CN110509554B - 基于信息技术的3d打印机冷却机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于信息技术的3D打印机冷却机构，通过上顶板和下底板分别开设有第一螺纹插槽和第二螺纹插槽，螺纹杆的一端可螺纹活动的插入于第一螺纹插槽中，螺纹杆的另一端固定于的设置于第二螺纹插槽中；上顶板的上表面设有啮合接口，驱动电机上的齿轮与啮合接口啮合连接；温度感应器的温度感应探针抵于下底板的下底面；智能恒温芯片分别与驱动电机和温度感应器连接；石墨烯折层呈薄片空心圆筒状，石墨烯折层设于上顶板与下底板之间，以实现解决喷头温度过高导致其他部件溶解烧问题的技术效果。

Description

基于信息技术的3D打印机冷却机构

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及为一种基于信息技术的3D打印机冷却机构。

背景技术

3D打印机的喷头作为3D打印机的核心部件之一，很大程度上决定了成型的质量。挤出嘴流出丝料的流畅程度和出丝的温度直接影响了3D打印的精度。但如果喷头温度过高会导致其他部件溶解烧毁，因此需要散热装置将喷头温度控制在一定的范围内；现阶段，通常是在喷头处安装散热风扇来对喷头进行散热，但是在打印过程中，散热风扇运转产生的震动会严重影响3D打印机的成型质量；

目前具有发明专利CN201611049431.2，名称为3D打印机喷头冷却装置，包括水循环装置和水管，通过水管缠绕喷头的外表面，达到散热的效果，但是该发明经过实际的测试具有如下弊端：

弊端1，实际上水管缠绕于喷头，同样会导致喷头振动；经过实验，当喷头达到一定温度时会导热至水管，此时水管并不会完全散热而是热能传导在水管的水液中，当喷头采用高热量的功效时，势必产生高热能传导至水管的水液中，导致水液沸腾，同样会产生震动，且冷却性差。

发明内容

本发明旨在解决喷头温度过高导致其他部件溶解烧毁的技术问题，提供一种基于信息技术的3D打印机冷却机构。

本发明为解决技术问题采用如下技术手段：

本发明提供一种基于信息技术的3D打印机冷却机构，用于3D打印喷头的恒温控制，包括石墨烯折层、伸缩组件、驱动电机、温度感应器和智能恒温芯片，其中，所述伸缩组件包括螺纹杆、上顶板和下底板；

所述上顶板和下底板分别开设有第一螺纹插槽和第二螺纹插槽，所述螺纹杆的一端可螺纹活动的插入于所述第一螺纹插槽中，所述螺纹杆的另一端固定于的设置于所述第二螺纹插槽中；

所述上顶板的上表面设有啮合接口，所述驱动电机上的齿轮与所述啮合接口啮合连接；所述温度感应器的温度感应探针抵于所述下底板的下底面；所述智能恒温芯片分别与所述驱动电机和所述温度感应器连接；

所述石墨烯折层呈薄片空心圆筒状，所述石墨烯折层设于所述上顶板与下底板之间。

进一步地，基于信息技术的3D打印机冷却机构还包括冷却外壳，所述智能恒温芯片、驱动电机和温度感应器均设于冷却外壳的内部，且所述冷却外壳的表面上开设有若干通孔以用于所述驱动电机的齿轮和温度感应探针的透出。

进一步地，所述冷却外壳的表面上具有冷却支撑杆一端固定的位置，所述冷却支撑杆的另一端固定有圆环体，其中，所述圆环体为中空的圆环型圆筒。

进一步地，所述圆环体的内径与所述上顶板和下底板的直径相等，所述圆环体套设于所述上顶板和下底板的外围。

进一步地，所述圆环体由内环至外环依次分为四层，第一层为受热层、第二层为导热硅脂层、第三层为制冷层、第四层为冷却液层。

进一步地，所述受热层和制冷层的表面均设有热电偶，所述温度感应器分别与热电偶连接。

进一步地，所述冷却液层内部具有冷却液，所述冷却液由40wt％的酒精、15wt％的甘油和45wt％的去离子水混合而成。

进一步地，所述上顶板和下底板的中心位置分别具有第一透孔和第二透孔，所述螺纹杆纵向具有中空通道，3D打印线材依次经过第一透孔、中空通道、第二透孔实现入料过程。

本发明提供了基于信息技术的3D打印机冷却机构，具有以下有益效果：

通过上顶板和下底板分别开设有第一螺纹插槽和第二螺纹插槽，螺纹杆的一端可螺纹活动的插入于第一螺纹插槽中，螺纹杆的另一端固定于的设置于第二螺纹插槽中；上顶板的上表面设有啮合接口，驱动电机上的齿轮与啮合接口啮合连接；温度感应器的温度感应探针抵于下底板的下底面；智能恒温芯片分别与驱动电机和温度感应器连接；石墨烯折层呈薄片空心圆筒状，石墨烯折层设于上顶板与下底板之间，以实现解决喷头温度过高导致其他部件溶解烧问题的技术效果。

附图说明

图1为本发明基于信息技术的3D打印机冷却机构一个实施例的结构示意图；

图2为本发明基于信息技术的3D打印机冷却机构的石墨烯折层的散热程度与折层展开面积的实践线形图；

图3为本发明基于信息技术的3D打印机冷却机构的冷却外壳的一个实施例的结构剖视图；

图4为本发明基于信息技术的3D打印机冷却机构的圆环体的一个实施例的横截面剖视图；

本发明为目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

参考附图1，为本发明一实施例中的基于信息技术的3D打印机冷却机构的结构示意图，本发明提出的基于信息技术的3D打印机冷却机构，用于3D打印喷头B的恒温控制，包括石墨烯折层3、伸缩组件、驱动电机7、温度感应器8和智能恒温芯片6，其中，伸缩组件包括螺纹杆4、上顶板1和下底板2；

上顶板1和下底板2分别开设有第一螺纹插槽12和第二螺纹插槽21，螺纹杆4的一端可螺纹活动的插入于第一螺纹插槽12中，螺纹杆4的另一端固定于的设置于第二螺纹插槽21中；

上顶板1的上表面设有啮合接口11，驱动电机7上的齿轮与啮合接口11啮合连接；温度感应器8的温度感应探针抵于下底板2的下底面；智能恒温芯片6分别与驱动电机7和温度感应器8连接；

石墨烯折层3呈薄片空心圆筒状，石墨烯折层3设于上顶板1与下底板2之间。

需要说明，本发明的伸缩组件用于设置在常规3D打印设备的加热组与喷头B之间，目的在于监听喷头B的温度，并提供散热方式。

具体工作过程如下：智能恒温芯片6设定有温度上限阈值和温度限定阈值，由上述可知温度感应器8的温度感应探针抵于下底板2的下底面，该位置是伸缩组件与喷头B的相接处，在该位置采集喷头B热能非常精准；当温度感应器8探知的喷头B当前温度值发送至智能恒温芯片6，由智能恒温芯片6确定出喷头B当前的温度值高于温度上限阈值时，智能恒温芯片6发出指令至驱动电机7，驱动电机7进行工作(即驱动电机7上的齿轮进行传动)，因为驱动电机7的齿轮与上顶板1上表面的啮合接口11啮合连接，所以上顶板1发生转动，进一步因为螺纹杆4的一端可螺纹活动的插入于第一螺纹插槽12中，因此螺纹杆4的一端在第一螺纹插槽12中进行螺纹活动(即螺纹杆4向下移动逐渐排出于第一螺纹插槽12，但两者不会完全分离)，而螺纹杆4的另一端固定于的设置于第二螺纹插槽21中，因此螺纹杆4逐步排出于第一螺纹插槽12，而下底板2通过第一螺纹插槽12的伸出而向下方移动，达到增大上顶板1与下底板2中间的空间的效果；参考附图2，因为石墨烯折层3设置于上顶板1与下底板2之间，其用于散热，当上顶板1与下底板2之间的空隙狭小时，石墨烯折层3折叠，此时散热面积较小，散热速率较低，当上顶板1与下底板2之间的空间较大时，石墨烯折层3拉升，散热面积大，散热速率较大；当喷头B过热时，通过上述方式拉升石墨烯折层3会提升散热效率；当喷头B处于正常温度时，执行的方式与上述相反(即为螺旋杆回缩于第一螺纹插槽12中，达到缩小上顶板1与下底板2之间的空间的效果)的过程，此时能够减小加热器A与喷头B的距离，提升送料速率。

参考附图3，基于信息技术的3D打印机冷却机构还包括冷却外壳5，智能恒温芯片6、驱动电机7和温度感应器8均设于冷却外壳5的内部，且冷却外壳5的表面上开设有若干通孔以用于驱动电机7的齿轮和温度感应探针的透出，冷却外壳5的表面上具有冷却支撑杆9一端固定的位置，冷却支撑杆9的另一端固定有圆环体10，其中，圆环体10为中空的圆环型圆筒，圆环体10的内径与上顶板1和下底板2的直径相等，圆环体10套设于上顶板1和下底板2的外围。

参考附图4，圆环体10由内环至外环依次分为四层，第一层为受热层104、第二层为导热硅脂层103、第三层为制冷层102、第四层为冷却液层101，冷却液层101内部具有冷却液，冷却液由40wt％的酒精、15wt％的甘油和45wt％的去离子水混合而成，成分配比的冷却液其冰点为-26℃，可确保为制冷层102提供制冷，具体上述制冷层102为制冷铝片。受热层104和制冷层102的表面均设有热电偶，温度感应器8分别与热电偶连接，通过温度感应器8根据热电偶确定受热层104和制冷层102的当前热量，并反馈至智能恒温芯片6，当制冷层102和受热层104温度过高时，智能恒温芯片6指令驱动电机7工作，以增大上顶板1和下底板2之间的空间，通过受热层104接触石墨烯折层3，达到提升石墨烯折层3的散热速率、以及上顶板1和下底板2的散热速率。

在另一个实施例中，上顶板1和下底板2的中心位置分别具有第一透孔和第二透孔，螺纹杆4纵向具有中空通道，3D打印线材依次经过第一透孔、中空通道、第二透孔实现入料过程。

在一个实施例中，当上顶板1和下底板2之间的距离较小时，圆环体10套设于两者的外围，受热层104采集上顶板1和下底板2外表面的热能，根据热传递原理，采用圆环体10降低上顶板1与下底板2热能的效果；当采用上述方式上顶板1和下底板2的温度还高于温度上限值时，智能恒温芯片6控制驱动电机7工作，以增大上顶板1与下底板2之间的距离，使得上顶板1与下底板2之间的石墨烯折层3展开，而此时石墨烯折层3正好贴敷于圆环体10的受热层104侧壁上，进一步的提升了散热性能，最终根据导热硅脂层103、制冷层102和制冷液层实现3D打印设备喷头B的控温效果。

在一个实施例中，石墨烯折层3固定在上顶板1与下底板2之间的方式为：1，通过粘胶将石墨烯折层3的上下两端对应粘合在上顶板1与下底板2的边沿；2，通过钉件穿透石墨烯折层3且钉件插入于上顶板1和下底板2实现石墨烯的安装；上述石墨烯折层3为薄片圆环形的石墨烯。

综上所述，通过上顶板1和下底板2分别开设有第一螺纹插槽12和第二螺纹插槽21，螺纹杆4的一端可螺纹活动的插入于第一螺纹插槽12中，螺纹杆4的另一端固定于的设置于第二螺纹插槽21中；上顶板1的上表面设有啮合接口11，驱动电机7上的齿轮与啮合接口11啮合连接；温度感应器8的温度感应探针抵于下底板2的下底面；智能恒温芯片6分别与驱动电机7和温度感应器8连接；石墨烯折层3呈薄片空心圆筒状，石墨烯折层3设于上顶板1与下底板2之间，以实现解决喷头B温度过高导致其他部件溶解烧问题的技术效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于信息技术的3D打印机冷却机构，用于3D打印喷头的恒温控制，其特征在于，包括石墨烯折层、伸缩组件、驱动电机、温度感应器和智能恒温芯片，其中，所述伸缩组件包括螺纹杆、上顶板和下底板；

所述上顶板和下底板分别开设有第一螺纹插槽和第二螺纹插槽，所述螺纹杆的一端可螺纹活动的插入于所述第一螺纹插槽中，所述螺纹杆的另一端固定于的设置于所述第二螺纹插槽中；

所述上顶板的上表面设有啮合接口，所述驱动电机上的齿轮与所述啮合接口啮合连接；所述温度感应器的温度感应探针抵于所述下底板的下底面；所述智能恒温芯片分别与所述驱动电机和所述温度感应器连接；

所述石墨烯折层呈薄片空心圆筒状，所述石墨烯折层设于所述上顶板与下底板之间，当喷头过热时，上顶板与下底板中间的空间增大，石墨烯折层拉升。

2.根据权利要求1所述的基于信息技术的3D打印机冷却机构，其特征在于，还包括冷却外壳，所述智能恒温芯片、驱动电机和温度感应器均设于冷却外壳的内部，且所述冷却外壳的表面上开设有若干通孔以用于所述驱动电机的齿轮和温度感应探针的透出。

3.根据权利要求2所述的基于信息技术的3D打印机冷却机构，其特征在于，所述冷却外壳的表面上具有冷却支撑杆一端固定的位置，所述冷却支撑杆的另一端固定有圆环体，其中，所述圆环体为中空的圆环型圆筒。

4.根据权利要求3所述的基于信息技术的3D打印机冷却机构，其特征在于，所述圆环体的内径与所述上顶板和下底板的直径相等，所述圆环体套设于所述上顶板和下底板的外围。

5.根据权利要求4所述的基于信息技术的3D打印机冷却机构，其特征在于，所述圆环体由内环至外环依次分为四层，第一层为受热层、第二层为导热硅脂层、第三层为制冷层、第四层为冷却液层。

6.根据权利要求5所述的基于信息技术的3D打印机冷却机构，其特征在于，所述受热层和制冷层的表面均设有热电偶，所述温度感应器分别与热电偶连接。

7.根据权利要求5所述的基于信息技术的3D打印机冷却机构，其特征在于，所述冷却液层内部具有冷却液，所述冷却液由40wt％的酒精、15wt％的甘油和45wt％的去离子水混合而成。

8.根据权利要求1所述的基于信息技术的3D打印机冷却机构，其特征在于，所述上顶板和下底板的中心位置分别具有第一透孔和第二透孔，所述螺纹杆纵向具有中空通道，3D打印线材依次经过第一透孔、中空通道、第二透孔实现入料过程。

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