CN107718538B - 一种sls 3d打印机液冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种SLS 3D打印机液冷装置，包括水循环装置，设置在SLS 3D打印机机柜柜体中工作腔内表面及激光装置周围的多个散热装置；所述水循环装置包括液冷的冷水机、进水支路和出水支路，所述冷水机通过进水之路与散热装置的一端相连，散热装置的另一端通过出水支路与冷水机相连，所述进水支路安装有液体输送泵1，出水支路安装有液体输送泵2；冷却时，冷水机中的冷水通过进水支路流向散热装置，吸收工作腔和激光装置的热量，然后通过出水支路回流到冷水机。本发明采用循环散热原理，可以根据需要调节冷却的时间和速度，具有冷却效率高、能耗低、成本小的优点。

Description

一种SLS 3D打印机液冷装置

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，特别是涉及一种SLS 3D打印机液冷装置。

背景技术

在SLS 3D打印技术领域，激光在对粉末材料烧结打印出烧结件后，需要等到激光发射器和工作腔内的温度冷却到室温以后，然后再将烧结件取出来。而激光发射器和工作腔内的温度冷却到室温这一过程非常漫长，少则半个小时，多则需要一个多小时，严重影响打印效率，耗费打印者的时间。激光发射器工作后的温度太高，现有的冷却系统不足以短时间内将其冷却，而工作腔内没有设置冷却系统，需要等到其自然冷却。并且工作腔在工作时，需要控制在一定的温度值，而现在的打印机有时加热温度过高，影响打印件的质量，而没有实时控制其温度的冷却装置。由于工作腔内的打印材料的粉末材料，不能用常规的风冷装置对其冷却。针对SLS 3D打印机工作腔和激光发射器冷却问题，现有的3D打印机领域还没有设计相关的冷却装置，根据上述问题本发明设计出一种SLS 3D打印机液冷装置。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术的不足之处，本发明提供一种SLS 3D打印机液冷装置。所设计的SLS 3D打印机液冷装置结构简单，冷却效率高，烧结件冷却时间短，成本低、能耗小。

为实现上述目的，本发明的采用的技术方案如下：一种SLS 3D打印机液冷装置，包括水循环装置，设置在SLS 3D打印机机柜柜体中工作腔内表面及激光装置周围的多个散热装置；

所述水循环装置包括液冷的冷水机、进水支路和出水支路，所述冷水机通过进水之路与散热装置的一端相连，散热装置的另一端通过出水支路与冷水机相连，所述进水支路安装有液体输送泵1，出水支路安装有液体输送泵2；

所述散热装置为中心镂空的菱形本体，沿四条边平行设置4组长条形镂空的吸热槽四个顶角设置有4个液体进出口，所述吸热槽将散热装置内部划分为多条液体流道，液体流道与液体进出口相贯通；

冷却时，冷水机中的冷水通过进水支路流向散热装置，吸收工作腔和激光装置的热量，然后通过出水支路回流到冷水机。

进一步的，还包括设置在铺粉辊上的温度测量装置，所述温度测量装置包括温度传感器和连接头、连接杆以及驱动和控制装置，所述的温度传感器总共有4个，每两个温度传感器之间夹角为90°，均匀固定在连接头上，所述的连接头通过连接杆固定在铺粉辊上，驱动和控制装置与连接头连接，用于驱动连接头旋转，驱动和控制装置分别与温度传感器和水循环装置连接，当温度传感器检测到工作腔内温度过高时，通过驱动和控制装置将温度信息反馈给水循环装置，从而启动水循环装置。

进一步的，还包括连接环和塞子，所述连接环分为2个连接口、3个连接口和4个连接口三种类型，所述连接环用于连接2个及以上散热装置的液体进出口，从而使多个的散热装置拼接组成不同形状，所述塞子用于堵塞多余的液体进出口。

进一步的，所述的每组吸热槽分为3个长短不一的长条形镂空吸热槽，4组吸热槽与竖直方向的夹角为均为45°。

进一步的，所述进水支路包括相互连接的进水管和分流管，所述出水支路包括相互连接的出水管和集流管，其中进水管和出水管分别与冷水机连接，分流管和集流管分别与散热装置中的液体进出连接。

进一步的，还包括设置在机柜柜体外表面的散热板，以及固定在散热板表面上的风机。

进一步的，所述集流管和散热板以机柜柜体的柜壁对称安装。

进一步的，所述出水管上设置散热片，散热片上装有散热管。

进一步的，所述进水管上安装有节流阀。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果：与现有的技术相比，本发明采用的散热装置使冷却液体均匀地向各个方向流动，设计的液体流道能使流入的冷却液体的以流动的方式在散热装置内部循环，从而能快速降低打印工作完成后工作腔和激光器的温度，解决粉末打印机不能用风冷的问题；本发明的温度测量装置能实时检测工作腔工作时，空间内不同位置不同时刻的温度值，并且与水循环装置相连通，当温度过高时，控制水循环装置开始工作，从而将工作腔的温度控制在规定的温度值附近；本发明结构简单，吸热均匀，冷却效率高、速度快、效果好，可以根据需要调节冷却的时间和速度。本发明采用循环散热原理，采用水为冷却液体，能耗低，成本小。

附图说明

图1是本发明一种SLS 3D打印机液冷装置整体结构示意图。

图2是本发明散热装置的结构示意图。

图3是本发明散热装置拼接后的结构示意图。

图4是本发明温度测量装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示一种SLS 3D打印机液冷装置整体结构示意图，包括水循环装置，设置在SLS 3D打印机机柜柜体1中工作腔2内表面及激光装置3周围的多个散热装置4，设置在机柜柜体1外表面的散热板7和固定在散热板7表面上的风机8，设置在工作腔2的铺粉辊401上的温度测量装置17；

所述水循环装置包括液冷的冷水机16、进水支路和出水支路，所述冷水机16通过进水之路与散热装置4的一端相连，散热装置4的另一端通过出水支路与冷水机16相连，所述进水支路包括相互连接的进水管5和分流管14，所述出水支路包括相互连接的出水管6和集流管15，所述的液冷的冷水机16安装在SLS 3D打印机的机柜柜体1旁边，进水支路的进水管5上安装有液体输送泵1(10)和节流阀9，出水支路的出水管6上安装有液体输送泵2(11)和散热片12。

所述的散热装置4用热稳定性好、吸附能力强的硅胶均匀地粘接在工作腔2的内表面以及激光装置3的周围，所述的集流管15固定在机柜柜体1的内表面上，所述的散热板7固定在机柜柜体1的外表面上，所述的集流管15和散热板7以机柜壁对称安装，所述的风机8固定在散热板7的表面上。

如图2所示，散热装置4为中心镂空的菱形本体，散热装置沿四条边平行设置4组长条形镂空的吸热槽201、液体进出口202，与液体进出口202相贯通液体流道203，，每个顶角设有一个液体进出口202，吸热槽201总共有4组，每组有3个长短不一的吸热槽，吸热槽将散热装置4内部划分为多条液体流道203，冷却液体在液体流道203流动。吸热槽201与竖直方向的夹角为45°，45°角的设置可以使冷却液体均匀地向各个方向流动，冷却液体流动更稳定，所述的液体流道203能使流入的冷却液体的以流动的方式在散热装置4内部循环，从而加快冷却工作腔2内部及激光装置3周围的温度。

如图3所示，2个或者两个以上的散热装置4之间可以通过连接环301组成任意的形状并连接起来，所述的连接环301分别有2个连接口、3个连接口和4个连接口三种类型，连接环301可以连接2个以上散热装置4的液体进出口202，从而可以使多个的散热装置4拼接起来组成不同形状的散热装置连接体，使散热装置4安装简易，并且最大化利用工作腔可利用的空间，实现最大的冷却效果。冷却液体可以在散热装置连接体内相互流通，冷却液体的分配更加均匀，收集更加方便，最大化利用冷却液体的吸热效果；为了防止分流管14和集流管15与过多的液体进出口202连接，可以通过塞子将一些液体进出口202封住。

冷却时，所述的冷水机16中的冷水在液体输送泵1(10)作用下，通过进水管5进入到分流管14，进入到分流管里的冷水开始分流，一部分冷水流入工作腔2上的散热装置4，散热装置4吸收工作腔2的热量被冷水吸收；另一部分冷水流入激光装置3上的散热装置4，散热装置4吸收激光装置3的热量被冷水吸收。冷水与散热装置4进行热交换以后，使得工作腔2和激光装置3的温度下降，液体温度上升，并流入到集流管15里；所述的集流管15汇合温度升高的液体，所述的散热板7吸收集流管15里液体的热量，散热板7上的风机8开始工作，将热量散到空气中，此次为温度升高液体的第一次散热。所述的集流管15里的液体经过一次散热以后流入到出水管6，在液体输送泵2(11)的作用下，液体流入到散热片12中。散热片12上装有散热管13，液体在散热片12和散热管13中开始散热，此次为液体的第二次散热。经过散热的液体最终流回到冷水机16中，变为常温的液体在冷水机16的作用下再次变为冷水，进行下一次散热，一直循环下去直到达到冷却的要求。

所述的节流阀9可以根据需要调节进入冷水的流量，从而控制冷却的时间；所述的液冷散热介质为水，吸热和散热效率高，成本低。

如图4所示，所述的温度测量装置17安装在铺粉辊401上，包括温度传感器403和连接头402、连接杆405以及驱动和控制装置404。所述的温度传感器403总共有4个，每两个温度传感器之间夹角为90°，均匀固定在连接头402上，所述的连接头402通过连接杆405固定在铺粉辊401，驱动和控制装置404安装在连接杆405上，驱动和控制装置404通过电路与温度传感器403和水循环装置连接。所述温度传感器403可以检测工作腔2内的温度，并且得到空间内4个不同位置的温度值，所述的连接头402在驱动和控制装置404的电机驱动下可以旋转，从而可以带动4个温度传感器403旋转，测量不同空间位置的温度值。所述的温度测量装置17可以随铺粉辊401一起移动，当铺粉辊401完成一个周期的来回运动时，连接头402在间隔一定的时间内转动一次，温度传感器403就可以检测不同时间和不同位置的温度。当打印机工作时，温度传感器403检测到工作腔2温度过高，驱动和控制装置404可以将温度信息反馈给本发明的水循环装置从而进行冷却，使工作腔2保持一定温度值。当打印机完成工作时，温度测量装置17可以检测工作腔2内冷却下来的温度，直到符合烧结件取出来的温度。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种SLS3D打印机液冷装置，包括水循环装置，其特征在于：设置在SLS3D打印机机柜柜体(1)中工作腔(2)内表面及激光装置(3)周围的多个散热装置(4)；

所述水循环装置包括液冷的冷水机(16)、进水支路和出水支路，所述冷水机(16)通过进水之路与散热装置(4)的一端相连，散热装置(4)的另一端通过出水支路与冷水机(16)相连，所述进水支路安装有液体输送泵1(10)，出水支路安装有液体输送泵2(11)；

所述散热装置(4)为中心镂空的菱形本体，沿四条边平行设置4组长条形镂空的吸热槽(201)、四个顶角设置有4个液体进出口(202)，所述吸热槽(201)将散热装置(4)内部划分为多条液体流道(203)，液体流道(203)与液体进出口(202)相贯通；

冷却时，冷水机(16)中的冷水通过进水支路流向散热装置(4)，吸收工作腔(2)和激光装置(3)的热量，然后通过出水支路回流到冷水机(16)；

还包括设置在铺粉辊(401)上的温度测量装置(17)，所述温度测量装置(17)包括温度传感器(403)和连接头(402)、连接杆(405)以及驱动和控制装置(404)，所述的温度传感器(403)总共有4个，每两个温度传感器之间夹角为90°，均匀固定在连接头(402)上，所述的连接头(402)通过连接杆(405)固定在铺粉辊(401)上，驱动和控制装置(404)与连接头(402)连接，用于驱动连接头旋转，驱动和控制装置(404)分别与温度传感器(403)和水循环装置连接，当温度传感器(403)检测到工作腔(2)内温度过高时，通过驱动和控制装置(404)将温度信息反馈给水循环装置，从而启动水循环装置。

2.如权利要求1所述的一种SLS3D打印机液冷装置，其特征在于：还包括连接环(301)和塞子，所述连接环(301)分为2个连接口、3个连接口和4个连接口三种类型，所述连接环(301)用于连接2个及以上散热装置(4)的液体进出口(202)，从而使多个的散热装置(4)拼接组成不同形状，所述塞子用于堵塞多余的液体进出口(202)。

3.如权利要求2所述的一种SLS3D打印机液冷装置，其特征在于：每组吸热槽(201)分为3个长短不一的长条形镂空吸热槽，4组吸热槽(201)与竖直方向的夹角为均为45°。

4.如权利要求1-3任一所述的一种SLS3D打印机液冷装置，其特征在于：所述进水支路包括相互连接的进水管(5)和分流管(14)，所述出水支路包括相互连接的出水管(6)和集流管(15)，其中进水管(5)和出水管(6)分别与冷水机(16)连接，分流管(14)和集流管(15)分别与散热装置(3)中的液体进出口(202)连接。

5.如权利要求4所述的一种SLS3D打印机液冷装置，其特征在于：还包括设置在机柜柜体(1)外表面的散热板(7)，以及固定在散热板(7)表面上的风机(8)。

6.如权利要求5所述的一种SLS3D打印机液冷装置，其特征在于：所述集流管(15)和散热板(7)以机柜柜体(1)的柜壁对称安装。

7.如权利要求6所述的一种SLS3D打印机液冷装置，其特征在于：所述出水管(6)上设置散热片(12)，散热片(12)上装有散热管(13)。

8.如权利要求7所述的一种SLS3D打印机液冷装置，其特征在于：所述进水管(5)上安装有节流阀(9)。