CN108327245A - 一种超小型3d打印头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超小型3D打印头，用于3D打印机，其内部填充打印耗材，所述超小型3D打印头包括电机、转动轮、固定基座、从动转轴、喷头、加热装置、散热块和风扇，所述固定基座的内部中空形成容纳腔，在所述容纳腔内设置有从动转轴，所述喷头的上部卡装于所述固定基座的下端，所述耗材输入口位于所述容纳腔内，所述喷头下部安装所述加热装置，所述加热装置对所述喷头内部的打印耗材加热融化；在所述加热装置的上侧安装所述散热块。本发明提供的超小型3D打印头不仅结构简单，体积超小，而且易于装配，使得打印过程更加稳定，同时也大幅度降低了3D打印机的成本。

Description

一种超小型3D打印头

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种超小型3D打印头。

背景技术

3D打印机又称三维打印机(3DP)，是一种利用累积制造技术进行打印的机器。3D打印机是以数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。

3D打印机通常被用来制造产品，其工作步骤是：首先，使用CAD软件创建产品模型，例如动物模型、人物模型、或者微缩建筑模型等等；然后，通过SD卡或者优盘将产品模型的数据拷贝到3D打印机中；最后，对3D打印机进行打印设置，3D打印机将产品打印出来。3D打印机和传统打印机的工作原理基本一样，且两者的结构也基本相同，两者均由控制组件、机械组件、打印头、打印耗材和介质等结构组成的。在3D打印机中，3D打印头是其最主要的部件之一，而3D打印头的大小直接制约着3D打印机的体积，3D打印机的体积的大小直接影响其成本的高低，目前的3D打印机因其成本较高难以走进千家万户，且打印头体积过大会造成打印机内部空间浪费，可打印区域变小，可见，3D打印头直接关系到3D打印过程的稳定性，打印机成本的高低以及3D打印机更换或者装配3D打印头的简易程度。

目前的3D打印头因内部结构设计不合理，以致其结构比较复杂，体积比较庞大，重量重，这使得3D打印机的体积难以做小，且使得3D打印机更换或者装配3D打印头操作不便，也使得3D打印的过程不稳定，易使打印头频繁阻塞，从而减少其寿命，同时也使得所打印产品的成本大大地提高。

另外，目前的3D打印头在打印的过程中极易阻塞打印头的喷头，从而造成打印耗材的浪费以及后续打印工作的延误。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超小型3D打印头，用以解决现有3D打印头结构复杂，体积庞大、重量重的问题。

为实现上述目的，本发明提供的超小型3D打印头，用于3D打印机，其内部填充打印耗材，所述超小型3D打印头包括电机、转动轮、固定基座、从动转轴、喷头、加热装置、散热块和风扇，所述固定基座的内部中空形成容纳腔，在所述容纳腔内设置有从动转轴，所述电机的驱动轴与所述固定基座转动连接，且所述驱动轴深入所述容纳腔内，在深入所述容纳腔内的驱动轴上设置靠近所述从动转轴的所述转动轮，且所述转动轮和所述从动转轴对所述打印耗材进行挤压；

所述喷头呈管状，所述喷头的上部安装于所述固定基座的下端，所述喷头包括设置于所述喷头顶部的耗材输入口和设置于所述喷头底部的喷嘴，且所述耗材输入口位于所述容纳腔内，所述转动轮挤压并带动所述打印耗材并使其由所述喷头顶部的耗材输入口持续进入所述喷头的内部；

所述喷头下部安装所述加热装置，所述加热装置对所述喷头内部的打印耗材加热融化；

在所述加热装置的上侧安装所述散热块，所述散热块设置有贯通孔，所述散热块通过所述贯通孔安装于所述喷头；

所述风扇设置于所述散热块的一侧，且所述风扇紧贴所述散热块，所述风扇的底部开设有排风口，且所述排风口正对从喷头挤出的耗材。

优选地，所述超小型3D打印头还包括第二轴承，所述固定基座包括第一固定基座和第二固定基座，所述第二固定基座扣合于所述第一固定基座，所述容纳腔形成于两者之间，所述第一固定基座设置有安装孔，且所述安装孔的直径大于所述电机的输出轴的直径，所述电机的输出轴穿过所述安装孔，并通过所述第二轴承与所述第二固定基座连接。

优选地，所述从动转轴包括第一凸部和第一轴承，且所述第一轴承套设于所述第一凸部的外侧，所述第一凸部设置于所述第一固定基座的内侧，且靠近所述安装孔，所述第一凸部的端部固定于所述第二固定基座。

优选地，所述第二轴承固定于所述第二固定基座。

优选地，所述第一凸部为圆柱状凸部。

优选地，所述第一固定基座和所述第二固定基座下端均设置有弧形槽，所述第一固定基座的弧形槽和所述第二固定基座的弧形槽对称设置，且两者形成环形槽，所述喷头的上端设置环状凸起，所述环状凸起卡接于所述环形槽内。

优选地，所述第一固定基座和所述第二固定基座下端均设置有两个平行的弧形槽，所述第一固定基座的弧形槽和所述第二固定基座的弧形槽对称设置，且两者形成两个平行的环形槽，所述喷头的上端设置两个环状凸起，所述环状凸起分别对应卡接于所述环形槽内。

优选地，所述加热装置为加热管，所述加热管套设于所述喷头，所述风扇为离心风扇。

优选地，所述超小型3D打印头还包括加热保护套，所述加热保护套套设于所述加热管的外侧。

优选地，所述散热块和所述加热装置之间的所述喷头的直径小于所述加热装置处的所述喷头直径。

优选地，所述转动轮和所述从动转轴之间的所述固定基座设置有凹槽，所述凹槽用于容纳所述耗材。

本发明具有如下优点：

本发明提供的超小型3D打印头，其包括电机、固定基座、从动转轴、喷头、加热装置、散热块和风扇。其中，电机的驱动轴穿过容纳腔与固定基座转动连接，不仅简化了电机的固定结构，也极大地缩小了3D打印头内部驱动结构的体积，从而有助于缩小3D打印头的体积；喷头的上部卡装于固定基座的下端，这使得喷头和固定基座的连接更加稳定牢靠，也使得3D打印头的结构更紧凑，进而更有助于使得打印过程更加稳定；散热块通过贯通孔安装于喷头，风扇紧贴于散热块，且风扇的底部开设有排风口，且排风口正对从喷头挤出的耗材，这进一步优化了3D打印头的内部结构，使得其内部结构更加紧凑合理，不仅有效地提高了散热块的散热效率，且使得散热风扇在对散热块散热的同时，也能对刚刚打印出来的耗材进行有效散热，进而使得散热风扇被高效的利用，而且进一步地缩小了3D打印头的体积。

同时，3D打印头体积的减小大大地降低了3D打印机的体积，不仅有助于3D打印头的安装和拆卸，而且有助于大大降低3D打印机的成本，使得3D打印机可以走进千家万户，同时也使得相同外形的3D打印机有了更广阔的打印空间。

另外，本发明提供的超小型3D打印头使得打印耗材受到电机的驱动轴上轴承的挤压经由喷头顶部的耗材输入口持续进入所述喷头的内部，进而使得打印耗材经过挤压直接进入喷头的内部，这不仅简化了打印耗材被3D打印机输送至3D打印头的喷头的结构构造，使得3D打印的操作更加简单，使用更加方便，而且使得打印耗材经过最短的路径直接被打印，进而使得3D打印头的拥堵问题得到了很好地解决。

附图说明

图1是本发明提供的超小型3D打印头的结构示意图。

图2本发明提供的超小型3D打印头的结构分解示意图。

图3本发明提供的超小型3D打印头另一种角度的结构分解示意图。

图中，1-电机，2-转动轮，3-固定基座，31-第一固定基座，311-安装孔，32-第二固定基座，4-从动转轴，41-第一凸部，42-第一轴承，5-喷头，51-耗材输入口，52-喷嘴，53-环状凸起，6-加热装置，7-散热块，8-风扇，9-第二轴承，10-加热保护套，11-外壳。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如图1所示，结合图2和图3，本实施例提供一种超小型3D打印头，其内部填充打印耗材，该超小型3D打印头用于3D打印机。在本实施例中，超小型3D打印头包括外壳11以及设置于外壳11内部的电机1、转动轮2、固定基座3、从动转轴4、喷头5、加热装置6、散热块7和风扇8，其中，固定基座3的内部中空形成容纳腔。

具体地，在容纳腔内设置有从动转轴4，电机1的驱动轴与固定基座3转动连接，且驱动轴深入容纳腔内。在深入容纳腔内的驱动轴上设置紧贴从动转轴4的转动轮2，且转动轮2和从动转轴4对打印耗材进行挤压。

在本实施例中，喷头5呈管状，且喷头5的上部卡装于固定基座3的下端。具体地，喷头5包括设置于喷头5顶部的耗材输入口51和设置于喷头5底部的喷嘴52，且耗材输入口51位于容纳腔内。当电机1旋转时，电机1的输出轴带动转动轮2旋转，转动轮2挤压并带动打印耗材并使其由喷头5顶部的耗材输入口51持续进入喷头5的内部。

另外，喷头5下部安装加热装置6，加热装置6对喷头5内部的打印耗材加热融化；同时，在加热装置6的上侧安装散热块7，散热块7用于对喷头5的中段进行散热降温，具体地，散热块7设置有贯通孔，散热块7通过贯通孔安装于喷头5。

为了对超小型3D打印头更好的冷却，将风扇8设置于散热块7的一侧，且风扇8紧贴散热块7，风扇8的底部开设有排风口，且所述排风口正对从喷头挤出的耗材，风扇8的作用为散热。优选地，风扇8为离心风扇。风扇8将空气流从散热块7的槽间吸入，然后将其从风扇8底部的排风口排出，不仅增大散热块7间的空气流动速度，提高散热块7的散热效率，进而有效地降低了喷头5中段的温度，从而大大地减少了耗材阻塞喷头，而且风扇8的排风口正对从喷头5挤出的耗材，从排风口排出的空气流直接吹向被打印的物体，加快了被打印的物体冷却速度，保证了3D打印机的打印质量。而现有技术采用两个轴流风扇，一个对打印头进行降温冷却，另一个对打印物体进行降温，这使得3D打印头的结构较复杂，体积较大。

本实施例提供的超小型3D打印头，电机1的驱动轴穿过容纳腔与固定基座3转动连接，不仅简化了电机1的固定结构，也极大地缩小了3D打印头内部驱动结构的体积，从而有助于缩小3D打印头的体积；喷头5的上部卡装于固定基座3的下端，这使得喷头5和固定基座3的连接更加稳定牢靠，也使得3D打印头的结构更紧凑，进而更有助于使得打印过程更加稳定；散热块7通过贯通孔安装于喷头5，风扇8紧贴于散热块7，且风扇8的底部开设有排风口，且排风口正对从喷头挤出的耗材，这进一步优化了3D打印头的内部结构，使得其内部结构更加紧凑合理，不仅有效地提高了散热块7的散热效率，且使得风扇8在对散热块7散热的同时，也能对刚刚打印出来的耗材进行有效散热，进而使得风扇8被高效的利用，而且进一步地缩小了3D打印头的体积。

同时，3D打印头体积的减小大大的降低了3D打印机的体积，不仅有助于3D打印头的安装和拆卸，而且有助于大大降低3D打印机的成本，使得3D打印机可以走进千家万户，同时也使得相同外形的3D打印机有了更广阔的打印空间。

另外，本实施例提供的超小型3D打印头使得打印耗材受到电机1的驱动轴上的转动轮2的的挤压经由喷头5顶部的耗材输入口51持续进入所述喷头5的内部，进而使得打印耗材经过挤压直接进入喷头5的内部，这不仅简化了打印耗材被3D打印机输送至3D打印头的喷头5的结构构造，使得打印耗材经过最短的路径直接被打印，另外，转动轮2和从动转轴4之间的固定基座设置有凹槽，凹槽用于容纳耗材，这使得打印耗材沿凹槽被挤压进入耗材输入口51时更加顺畅，而不会因为耗材两侧的转动轮和从动转轴的转动和挤压而发生位置的偏移。

实施例2

本实施例提供另一种超小型3D打印头，其结构与实施例1基本相同，下面仅对不同部分进行描述。

如图1、图2和图3所示，本实施例提供的超小型3D打印头还包括第二轴承9，固定基座3包括第一固定基座31和第二固定基座32，第二固定基座32扣合于第一固定基座31，容纳腔形成于两者之间，第一固定基座31设置有安装孔311，且安装孔311的直径大于电机1的输出轴的直径，电机1的输出轴穿过安装孔311，并通过第二轴承9与第二固定基座32连接。第一固定基座31和第二固定基座32扣合形成固定基座3，不仅简化了固定基座3的结构，而且更有助于固定基座3对电机1的固定和安装。

优选地，从动转轴4包括第一凸部41和第一轴承42，且第一轴承42套设于第一凸部41的外侧，第一凸部41设置于第一固定基座31的内侧，且第一凸部41靠近安装孔311，第一凸部41的端部固定于第二固定基座32。具体地，第二轴承9固定于第二固定基座32，这使得电机1在转动的过程中，电机1的驱动轴和第一凸部41的位置相对固定，使得从动转轴4在随电动机1的驱动轴上的轴承挤压打印耗材时更稳定，进而更好的保证打印质量。

进一步优选地，第一凸部41为圆柱状凸部。圆柱状凸部更有助于将第一轴承42固定于其外侧。

在一个优选的实施例中，第一固定基座31和第二固定基座32下端均设置有弧形槽，第一固定基座31的弧形槽和第二固定基座32的弧形槽对称设置，且两者形成环形槽，喷头5的上端设置环状凸起53，环状凸起53卡接于环形槽内。通过环状凸起53和环形槽的配合将喷头5固定于第一固定基座31和第二固定基座32下端，不仅操作简单，固定效果极佳，而且使得喷头5安装和拆卸极其方便。

更加优选地，第一固定基座31和第二固定基座32下端均设置有两个平行的弧形槽，第一固定基座31的弧形槽和第二固定基座32的弧形槽对称设置，且两者形成两个平行的环形槽，喷头5的上端设置两个环状凸起53，环状凸起53分别对应卡接于环形槽内。通过两个环状凸起53和两个环形槽的配合将喷头5固定于第一固定基座31和第二固定基座32下端，使得喷头5的固定结构更加稳固。

实施例3

本实施例提供另一种超小型3D打印头，其结构与实施例1基本相同，下面仅对不同部分进行描述。

如图1、图2和图3所示，在本实施例中，加热装置6为加热管，且加热管套设于喷头5。将加热管套设于喷头5提高了加热装置6对喷头5的加热效率。

优选地，超小型3D打印头还包括加热保护套10，加热保护套10套设于加热管的外侧。加热保护套10有效地隔离了加热装置6表面的高温，其能有效地防止加热装置6对操作人员的烫伤。

在本实施例中，风扇8为离心风扇8。离心风扇8由涡型机壳、风扇电机和叶轮组成，其由风扇电机带动叶轮旋转，叶轮中的叶片迫使气体旋转，并对气体做功，使其动量增加，气体在离心力的作用下，向叶轮四周甩出，通过涡型机壳将动能转换成压力能，当叶轮内的气体排出后，叶轮内的压力低于进风管内压力，新的气体在压力差的作用下吸入叶轮，气体就连续不断的从风扇8内排出。离心风扇8有效地提高了风扇8对3D打印头中段的降温效率，有效地防止3D打印头因高温造成的耗材阻塞。

优选地，散热块7和加热装置6之间的喷头5的直径小于加热装置6处的喷头直径，这减少了在加热装置6对喷头5的下端进行加热时，喷头5下端向上导热的速度，不仅保证了喷头5下端的加热温度，而且也减少了对喷头5中段的散热的工作量，从而更好的节约能源，也使得喷头5阻塞问题得到很好地解决，提高了打印机的打印质量。

进一步优选地，转动轮2和从动转轴4之间的固定基座设置有凹槽，凹槽用于容纳耗材，这使得打印耗材被挤压进入耗材输入口51时更加顺畅，而不会因为耗材两侧转动轮2和从动转轴4的转动和挤压而发生位置的偏移。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种超小型3D打印头，用于3D打印机，其内部填充打印耗材，其特征在于，所述超小型3D打印头包括电机、转动轮、固定基座、从动转轴、喷头、加热装置、散热块和风扇，所述固定基座的内部中空形成容纳腔，在所述容纳腔内设置有从动转轴，所述电机的驱动轴与所述固定基座转动连接，且所述驱动轴深入所述容纳腔内，在深入所述容纳腔内的驱动轴上设置靠近所述从动转轴的所述转动轮，且所述转动轮和所述从动转轴对所述打印耗材进行挤压；

所述喷头呈管状，所述喷头的上部安装于所述固定基座的下端，所述喷头包括设置于所述喷头顶部的耗材输入口和设置于所述喷头底部的喷嘴，且所述耗材输入口位于所述容纳腔内，所述转动轮挤压并带动所述打印耗材并使其由所述喷头顶部的耗材输入口持续进入所述喷头的内部；

所述喷头下部安装所述加热装置，所述加热装置对所述喷头内部的打印耗材加热融化；

在所述加热装置的上侧安装所述散热块，所述散热块设置有贯通孔，所述散热块通过所述贯通孔安装于所述喷头；

所述风扇设置于所述散热块的一侧，且所述风扇紧贴所述散热块，所述风扇的底部开设有排风口，且所述排风口正对从喷头挤出的耗材。

2.如权利要求1所述的超小型3D打印头，其特征在于，所述超小型3D打印头还包括第二轴承，所述固定基座包括第一固定基座和第二固定基座，所述第二固定基座扣合于所述第一固定基座，所述容纳腔形成于两者之间，所述第一固定基座设置有安装孔，且所述安装孔的直径大于所述电机的输出轴的直径，所述电机的输出轴穿过所述安装孔，并通过所述第二轴承与所述第二固定基座连接。

3.如权利要求2所述的超小型3D打印头，其特征在于，所述从动转轴包括第一凸部和第一轴承，且所述第一轴承套设于所述第一凸部的外侧，所述第一凸部设置于所述第一固定基座的内侧，且靠近所述安装孔，所述第一凸部的端部固定于所述第二固定基座。

4.如权利要求3所述的超小型3D打印头，其特征在于，所述第二轴承固定于所述第二固定基座。

5.如权利要求3所述的超小型3D打印头，其特征在于，所述第一固定基座和所述第二固定基座下端均设置有弧形槽，所述第一固定基座的弧形槽和所述第二固定基座的弧形槽对称设置，且两者形成环形槽，所述喷头的上端设置环状凸起，所述环状凸起卡接于所述环形槽内。

6.如权利要求5所述的超小型3D打印头，其特征在于，所述第一固定基座和所述第二固定基座下端均设置有两个平行的弧形槽，所述第一固定基座的弧形槽和所述第二固定基座的弧形槽对称设置，且两者形成两个平行的环形槽，所述喷头的上端设置两个环状凸起，所述环状凸起分别对应卡接于所述环形槽内。

7.如权利要求1所述的超小型3D打印头，其特征在于，所述加热装置为加热管，所述加热管套设于所述喷头，所述风扇为离心风扇。

8.如权利要求7所述的超小型3D打印头，其特征在于，所述超小型3D打印头还包括加热保护套，所述加热保护套套设于所述加热管的外侧。

9.如权利要求1所述的超小型3D打印头，其特征在于，所述散热块和所述加热装置之间的所述喷头的直径小于所述加热装置处的所述喷头直径。

10.如权利要求1所述的超小型3D打印头，其特征在于，所述转动轮和所述从动转轴之间的所述固定基座设置有凹槽，所述凹槽用于容纳所述耗材。