CN106079453B - 一种3d打印喷头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种3D打印喷头，涉及3D打印技术领域。3D打印喷头包括上部喷头、下部喷头和喷嘴，上部喷头设有冷却腔，冷却腔内设有四根进料管和用于对进料管进行冷却的风扇，下部喷头包括四根加热管和四个加热体，每个加热体分别围绕每根加热管设置，四根加热管的一端分别与四根进料管连接，四根加热管的另一端均与喷嘴连接。本发明提供的3D打印喷头能够用于四种材料的打印，若只用于一种材料的打印，又能够提高打印速率。

Description

一种3D打印喷头

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体而言，涉及一种3D打印喷头。

背景技术

3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。凭借着工艺简单，无需机械加工或模具，能够有效缩短产品的生产周期，运行和维护成本低等优点，3D打印技术正逐渐广泛地应用于模具制造、工业设计等工业领域的初级模型制造、一些产品的直接制造；也正逐渐应用于DIY的个人思想实现，以及玩具的复制等。

3D打印技术的实现依赖于3D打印机，现有的3D打印机的技术内容主要有：输入软件数据指令对3D打印机进行操控，将丝状热熔性材料加热融化，通过打印喷头挤出后固化。热熔材料熔化后从喷头喷出，沉积在打印工作台面板或者前一层己固化的材料上，温度低于固化温度后开始固化，通过材料的层层堆积形成最终成品。

现有技术中，3D打印机一般都是单喷头，然而，在需要打印多种材料或需要较高的打印速率时，单喷头的3D打印机就难以满足要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D打印喷头，此3D打印喷头能够用于四种材料的打印，若只用于一种材料的打印，又能够提高打印速率。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

一种3D打印喷头，其包括上部喷头、下部喷头和喷嘴，

上部喷头设有冷却腔，冷却腔内设有四根进料管和用于对进料管进行冷却的风扇，

下部喷头包括四根加热管和四个加热体，每个加热体分别围绕每根加热管设置，四根加热管的一端分别与四根进料管连接，四根加热管的另一端均与喷嘴连接。

在本发明较佳的实施例中，上述上部喷头设有多个通孔，冷却腔通过多个通孔与外界连通。

在本发明较佳的实施例中，上述冷却腔的远离进料管的侧壁设有多个凸槽。

在本发明较佳的实施例中，上述冷却腔内还设有水冷通道，水冷通道环绕进料管设置。

在本发明较佳的实施例中，每根加热管与其他的加热管的中心距离在18～20mm以上。

在本发明较佳的实施例中，上述3D打印喷头还包括用于疏通进料管与加热管连接部位的穿孔装置，穿孔装置包括滑动杆、弹簧和穿孔针，穿孔针通过弹簧与滑动杆连接，滑动杆与上部喷头滑动连接。

在本发明较佳的实施例中，上述进料管为塑料的进料管，进料管的熔点比送入其中的耗材的熔点高50～100℃。

在本发明较佳的实施例中，上述四个加热体均包括加热元件、温度探头和数据采集装置，数据采集装置与温度探头连接，用于采集来自温度探头的数据，并将采集的数据发送给3D打印机的控制处理装置，控制处理装置根据数据控制加热元件输出的温度大小。

在本发明较佳的实施例中，上述加热元件为加热丝，加热丝螺旋环绕加热管设置。

在本发明较佳的实施例中，上述喷嘴与加热管可拆卸连接。

本发明实施例的3D打印喷头的有益效果是：本发明的3D打印喷头设置了四根进料管和四根加热管，在打印时，可以输出四种不同的材料丝。在打印同一种材料丝时，也可以利用四根进料管、加热管进行操作，如此，在同样的时间内，其打印不会间断，材料丝的打印速率也能得到提高。而且，四个加热体对四根加热管分别加热，也有助于打印操作的控制。

附图说明

为了更清楚的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的介绍，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是本发明实施例一提供的3D打印喷头的剖视示意图；

图2是本发明实施例一提供的3D打印喷头的示意图；

图3是本发明实施例二提供的3D打印喷头的剖视示意图。

其中，附图标记汇总如下：

3D打印喷头100,200；

上部喷头101；下部喷头102；喷嘴103；冷却腔104；进料管105；加热管106；加热体107；通孔108；凸槽109；水冷通道110；

穿孔装置201；滑动杆202；弹簧203；穿孔针204。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

图1和图2示出了本实施例提供的3D打印喷头100，包括上部喷头101、下部喷头102和喷嘴103，上部喷头101设有冷却腔104，冷却腔104内设有四根进料管105和用于对进料管105进行冷却的风扇(图未示)，下部喷头102包括四根加热管106和四个加热体107，每个加热体107分别围绕每根加热管106设置，四根加热管106的一端分别与四根进料管105连接，四根加热管106的另一端均与喷嘴103连接。

其中，上部喷头101与下部喷头102固定连接，喷嘴103与下部喷头102的加热管106可拆卸连接。可拆卸连接的方式能够使喷嘴103在损坏的情况下进行更换，而无需更换整个3D打印喷头100。本实施例中，喷嘴103与下部喷头102之间的连接即为喷嘴103与加热管106之间的连接。喷嘴103与下部喷头102之间是通过螺纹连接的方式实现可拆卸连接的目的，当然，此种选取并不作为限制，也可以选用其他可拆卸连接的方式，如卡接。另外，本实施例提供的喷嘴103为黄铜喷嘴。

本实施例的上部喷头101还设置了多个通孔108，冷却腔104通过多个通孔108与外界连通。由于冷却腔104与外界连通，所以冷却腔104可以和外界进行热交换，而且，冷却腔104中设有风扇，风扇能够促进热交换的进行，如此，就促进了对进料管105的降温。

本实施例中，通孔108的个数为二十四个，上部喷头101为长方形，二十四个通孔108平均分布在上部喷头101的相对的两侧，当然，此种选取并不作为限制，通孔108也可以设置为其他个数，如十六个。

冷却腔104的远离进料管105的侧壁设有多个凸槽109。凸槽109自身存在多个弯折面，而冷却腔104设置凸槽109，就能够增大散热面积，从而促进散热。

本实施例中，凸槽109为十八个，十八个凸槽109平均设置于冷却腔104的两侧。当然，此种选取并不作为限制，凸槽109也可以设置为其他个数，如十五个。

冷却腔104内还设有水冷通道110，水冷通道110环绕进料管105设置。冷却腔104中设置风扇为风冷方式，水冷通道110为水冷方式，两种方式结合，来避免加热管106导致的进料管105中的材料丝的熔化，冷却保温效果好。本实施例中，水冷通道110为圆筒状，将进料管105套在其内部，水冷通道110的内壁与进料管105的外壁贴合。

每根加热管106与其他的加热管106的中心距离在18～20mm以上。本实施例中，四根加热管106的中心点连接成为一个正方形，该正方形的边长均为18mm。

进料管105为塑料的进料管，进料管105的熔点比送入其中的耗材(材料丝)的熔点高50～100℃。3D打印喷头100的材料丝是由熔点更高的进料管105导入，再进入加热管106熔化成胶状物送出。因为加热管106和进料管105之间的热量传导，材料丝在进入加热管106之前就开始受热膨胀。而由于本实施例中的进料管105为塑料的进料管，其导热系数小，所以进料管105内的材料丝的受热程度远远低于现有的不锈钢管中的材料丝的受热程度，而且塑料的进料管105的润滑性好，能使材料丝更为顺畅的导入，另外，塑料的进料管105受热后会产生微量变形，其管内通道会随着受热温度的增减自适应的微量扩张和恢复原状。因此，在材料丝进入加热管106前利用熔点较高的进料管105来导入，替代现有的不锈钢管导入材料丝，可以很好地消除在加热管106管口处，由于热量传导而引起的材料丝胀管甚至堵塞的现象。

在打印过程中，当不同的材料丝分别从四根进料管105进入后，逐步通入四根加热管106中，下部喷头102的四个加热体107分别对四根加热管106中的材料丝进行加热。而由于3D打印喷头100在打印过程中，是边送丝边熔化，以保持打印的畅通性，若需要第一种材料丝进行打印，则送丝并输出熔化后的第一种材料丝；若需要第二种材料丝进行打印，则送丝并输出熔化后的第二种材料丝，以此类推。本发明提供的3D打印喷头100是通过一个喷嘴103选择性的输出材料。经过上述的通孔108、凸槽109、水冷通道110、进料管105以及加热管106中心距离的限定，本实施例提供的3D打印喷头100能够实现良好的散热，使得四个加热管106之间不会相互影响和干扰，打印时仅仅将需要使用的材料丝进行熔化，其能够保证四个进料管105之间存在温度差，也能够极大的降低加热管106热量传导对进料管105中的材料丝的影响。如此，就避免了暂不使用的材料丝所在的进料管105因外热影响而温度过高，导致暂不使用的材料丝预先熔化，致使后期无法继续进丝，造成堵塞。

四个加热体均包括加热元件、温度探头和数据采集装置(图中均未示)，数据采集装置与温度探头连接，用于采集来自温度探头的数据，并将采集的数据发送给3D打印机的控制处理装置，控制处理装置根据数据控制加热元件输出的温度大小。如此，在3D打印机上设置控制面板，就能够从控制面板处操控材料丝的加热熔化了。

加热元件为加热丝，加热丝螺旋环绕加热管设置。螺旋环绕设置，能够使加热管106中的材料丝受热快速且均匀。当然，加热丝的选取并不作为限制，也可以选用其他的加热元件，如利用加热棒来加热。

实施例二

在实施例一的基础上，图3示出了本实施例提供的3D打印喷头200，该3D打印喷头200还包括用于疏通进料管105与加热管106连接部位的穿孔装置201，穿孔装置201包括滑动杆202、弹簧203和穿孔针204，穿孔针204通过弹簧203与滑动杆202连接，滑动杆202与上部喷头101滑动连接。若受加热管106的热量传递的影响，进料管105与加热管106的连接部位存在堵塞，利用穿孔装置201即可完成疏通。

本实施例中，穿孔装置201还包括了内筒和外筒，内筒套设于外筒内，并且内筒的顶端通过弹簧203与外筒的顶端连接，内筒的底端与穿孔针204连接，内筒的两侧与滑动杆202连接。往下按外筒，弹簧203受到挤压，推动穿孔针204往下移动，穿过进料管105与加热管106的连接处，进行疏通；松开外筒，弹簧203弹起，恢复到自然状态，带动穿孔针204往上移动。

上部喷头101在顶端设置了滑槽，从俯视角度来看，滑槽呈“日”字形状。在进行疏通时，滑动杆202的两端架设于三条平行槽中相邻的两条，如中间一条和下方的一条，如此，可以对“日”字形状中中间槽下的两个进料管105进行疏通。而将滑动杆202移到“日”字形状的侧边，再移动到上方，即可实现滑动杆202的两端在中间槽和上方槽中滑动，对上方的两个进料管105进行疏通。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种3D打印喷头，其特征在于：包括上部喷头、下部喷头和喷嘴，

所述上部喷头设有冷却腔，所述冷却腔内设有四根进料管和用于对所述进料管进行冷却的风扇，

所述下部喷头包括四根加热管和四个加热体，每个所述加热体分别围绕每根所述加热管设置，四根所述加热管的一端分别与四根所述进料管连接，四根所述加热管的另一端均与所述喷嘴连接，每个所述加热体包括加热元件、温度探头和数据采集装置，所述数据采集装置与所述温度探头连接，用于采集来自所述温度探头的数据，并将采集的所述数据发送给3D打印机的控制处理装置，所述控制处理装置根据所述数据控制所述加热元件输出的温度大小，从而使四个所述加热体独立地对四个所述加热管中的材料进行加热。

2.根据权利要求1所述的3D打印喷头，其特征在于：所述上部喷头设有多个通孔，所述冷却腔通过多个所述通孔与外界连通。

3.根据权利要求1所述的3D打印喷头，其特征在于：所述冷却腔的远离所述进料管的侧壁设有多个凸槽。

4.根据权利要求1所述的3D打印喷头，其特征在于：所述冷却腔内还设有水冷通道，所述水冷通道环绕所述进料管设置。

5.根据权利要求1所述的3D打印喷头，其特征在于：每根所述加热管与其他的加热管的中心距离在18～20mm以上。

6.根据权利要求1所述的3D打印喷头，其特征在于：所述3D打印喷头还包括用于疏通所述进料管与所述加热管连接部位的穿孔装置，所述穿孔装置包括滑动杆、弹簧和穿孔针，所述穿孔针通过弹簧与所述滑动杆连接，所述滑动杆与所述上部喷头滑动连接。

7.根据权利要求1所述的3D打印喷头，其特征在于：所述进料管为塑料的进料管，所述进料管的熔点比送入其中的耗材的熔点高50～100℃。

8.根据权利要求1所述的3D打印喷头，其特征在于：所述加热元件为加热丝，所述加热丝螺旋环绕所述加热管设置。

9.根据权利要求1所述的3D打印喷头，其特征在于：所述喷嘴与所述加热管可拆卸连接。