CN106113510A - 一种基于fdm3d打印机双混色打印头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于FDM3D打印机双混色打印头，包括喷嘴、进料组件、加热测温组件和散热组件，所述进料组件包括两组进料管、输料管及喉管，其中，进料管与输料管分别从上下两端伸入散热组件内，输料管伸入喉管内且输料管的下端与喉管的下端齐平，喷嘴安装在加热测温组件的下端，所述喉管位于加热测温组件与散热组件之间，在散热组件的侧端还设置有一冷却组件。本发明的优点在于：将喉管设置在加热测温组件与散热组件之间，从而隔绝了加热测温组件与散热组件之间的温度传递，提高散热效果，另外，通过增设冷却组件对散热组件进行冷却，有效的防止熔融状态下的耗材回流造成堵头，有效的降低堵头的次数，而且对于回抽量的控制距离增大了。

Description

一种基于FDM3D打印机双混色打印头

技术领域

本发明涉及一种打印机，特别涉及一种基于FDM3D打印机双混色打印头。

背景技术

FDM是“Fused Deposition Modeling”的简写形式，即为熔融沉积成型。熔融沉积成型的原理如下：加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动，热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层"画出"截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。FDM是目前3D打印机使用较广的技术，同时FDM成型技术已被Stratasys公司注册专利。基于FDM成型技术的机型在中国甚至世界3D打印机市场占有较大的比例。较为著名的FDM 3D打印机有MakerBot Replicator系列、3D Systems的Cube系列、太尔时代UP！系列、弘瑞3D打印机等。

传统的FDM3D打印机一般只能进行一种颜色的材料打印，当需要打印另外颜色的材料时，需要将打印喷头进行更换比较麻烦，而且也造成一定的资源浪费，因此，针对上述现象，在专利CN205086370U中提到了一种双色3D打印机喷头，它涉及打印机技术领域，定位铝块的下方安装有两根喉管，且喉管的下方与加热铝块螺纹连接，加热铝块内部穿插设置有发热管，加热铝块的下方安装有铜喷嘴，定位铝块的上方通过螺纹连接有两个快速接头，快速接头的上方安装有两根导料管，导料管的上方连接有线材。它的结构设计合理新颖，一个喷头可以装两种颜色的材料，当打印完第一种材料，想要打印第二种材料时，第一种材料停止挤料，将第二种材料挤出来打印，可自由切换，不用手动更换材料，操作较为方便，且减少了一个喷头，比较节约资源。

但是，上述这种结构的双色打印头，其仍存在着以下缺点：定位铝块无法散热或散热较慢，喉管过于粗大，导热率高，堵头过于频繁，而且对回抽距离有限制，而回抽过小则意味着拉丝严重，并且置换不同的材料是需要挤出一定长度的材料，容易造成浪费，例如，以0.4mm喷嘴为例，回抽距离只能控制在1.5mm，置换不同的材料是需要挤出35-40mm材料。

因此，针对上述现象，在专利CN205326302U中提到了一种双色3D打印机喷头，包括可拆卸喷嘴、进料组件、加热测温组件和散热组件；进料组件包括进料壳体、进料管、输料管和喉管，进料管和输料管分上下安装在进料壳体上，输料管和喉管上下连通设置，进料壳体内对应进料管和输料管分别连通设有进料通道和输料通道；加热测温组件包括加热壳体及设置于壳体内的加热装置、测温装置和固定装置，可拆卸喷嘴安装在加热壳体下部；散热组件为散热片，该散热片套装在喉管的上部及输料管和喉管之间；喉管的下部延伸至加热壳体内，并与可拆卸喷嘴对应连通；进料管及进料壳体内相应的进料通道至少有两个，且进料管与进料壳体中心线呈一定夹角。本发明双色3D打印机喷头与传统双色3D打印机喷头相比，节约了一套喷嘴、加热组件、测温组件和散热组件，从而节约了成本；而且改装方便，将单色3D打印机改装为双色3D打印机只需更换进料壳体和一套挤出装置即可。

而上述结构中，虽然增加了散热片进行散热，但是，加热壳体在进行加热的过程中会对散热片造成影响，因此散热效果仍不理想，同样的，对于回抽过小的问题也不能解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于FDM3D打印机双混色打印头，能够有效的防止挤出头堵料频繁，并解决回抽过小的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于FDM3D打印机双混色打印头，包括喷嘴、进料组件、加热测温组件和散热组件，所述进料组件包括两组进料管、输料管及喉管，其中，进料管与输料管分别从上下两端伸入散热组件内，输料管伸入喉管内且输料管的下端与喉管的下端齐平，喷嘴安装在加热测温组件的下端，其创新点在于：

所述喉管位于加热测温组件与散热组件之间，在散热组件的侧端还设置有一冷却组件。

进一步的，所述加热测温组件包括一黄铜加热块，在黄铜加热块内具有两个与输料管相一一对应的输料腔，在黄铜加热块的底端具有一与两个输料腔相连通并容喷嘴安装的安装孔，所述黄铜加热块内还安装有加热棒及温度传感器，加热棒位于两个输料腔之间，并通过顶丝压紧固定，温度传感器安装在加热棒的旁侧，并通过垫片与螺丝的配合压紧固定。

进一步的，所述喉管为分段式结构，包括由上至下依次分布的喉管分段A、喉管分段B及喉管分段C，其中，喉管分段B的口径＜喉管分段A的口径=喉管分段C的口径，且喉管分段A的长度＞喉管分段C的长度。

进一步的，所述散热组件包括两个与进料管、输料管相一一对应的两端开口的空心圆柱状散热主体，所述散热主体的上端通过快速接头与进料管相连，在散热主体的外端沿其长轴方向均匀分布有若干环状散热片。

进一步的，所述冷却组件包括一冷却风扇，该冷却风扇安装在风扇支架上，所述风扇支架通过固定件与散热组件之间相固定。

进一步的，固定件包括一与冷却风扇相连的固定件A及一对与散热主体相对应的长方体状固定件B，固定件A与固定件B之间通过螺栓拧紧固定，在固定件B上开有一容散热主体安装的通孔，同时在固定件B的侧端具有一该通孔相连通的开口，该开口通过螺栓锁紧。

进一步的，所述进料管与输料管均为特氟龙管。

进一步的，两组进料管、输料管及喉管呈V字形分布。

本发明的优点在于：在本发明中，将喉管设置在加热测温组件与散热组件之间，从而隔绝了加热测温组件与散热组件之间的温度传递，提高散热效果，另外，通过增设冷却组件对散热组件进行冷却，有效的防止熔融状态下的耗材回流造成堵头，有效的降低堵头的次数，而且对于回抽量的控制距离增大了，以0.4mm的喷嘴为例，回抽量能够达到4.5mm而不堵料。

在本发明中，通过对喉管的结构进行设计，采用三段式结构，从而能够有效的隔绝黄铜加热块与散热主体之间的温度传递，提高散热效果。

通过对散热组件的结构进行设计，采用散热主体与散热片之间的配合，使得传递的热量能够很快的扩散掉。

对于进料管与输料管均采用特氟龙管，利用特氟龙管表面光滑的特性和耐高温性能，使得材料更容易进出。

通过将两组进料管、输料管及喉管采用 V形的设计，从而缩小了传统的混料空腔，使得交替挤料时置换材料更快。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的基于FDM3D打印机双混色打印头的示意图。

图2为本发明的基于FDM3D打印机双混色打印头的爆炸图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1、图2所示的一种基于FDM3D打印机双混色打印头，包括喷嘴1、进料组件、加热测温组件、散热组件及冷却组件。

进料组件包括两组进料管9、输料管5及喉管4，其中，进料管9与输料管5分别从上下两端伸入散热组件内，输料管5伸入喉管4内且输料管5的下端与喉管4的下端齐平。

在本发明中，进料管9与输料管5均为特氟龙管。对于进料管9与输料管5均采用特氟龙管，利用特氟龙管表面光滑的特性和耐高温性能，使得材料更容易进出。

两组进料管9、输料管5及喉管4呈V字形分布。采用V形的设计，从而缩小了传统的混料空腔，使得交替挤料时置换材料更快。

喉管4位于加热测温组件与散热组件之间，喉管4为分段式结构，包括由上至下依次分布的喉管分段A、喉管分段B及喉管分段C，其中，喉管分段B的口径＜喉管分段A的口径=喉管分段C的口径，且喉管分段A的长度＞喉管分段C的长度。通过对喉管4的结构进行设计，采用三段式结构，从而能够有效的隔绝黄铜加热块与散热主体之间的温度传递，提高散热效果。

加热测温组件包括一黄铜加热块2，在黄铜加热块2内具有两个与输料管5相一一对应的输料腔，在黄铜加热块2的底端具有一与两个输料腔相连通并容喷嘴1安装的安装孔，在黄铜加热块2内还安装有加热棒14及温度传感器16，加热棒14位于两个输料腔之间，并通过顶丝3压紧固定，温度传感器16安装在加热棒14的旁侧，并通过垫片15与螺丝的配合压紧固定。在本实施例中，垫片15采用M3特氟龙垫片。

散热组件包括两个与进料管9、输料管5相一一对应的两端开口的空心圆柱状散热主体，在散热主体的上端通过快速接头8与进料管9相连，在散热主体的外端沿其长轴方向均匀分布有若干环状散热片6。通过对散热组件的结构进行设计，采用散热主体与散热片6之间的配合，使得传递的热量能够很快的扩散掉。

冷却组件设置在散热组件的旁侧，并用于对散热组件进行冷却，冷却组件包括一冷却风扇12，该冷却风扇12安装在风扇支架13上，风扇支架13通过固定件与散热组件之间相固定。

固定件包括一与冷却风扇12相连的固定件A11及一对与散热主体相对应的长方体状固定件B7，固定件A11与固定件B7之间通过螺栓拧紧固定，在固定件B7上开有一容散热主体安装的通孔，同时在固定件B7的侧端具有一该通孔相连通的开口，该开口通过螺栓锁紧。

工作原理：在进行安装时，首先将喉管4的喉管分段A旋入散热主体内，且喉管分段A与散热主体之间螺纹配合，再将输料管5插入喉管4内，直至输料管5的底端与喉管分段C的底端相互齐平，再将装有输料管5的喉管4的喉管分段C旋入黄铜加热块2的输料腔内，并通过螺纹配合，再将喷嘴1、加热棒14及温度传感器16安装在黄铜加热块2的对应位置，并且加热棒14利用顶丝3压紧，温度传感器16利用垫片15和M3螺丝压紧，将两个固定件B7分别装配在散热主体的对应位置，然后先把固定件B7 与固定件A11使用M3螺丝固定，再使用M3螺丝锁紧散热主体，再将冷却风扇12固定在风扇支架13上，然后，再把其固定在固定件A11上，且冷却风扇12的风向正对散热主体，再将快插接头8装配的散热主体上，然后，把进料管9插入快插接头8内，完成组装。

在进行工作时，首先，通过加热棒14对黄铜加热块2进行加热，同时通过温度传感器16反馈温度信号，在加热的过程中，将冷却风扇12开启，对散热组件进行冷却，当温度传感器16反馈的温度信号达到所需温度时，两个进料管9分别通入耗材10，直至喷嘴1吐出材料，然后输入双色或渐变色模型即可打印。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种基于FDM3D打印机双混色打印头，包括喷嘴、进料组件、加热测温组件和散热组件，所述进料组件包括两组进料管、输料管及喉管，其中，进料管与输料管分别从上下两端伸入散热组件内，输料管伸入喉管内且输料管的下端与喉管的下端齐平，喷嘴安装在加热测温组件的下端，其特征在于：

所述喉管位于加热测温组件与散热组件之间，在散热组件的侧端还设置有一冷却组件。

2.根据权利要求1所述的基于FDM3D打印机双混色打印头，其特征在于：所述加热测温组件包括一黄铜加热块，在黄铜加热块内具有两个与输料管相一一对应的输料腔，在黄铜加热块的底端具有一与两个输料腔相连通并容喷嘴安装的安装孔，所述黄铜加热块内还安装有加热棒及温度传感器，加热棒位于两个输料腔之间，并通过顶丝压紧固定，温度传感器安装在加热棒的旁侧，并通过垫片与螺丝的配合压紧固定。

3.根据权利要求1所述的基于FDM3D打印机双混色打印头，其特征在于：所述喉管为分段式结构，包括由上至下依次分布的喉管分段A、喉管分段B及喉管分段C，其中，喉管分段B的口径＜喉管分段A的口径=喉管分段C的口径，且喉管分段A的长度＞喉管分段C的长度。

4.根据权利要求1所述的基于FDM3D打印机双混色打印头，其特征在于：所述散热组件包括两个与进料管、输料管相一一对应的两端开口的空心圆柱状散热主体，所述散热主体的上端通过快速接头与进料管相连，在散热主体的外端沿其长轴方向均匀分布有若干环状散热片。

5.根据权利要求1所述的基于FDM3D打印机双混色打印头，其特征在于：所述冷却组件包括一冷却风扇，该冷却风扇安装在风扇支架上，所述风扇支架通过固定件与散热组件之间相固定。

6.根据权利要求5所述的基于FDM3D打印机双混色打印头，其特征在于：所述固定件包括一与冷却风扇相连的固定件A及一对与散热主体相对应的长方体状固定件B，固定件A与固定件B之间通过螺栓拧紧固定，在固定件B上开有一容散热主体安装的通孔，同时在固定件B的侧端具有一该通孔相连通的开口，该开口通过螺栓锁紧。

7.根据权利要求1所述的基于FDM3D打印机双混色打印头，其特征在于：所述进料管与输料管均为特氟龙管。

8.根据权利要求1所述的基于FDM3D打印机双混色打印头，其特征在于：两组进料管、输料管及喉管呈V字形分布。