CN106313532A

CN106313532A - 一种3d打印机打印头

Info

Publication number: CN106313532A
Application number: CN201510329428.5A
Authority: CN
Inventors: 蓝奕冰
Original assignee: CHENGDU JINCAI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHENGDU JINCAI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2017-01-11

Abstract

本发明公开了一种3D打印机打印头，包括进料管及位于进料管外围的加热元件、位于进料管出料口的喷头以及安装在喷头内部的喷嘴、安装在进料管顶端的进给元件、与加热元件和进给元件相连的处理器、以及与处理器相连的控制器；所述的进料管上设有温度传感器，温度传感器与处理器相连，加热元件外围设有一层保护套，保护套外围设有用于输送液体的管道，管道的液体流入端设有开关阀门，开关阀门与控制器连接。本发明通过温度传感器采集打印头的温度，当温度过低时，控制器控制加热元件进行加热；当温度过高时，控制器控制开关阀门打开，向管道内通入低温液体，通过液体流动带走多于热量，使打印头式中保持在一个稳定的工作温度下，提高打印精度。

Description

一种3D打印机打印头

技术领域

本发明涉及一种3D打印设备，特别涉及一种3D打印机打印头。

背景技术

3D打印机是一种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。

3D打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。3D打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件。在3D打印时，软件通过电脑辅助设计技术(CAD)完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，后者会将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型。堆叠薄层的形式有多种多样。有些3D打印机使用“喷墨”的方式。例如，一家名为Objet的以色列3D打印机公司使用3D打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质喷涂在铸模托盘上，此涂层然后被置于紫外线下进行处理，之后铸模托盘下降极小的距离，以供下一层堆叠上来。另外一家总部位于美国明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是在喷头内熔化塑料，然后通过沉积塑料纤维的方式才形成薄层。还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质，粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷出的液态粘合剂进行固化。它也可以使用一种叫做“激光烧结”的技术熔铸成指定形状。

3D打印机与传统3D打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。这些原材料经加热后熔化，从3D打印机的打印头喷头中喷出后冷却为固态，整个打印的过程就是喷头按照程序不断的喷出液体的原材料并成功在模型上冷却，最终得到3D的固体实物。目前的3D打印设备在设备工作时只能持续进料而不能轻易地暂停，否则已经加热至软化的打印物料容易硬化在进料管中而堵塞进料管，这就需要用户只能持续不断地进行打印作业，而无法中途停顿。从而，对3D打印设备操作不是非常熟练的用户，还无法在打印过程中根据打印现场的具体情况进行思考和判断，也无法暂停打印作业进行相应的准备。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过温度传感器采集打印头的温度，当温度过低时，控制器控制加热元件进行加热；当温度过高时，控制器控制开关阀门打开，向管道内通入低温液体，通过液体流动带走多于热量，使打印头式中保持在一个稳定的工作温度下，能够提高打印精度的3D打印机打印头。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种3D打印机打印头，包括进料管及位于进料管外围的加热元件、位于进料管出料口的喷头以及安装在喷头内部的喷嘴、安装在进料管顶端的进给元件、与加热元件和进给元件相连的处理器、以及与处理器相连的控制器；所述的进料管上设有温度传感器，温度传感器与处理器相连，加热元件外围设有一层保护套，保护套外围设有用于输送液体的管道，管道的液体流入端设有开关阀门，开关阀门与控制器连接。

进一步地，所述的进料管包括圆柱形上孔、锥圆柱形中孔和圆柱形缓冲下孔，圆柱形缓冲下孔的末端安装喷头，喷嘴与圆柱形缓冲下孔贯通连接，圆柱形缓冲下孔的内直径大于锥圆柱形中孔的内直径；进给元件用于为进给进料管中的进给打印物料，加热元件用于将其内部的进料管(中的打印物料加热至软化，加热元件还用于根据保温信号对软化的打印物料进行保温。

进一步地，所述加热元件根据保温信号以将进料管中的打印物料加热至软化的第一温度间歇性地工作，或者以第二温度进行持续性地或者间歇性地工作，所述第二温度小于第一温度。

本发明的有益效果是：本发明的有益效果是：

1、通过温度传感器采集打印头的温度，当温度过低时，控制器控制加热元件进行加热；当温度过高时，控制器控制开关阀门打开，向管道内通入低温液体，通过液体流动带走多于热量，使打印头式中保持在一个稳定的工作温度下，提高打印精度；

2、进料管采用圆柱形上孔、锥圆柱形中孔和圆柱形缓冲下孔的设计，使得打印物料膨胀挤力作用在锥形孔壁上，孔壁沿其表面向下呈一定的角度倾斜给打印物料表面反作用力F，不仅减小了打印物料与孔壁之间形成的摩擦力，而且向下的作用力F有利于打印物料向圆柱形缓冲下孔的输送，不会在孔内造成堵塞，解决了常规3D打印机的圆形柱涉及造成堵塞，使得打印物料无法向前送料的问题，大大提高了打印机的工作效率，而且结构十分简单，容易实现；

3、通过控制器实现进给元件和加热元件的控制，可以暂停打印物料的进给，并通过加热元件的间歇性工作，或者以较低的温度持续工作，以对已经软化的打印物料进行保温，使得软化的打印物料不会因温度下降而硬化在进料管中而堵塞进料管，并且，在暂停之后继续打印时，可以利用进料管中的一直处于软化状态的打印物料进行立即打印，而不需要等待将打印设备及其中存留的打印物料从室温或者明显低于打印物料软化的温度进行加热以将硬化在进料管中的打印物料重新软化，省略了继续打印的等待时间，提高了工作效率；

4、采用圆柱形缓冲下孔的内直径大于锥圆柱形中孔的内直径的设计，使得圆柱形缓冲下孔具有更好的的缓冲和存料效果。

附图说明

图1为本发明的打印头结构示意图；

附图标记说明：1-进料管，11-圆柱形上孔，12-锥圆柱形中孔，13-圆柱形缓冲下孔，2-加热元件，3-喷嘴，4-喷头，5-进给元件，6-处理器，7-控制器，8-管道，9-开关阀门。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，一种3D打印机打印头，包括进料管1及位于进料管1外围的加热元件2、位于进料管1出料口的喷头4以及安装在喷头4内部的喷嘴3、安装在进料管1顶端的进给元件5、与加热元件2和进给元件5相连的处理器6、以及与处理器6相连的控制器7；所述的进料管1上设有温度传感器，温度传感器与处理器6相连，加热元件2外围设有一层保护套，保护套外围设有用于输送液体的管道8，管道8的液体流入端设有开关阀门9，开关阀门9与控制器7连接。通过管道8内流动的低温液体能够带走打印头多余的热量，使打印头保持一个稳定的工作温度。

进一步地，所述的进料管1包括圆柱形上孔11、锥圆柱形中孔12和圆柱形缓冲下孔13，圆柱形缓冲下孔13的末端安装喷头4，喷嘴3与圆柱形缓冲下孔13贯通连接，圆柱形缓冲下孔13的内直径大于锥圆柱形中孔12的内直径；进给元件5用于为进给进料管1中的进给打印物料，加热元件2用于将其内部的进料管1中的打印物料加热至软化，加热元件2还用于根据保温信号对软化的打印物料进行保温。

进一步地，所述加热元件2根据保温信号以将进料管1中的打印物料加热至软化的第一温度间歇性地工作，或者以第二温度进行持续性地或者间歇性地工作，所述第二温度小于第一温度。加热元件2设置在进料管1的外围，进料管1中的打印物料被后续经进给元件5推动的打印物料推动着在进料管1中持续移动，并在进料管2中被加热元件2以第一温度或者比第一温度更高的温度加热至软化。加热元件2设置为以第一温度进行工作，以对经过进料管2的打印物料加热至软化。其中，该第一温度高于该打印物料的软化温度，保证打印物料在经过进料管1时能够被软化，并且被软化的打印物料在被推送到喷头4中，以及从喷嘴3中被挤出也有称之为喷出时，仍然处于被软化的状态，然后接触空气或其他冷却气体，迅速降温并硬化。

如图1所示，对于家用级别、商用级别或者工业级别的3D打印设备，进给元件5与加热元件2顺着打印物料的进给方向依次设置在进料管1上，加热元件2位于进给元件5和喷头4之间。从外部进给到进料管1中的打印物料，比如可以是ABS细丝、PLA细丝或者蜡丝等打印耗材，也可以是巧克力等食品原料；或者，也可以是粉末状或者颗粒状的打印耗材、食品原料等。进给元件5设置为通过挤压或者夹持打印物料，带动进料管1中的打印物料持续性地移动，将打印物料进行源源不断的进给。

控制器7与处理器6之间可以传输电信号，在该控制器7被操作时，比如作为一个按钮被按下或者接受自动控制被触发时，控制器7与处理器6之间的电路接通，并向处理器6发送电信号。处理器6在接收到控制器7发送的该电信号后，向进给元件5发送停止进给信号。进给元件5收到该处理器6发送的该停止进给信号后，根据该停止进给信号停止带动进料管1中的打印物料继续进给。在应用时，用户可以通过该控制器7停止进给元件5继续进给打印物料。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种3D打印机打印头，其特征在于：包括进料管(1)及位于进料管(1)外围的加热元件(2)、位于进料管(1)出料口的喷头(4)以及安装在喷头(4)内部的喷嘴(3)、安装在进料管(1)顶端的进给元件(5)、与加热元件(2)和进给元件(5)相连的处理器(6)、以及与处理器(6)相连的控制器(7)；所述的进料管(1)上设有温度传感器，温度传感器与处理器(6)相连，加热元件(2)外围设有一层保护套，保护套外围设有用于输送液体的管道(8)，管道(8)的液体流入端设有开关阀门(9)，开关阀门(9)与控制器(7)连接。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印机打印头，其特征在于：所述的进料管(1)包括圆柱形上孔(11)、锥圆柱形中孔(12)和圆柱形缓冲下孔(13)，圆柱形缓冲下孔(13)的末端安装喷头(4)，喷嘴(3)与圆柱形缓冲下孔(13)贯通连接，圆柱形缓冲下孔(13)的内直径大于锥圆柱形中孔(12)的内直径；进给元件(5)用于为进给进料管(1)中的进给打印物料，加热元件(2)用于将其内部的进料管(1)中的打印物料加热至软化，加热元件(2)还用于根据保温信号对软化的打印物料进行保温。

3.根据权利要求1所述的3D打印机打印头，其特征在于：所述加热元件(2)根据保温信号以将进料管(1)中的打印物料加热至软化的第一温度间歇性地工作，或者以第二温度进行持续性地或者间歇性地工作，所述第二温度小于第一温度。