；

所述移动部件的第二端设置有球状的导向部，所述冷却装置上开设有与所述导向部相配合的球形槽，所述导向部插入所述球形槽中将所述冷却装置连接于所述移动部件上。

2.根据权利要求1所述的3D打印笔，其特征在于：

所述固定部件横截面的形状为环形或具有开口的环形，所述固定部件套设在所述外壳上。

3.根据权利要求1所述的3D打印笔，其特征在于：

所述固定部件与所述外壳一体成型。

4.根据权利要求1至3任一项所述的3D打印笔，其特征在于：

所述3D打印笔还包括驱动电机，所述驱动电机设置于所述外壳内，所述控制按钮包括冷却装置控制按钮和打印控制按钮，所述冷却装置控制按钮与所述冷却装置控制连接，所述打印控制按钮与所述驱动电机驱动连接。

5.一种3D打印笔的打印方法，所述3D打印笔包括

外壳，所述外壳的第一端设有开口；

控制按钮，所述控制按钮安装于所述外壳上；

喷嘴，所述喷嘴设置于所述外壳的第一端且从所述开口伸出；

固定部件，所述固定部件设置在所述外壳上且靠近所述开口的位置处，所述固定部件上设有导电部件；

移动部件，所述移动部件与所述固定部件在所述外壳的周向上滑动配合，所述移动部件至少一部分使用导电材料制成；

冷却装置，所述冷却装置与所述移动部件可活动地连接，所述冷却装置包括冷却风扇和电机，所述冷却装置的端部开设有出风口，所述出风口与所述喷嘴的端部相对应；

所述固定部件的周向上开设有导向槽，所述导向槽内设置有导电部件，所述移动部件的第一端设置有与所述导向槽配合的卡合部，所述卡合部与所述导电部件电连接；

所述移动部件的第二端设置有球状的导向部，所述冷却装置上开设有与所述导向部相配合的球形槽，所述导向部插入所述球形槽中将所述冷却装置连接于所述移动部件上；

其特征在于：包括以下步骤：

按压所述控制按钮，所述喷嘴从所述外壳的第一端的所述开口伸出；

丝料被加热成熔融状态后，在后续丝料推力的作用下，将熔融状的丝料通过所述喷嘴挤出，手持所述3D打印笔移动进行打印；

所述冷却装置对所述喷嘴或挤出的丝料进行冷却；

再次按压所述控制按钮，丝料停止输送并后退，停止打印，所述喷嘴退回到所述外壳的内部;

停止对所述喷嘴加热，所述冷却装置停止工作，停止对所述喷嘴进行冷却。

6.根据权利要求5所述的一种3D打印笔的打印方法，其特征在于：

所述固定部件、所述移动部件、所述电机与所述控制按钮电连接。