CN111070681B - 一种3d打印机喷头及具有其的3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及3D打印机技术领域,一种3D打印机喷头及具有其的打印机,包括进料管和喷嘴,所述进料管和所述喷嘴导通,所述进料管的外管壁上套设有加热装置,所述喷嘴为双层结构,包括内层和外层,所述内层材料的膨胀系数大于所述外层材料的膨胀系数。在打印结束后,当喷嘴的打印材料急剧降温,瞬间固化;而喷嘴为双层结构,内层材料的膨胀系数大于外层材料的膨胀系数,这样内层由于降温而变形大于外层的变形,使得喷嘴对固化的打印材料产生挤压力,从而使固化的打印材料与内层的内壁松动,在回收打印材料时,一并回缩至进料管内,这种打印结束后,喷嘴自动挤压固化的打印材料,不需要增加额外的机构和控制部件,结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印领域,具体涉及一种3D打印机喷头及具有其的3D打印机。
背景技术
3D打印技术。D printing),即快速成形技术的一种,它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。特别是一些高价值应用(比如髓关节或牙齿,或一些飞机零部件)已经有使用这种技术打印丽成的零部件。3D打印与激光成型技术一样,采用了分层加工、叠加成型未完成3D实体打印。
但是,在采用3D打印技术进行橡胶材料的制造时,由于采用的橡胶材料的熔化后,其流动性能较差,导致打印效果不佳,而且当橡胶材料的温度降低后,会在非常短的时间内固化,更容易使喷嘴处堵塞。另外,喷头做回缩运动后,留存于喷头前部的橡胶容易固化,导致后续再进行挤出橡胶时存在阻碍。
现有的技术方案是在打印机的喷嘴处设置机械挤压结构,来对固化的打印材料进行挤压变形使其松动并与喷嘴内壁脱落,在回收打印材料时,一并回缩至进料管内。但上述结构较为复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种3D打印机喷头,确保在喷嘴固化的打印材料容易脱落,避免打印喷嘴堵塞。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种3D打印机喷头,包括进料管和喷嘴,所述进料管和所述喷嘴导通,所述进料管的外管壁上套设有加热装置,所述喷嘴为双层结构,包括内层和外层,所述内层材料的膨胀系数大于所述外层材料的膨胀系数。
本发明的工作原理及有益效果是:在打印结束后,当喷嘴的打印材料急剧降温,瞬间固化;而喷嘴为双层结构,内层材料的膨胀系数大于外层材料的膨胀系数,这样内层由于降温而变形大于外层的变形,使得喷嘴对固化的打印材料产生挤压力,从而使固化的打印材料与内层的内壁松动,在回收打印材料时,一并回缩至进料管内,这种打印结束后,喷嘴自动挤压固化的打印材料,不需要增加额外的机构和控制部件,结构简单。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,所述内层和所述外层之间设有间隙。
采用上述进一步方案的有益效果是:由于内层和外层之间设有间隙,当高温打印材料流经喷嘴时,喷嘴的内层温度会很高,由于,外层和内层部直接接触,其外层的温度较低;同时,由于内层的热膨胀系数较大和外层的热膨胀系数较小,这样内层就会在喷嘴的管口处向外膨胀弯曲变形较大,进而确保在喷嘴冷却后内层恢复原状时产生较大的挤压力,很容易使冷却固化的打印材料与内层管壁脱落。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,所述内层的厚度与所述外层的厚度比例为3:1至4:1之间。
采用上述进一步方案的有益效果是:由于内层较厚,热膨胀和冷收缩产生的挤压力较大,提高对固化的打印材料的挤压效果。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,在所述内层与所述外层相对的面上设置有凹凸结构。
采用上述进一步方案的有益效果是:在内层的内表面上设置凹凸结构,在喷嘴流过加热的打印材料时,喷嘴内层向外层变形过程中,由于内层的内表面上设置凹凸结构,内层变形受到的反作用力较小,比较容易变形;较大的变形可以确保当打印材料冷却时,内层对固化的打印材料的较大作用力,以推动固化的打印材料与内层脱落。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,所述凹凸结构为锯齿状。
采用上述进一步方案的有益效果是:锯齿状的凹凸结构,在不影响内层刚性的而基础上,可以有效减小内层受到加热变形受到的反作用力。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,所述锯齿的深度为所述内层厚度的1/3至1/2之间。
采用上述进一步方案的有益效果是:对于锯齿深度的设置,将锯齿的深度为所述内层厚度的1/3至1/2之间,在确保内层在加热过程中产生足够的形变同时,在冷却的过程中因为内层足够的厚度,可以产生足够的压力以推动固化的打印材料与内层脱落。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,所述内层内设置有加热丝,所述加热丝电连接有电源装置,所述加热丝与所述电源装置之间电连接有电子压力开关,电子压力开关嵌设在内层内部,当所述内层变形时,所述电子压力开关感应到压力变大,所述电子压力开关导通,所述加热丝发热。
采用上述进一步方案的有益效果是:通过在所述内层内设置有加热丝,并且在电子压力开关感应到压力变大时,所述加热丝发热;在打印材料经过喷嘴时,由于温度变高,内层弯曲变形,相嵌在内层内的电子压力开关感应到压力变大时,加热丝发热,这样可以对喷嘴处的打印材料进行辅助加热,确保打印材料的加热效果;同时,在打印结束时,打印机停止为打印材料加热,但是由于内层在恢复变形的过程中,相嵌在内层内的电子压力开关感应到压力会变大,这样可以对喷嘴处的冷却的打印材料进行持续辅助加热,进一步避免打印材料与内层粘连;确保在回收打印材料时,打印材料顺利回缩至进料管内。
本发明还提供一种3D打印机,所述打印机包括打印机喷头。
本发明的3D打印机的有益效果是:本发明的3D打印机在打印结束后,当喷嘴的打印材料急剧降温,瞬间固化;而喷嘴为双层结构,内层材料的膨胀系数大于外层材料的膨胀系数,这样内层由于降温而变形大于外层的变形,使得喷嘴对固化的打印材料产生挤压力,从而使固化的打印材料与内层的内壁松动,在回收打印材料时,一并回缩至进料管内,这种打印结束后,喷嘴自动挤压固化的打印材料,不需要增加额外的机构和控制部件,结构简单。
附图说明
图1是本发明3D打印机喷头实施例一剖视图;
图2是本发明喷嘴实施例一剖视图;
图3是本发明喷嘴实施例一喷嘴处容有加热后的打印材料工作状态剖视图;
图4是本发明喷嘴实施例二剖视图;
图5是本发明喷嘴实施例二喷嘴处容有加热后的打印材料工作状态剖视图;
图6是本发明喷嘴实施例三剖视图;
图7是本发明喷嘴实施例三喷嘴处容有加热后的打印材料工作状态剖视图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1、进料管,2、喷嘴,21、内层,22、外层,3、加热装置,4、加热丝,5、电子压力开关,6、支架。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
本发明3D打印机喷头实施例一剖视图参见图1。
一种3D打印机喷头,包括进料管1和喷嘴2,进料管1和喷嘴2导通,进料管1的外管壁上套设有加热装置3,喷嘴2为双层结构,包括内层21和外层22,内层21材料的膨胀系数大于外层22材料的膨胀系数。其中,在外管1的外侧设置有支架6用于固定喷头。
在打印结束后,当喷嘴2的打印材料急剧降温,瞬间固化;而喷嘴2为双层结构,内层21材料的膨胀系数大于外层22材料的膨胀系数,这样内层21由于降温而变形大于外层22的变形,使得喷嘴2对固化的打印材料产生挤压力,从而使固化的打印材料与内层21的内壁松动,在回收打印材料时,一并回缩至进料管内,这种打印结束后,喷嘴自动挤压固化的打印材料,不需要增加额外的机构和控制部件,结构简单。
同时,进料管1的外管壁上套设有加热装置3,确保打印材料在喷嘴前处于加热状态,提高打印材料的塑性,确保打印效果。加热装置3通过电源装置和控制装置进行加热和控制(实施例附图中未示出)。
在具体实施例中,打印机喷头可以通过螺纹等方式与输送打印材料装置连接。
本发明喷嘴实施例一剖视图参见图2,即喷嘴2为双层结构,包括内层21和外层22,内层21材料的膨胀系数大于外层22材料的膨胀系数。在高温打印材料通过喷嘴时,喷嘴的内层21材料的变形大于喷嘴外层22的材料变形,会发生变形即是向外扩张(如图3所示,即是喷嘴处容有加热后的打印材料工作状态剖视图),在打印结束时,打印机停止为打印材料加热,但是由于喷嘴在恢复变形的过程中,可以对喷嘴处的冷却的打印材料进行挤压,避免打印材料与喷嘴内壁粘连,确保打印材料与喷嘴内壁脱离;在回收打印材料时,打印材料顺利回缩至进料管内。
本发明喷嘴实施例二剖视图参见图4,内层21和外层22之间设有间隙。
由于内层21和外层22之间设有间隙,当高温打印材料流经喷嘴时,喷嘴的内层21温度会很高,由于,外层22和内层21部直接接触,其外层21的温度较低;同时,由于内层21的热膨胀系数较大和外层22的热膨胀系数较小,这样内层21就会在喷嘴的管口处向外膨胀弯曲变形较大(如图5所示,即是喷嘴处容有加热后的打印材料工作状态剖视图),进而确保在喷嘴冷却后内层21恢复原状时产生较大的挤压力,很容易使冷却固化的打印材料与内层21管壁脱落。
在具体实施例中,内层21和外层材料的膨胀系数选择可以为8-15倍之间,可以确保较好的变化效果,比如内层21的热膨胀系数较大选择为:22.3x10-6/℃,比如外层22的热膨胀系数较小选择为:2.2x10-6/℃。可以确保喷嘴的变形幅度。
本发明喷嘴实施例三剖视图参见图6,内层21内设置有加热丝4,加热丝4电连接有电源装置,加热丝4与电源装置之间电连接有电子压力开关5,电子压力开关5嵌设在内层21内部,当内层21变形时,电子压力开关5感应到压力变大,电子压力开关5导通,加热丝4发热。
通过在内层21内设置有加热丝4,并且在电子压力开关5感应到压力变大时,加热丝4发热;在打印材料经过喷嘴时,由于温度变高,内层21弯曲变形,相嵌在内层21内的电子压力开关5感应到压力变大时,加热丝4发热,这样可以对喷嘴处的打印材料进行辅助加热,确保打印材料的加热效果;同时,在打印结束时,打印机停止为打印材料加热,但是由于内层21在恢复变形的过程中,相嵌在内层21内的电子压力开关5感应到压力会变大,这样可以对喷嘴处的冷却的打印材料进行持续辅助加热,进一步避免打印材料与内层21粘连;确保在回收打印材料时,打印材料顺利回缩至进料管内。
本发明喷嘴实施例三喷嘴处容有加热后的打印材料工作状态剖视图参见图7,即是打印材料通过喷嘴时,喷嘴嘴口向外弯曲变形。
在具体实施例中,内层21的厚度与外层22的厚度比例为3:1至4:1之间进行任意选择。
通过选择适当的厚度差值,热膨胀和冷收缩产生的挤压力较大,提高对固化的打印材料的挤压效果。
在具体实施例中,在内层21与外层22相对的面上设置有凹凸结构,例如设置为锯齿状等。
在内层21的内表面上设置凹凸结构的锯齿状,在喷嘴流过加热的打印材料时,喷嘴内层21向外层22变形过程中,由于内层21的内表面上设置凹凸结构,内层21变形受到的反作用力较小,比较容易变形;较大的变形可以确保当打印材料冷却时,内层21对固化的打印材料的较大作用力,以推动固化的打印材料与内层21脱落。
同时,在具体实施例中,锯齿深度的设置,将锯齿的深度为内层21厚度的1/3至1/2之间,在确保内层21在加热过程中产生足够的形变同时,在冷却的过程中因为内层足够的厚度,可以产生足够的压力以推动固化的打印材料与内层21脱落。
在具体实施例中,可以将根据电子压力开关5感应到压的大小对加热丝4的功率进行自动调整,比如,随着压力的增大,加热的功率变大。这样,当在打印结束后,当喷嘴2的打印材料急剧降温,瞬间固化,由于此时;电子压力开关5感应到压最大,加热丝4的功率也为最大,喷嘴的打印材料不会固化,进一步确保打印材料的回收效果。
本发明实施例还提供一种3D打印机,打印机包括上述的打印机喷头。
3D打印机在打印结束后,当喷嘴2的打印材料急剧降温,瞬间固化;而喷嘴2为双层结构,内层21材料的膨胀系数大于外层22材料的膨胀系数,这样内层21由于降温而变形大于外层22的变形,使得喷嘴2对固化的打印材料产生挤压力,从而使固化的打印材料与内层21的内壁松动,在回收打印材料时,一并回缩至进料管内,这种打印结束后,喷嘴自动挤压固化的打印材料,不需要增加额外的机构和控制部件,结构简单。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上对本发明的3D打印机喷头及具有其的3D打印机进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种3D打印机喷头,包括进料管(1)和喷嘴(2),所述进料管(1)和所述喷嘴(2)导通,所述进料管(1)的外管壁上套设有加热装置(3),其特征在于,所述喷嘴(2)为双层结构,包括内层(21)和外层(22),所述内层(21)材料的膨胀系数大于所述外层(22)材料的膨胀系数;
其中,在所述内层(21)的与所述外层(22)相对的面上设置有凹凸结构。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头,其特征在于:所述内层(21)和所述外层(22)之间设有间隙。
3.根据权利要求2所述的一种3D打印机喷头,其特征在于:所述内层(21)的厚度与所述外层(22)的厚度比例为3:1至4:1之间。
4.根据权利要求3所述的一种3D打印机喷头,其特征在于:所述凹凸结构为锯齿状。
5.根据权利要求4所述的一种3D打印机喷头,其特征在于:锯齿的深度为所述内层(21)厚度的1/3至1/2之间。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种3D打印机喷头,其特征在于:所述内层(21)内设置有加热丝(4),所述加热丝(4)电连接有电源装置,所述加热丝(4)与所述电源装置之间电连接有电子压力开关(5),电子压力开关(5)嵌设在内层(21)内部,当所述内层(21)变形时,所述电子压力开关(5)感应到压力变大,所述电子压力开关(5)导通,所述加热丝(4)发热。
7.一种3D打印机,其特征在于:所述打印机包括如权利要求1至6中任一项所述的打印机喷头。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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