CN111483142A - 一种液冷快拆式双头3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明液冷快拆式双头3D打印机，包括打印头系统、液体泵组件和热交换系统，打印头系统、液体泵组件、热交换系统之间通过高温柔性输送管道组件连接，打印头系统包括电机和设置于电机侧面的打印头，电机下表面通过导热硅片与核心液冷板贴合进行导热，核心液冷板底部设置有制冷散热片和微型风扇，制冷散热片位于微型风扇的进风口处，微型风扇的出风口设置有用于引导冷却风吹向喷头的风道，液体泵组件压出的冷却液经核心液冷板后送入热交换系统进行冷却液的散热，然后再回流至液体泵组件。本发明在打印头内部设有液冷系统提高其散热效率，减去散热风扇带来的震动，同时保护打印头内部零件有效的散热，在高温环境下打印对吸入的热空气进行冷却吹出。

Description

一种液冷快拆式双头3D打印机

技术领域

本发明涉及打印设备技术领域，尤其涉及一种液冷快拆式双头3D打印机。

背景技术

打印头作为3D打印机的核心部件之一，很大程度上决定了产品成型的质量。在打印过程中打印头需要进行加热将材料融化挤出，现阶段通常是在打印头处安装散热风扇来对打印头进行散热。打印头内部大致分成三个区域送料区、过度区和加热区，其中送料区需要散热保证温度在耗材的软化温度之下提供持续送料，送料区与加热区之间的过度区用于隔离加热区融化的材料，其中过度区温度已达到耗材的软化温度之上，内部属于半流动粘稠状态，此时产生的送料阻力最大，其过度区越短，打印头工作效率与稳定性越高。但随着打印过程的进行，打印头过度区与送料区的温度还会继续升高，从容导致打印头稳定性降低。

打印头安装有散热风扇对打印头进行散热，但散热风扇在运转过程中产生的震动会影响打印产品的成型质量，同时冷却效果也欠佳，使得打印过程中喷头容易堵塞。

大部分打印头的内部还安装有驱动电机（步进电机或伺服电机）在运行过程中会产生热量，电机温度随着工作时间继续升高，若长时间在高温状态下运行，极易对驱动电机造成损坏，直接影响所打印产品质量与打印机的使用寿命。为此，提出一种液冷快拆式双头3D打印机。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种液冷快拆式双头3D打印机，具有可以有效地对打印头进行散热，使得打印头温度控制在一定的范围内，保护打印机头部件，提高打印头工作效率与打印质量的特点，解决了现有打印机在高温状态下运行，极易对驱动电机造成损坏，直接影响所打印产品质量与打印机使用寿命的问题。

本发明提供如下技术方案：一种液冷3D打印机，包括打印头系统、液体泵组件和热交换系统，所述打印头系统、液体泵组件、热交换系统之间通过高温柔性输送管道组件连接，打印头系统包括电机和设置于电机侧面的打印头，打印头具有喷头，其特征在于：电机下表面通过导热硅片与核心液冷板贴合进行导热，所述核心液冷板底部设置有制冷散热片和微型风扇，制冷散热片位于微型风扇的进风口处，微型风扇的出风口设置有用于引导冷却风吹向喷头的风道，液体泵组件压出的冷却液经所述核心液冷板后送入热交换系统进行冷却液的散热，然后再回流至液体泵组件。

进一步的，打印头具有触点接口、作为送料区的散热铜块、作为过度区的喉管、和作为加热区的加热块，所述核心液冷板的前端设置有导热凹槽，所述散热铜块插入该导热凹槽并通过螺钉固定实现打印头的快速安装或拆除，所述打印头系统还包括有为加热块供电的供电触点接口，当散热铜块插入该导热凹槽时，打印头的触点接口与供电触点接口对接接触。

本发明提供了一种液冷3D打印机，本发明在打印头内部设有液冷系统提高其散热效率，减去散热风扇带来的震动，同时保护打印头内部零件有效的散热，在高温环境下打印对吸入的热空气进行冷却吹出，解决了现有打印机在高温状态下运行，极易对驱动电机造成损坏，直接影响所打印产品质量与打印机使用寿命的问题。此外，本发明还具有快速拆卸便于维护的特点。

附图说明

图1为本发明整体液冷布局示意图。

图2为本发明快拆液冷打印头示意图。

图3为本发明整体液冷打印头示意图。

图4为本发明核心液冷板示意图。

图5为本发明液冷板内部示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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做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。

请参阅图1-5，本发明提供一种液冷快拆式双头3D打印机，包括打印头系统1、液体泵组件2、热交换系统3、高温柔性输送管道组件4和轴系统5。液体泵组件2、打印头系统1、热交换系统3之间通过高温柔性输送管道组件4连接。液体泵组件2压出的冷却液经打印头系统1的核心液冷板1031后送入热交换系统3进行冷却液的散热，然后再回流至液体泵组件2，实现对打印头的持续循环冷却。

下面对个主要部分进行详细说明。

液体泵组件2包括水箱201和泵体202，水箱201上端具有入液口203，泵体202具有出液口204。

热交换系统3具有风扇302和热交换器301，所述热交换器301内具入液口303和出液口304，以及两端分别与入液口303和出液口304相连的供冷却液流过进行热交换的通道，热交换系统的出液口304经输送管道402连接液体泵组件2的入液口203。

轴系统5包括X轴滑轨501和Y轴滑轨502，X轴滑轨501和Y轴滑轨502分别设有滑块，两滑块与核心液冷板1031固定，通过X轴滑轨501和Y轴滑轨502的移动实现打印头系统1的二维移动。

打印头系统1包括第一电机1032、第二电机1033，设置于电机侧面的第一打印头101和第二打印头102，第一打印头101具有喷头1015，第二打印头也具有喷头（图中未画出），第一电机1032和第二电机1033下表面通过导热硅片1041与核心液冷板1031贴合进行导热，核心液冷板1031底部设置有制冷散热片1034和微型风扇1035，制冷散热片1034位于微型风扇1035的进风口处，微型风扇1035的出风口设置有用于引导冷却风吹向喷头的风道1036。微型风扇1035将热风吸入后通过制冷散热片1034将热风冷散后，再通过风道1036对准的喷头1015，对喷头挤出的材料与打印模型进行可控冷却。

核心液冷板1031具有两个内腔、液冷板上盖1046和高压密封圈1042，该两个内腔分别构成第一冷热交换区1044和第二冷热交换区1045，用于分别对第一电机1032、第二电机1033、第一打印头101和第二打印头102进行散热。为了提高散热效率，第一冷热交换区1044和第二冷热交换区1045中设有散热片，其能保证以最大的散热效率将热量快速带走。液冷板上盖1046上设有通往第一冷热交换区1044和第二冷热交换区1045的第一入液口112、第二入液口114，以及第一出液口111和第二出液口113，核心液冷板1031的第一入液口112、第二入液口114经入液嘴105和输送管道403连接液体泵组件2的出液口204。核心液冷板1031的第一出液口111、第二出液口113经出液嘴104和输送管道401连接热交换系统3的进液口303。核心液冷板1031的前端设置有第一导热凹槽1039和第二导热凹槽1040，用来分别定位和固定第一打印头101和第二打印头102。第一导热凹槽1039和第二导热凹槽1040分别通过超导热铝传导热量到第一冷热交换区1044和第二冷热交换区1045进行冷却。

下面以第一打印头101为例进行说明打印头如何实现快速拆装和对准。第一打印头101具有触点接口1011、作为送料区的散热铜块1012、作为过度区的喉管1013、和作为加热区的加热块1014，核心液冷板1031的前端设置有第一导热凹槽1039，散热铜块1012插入该第一导热凹槽1039并通过螺钉固定实现第一打印头101的快速安装，斜下螺钉实现快速拆卸。打印头系统1还包括有为第一打印头101的加热块1014供电的第一供电触点接口1037，当散热铜块1012插入该第一导热凹槽1039时，第一打印头101的触点接口1011与第一供电触点接口1037对接接触，实现快速对准导电。第一打印头101的散热铜块1012、喉管1013、加热块1014和喷头1105形成送料通道，第一电机1032输出头具有一齿轮，第一打印头101安装后，该齿轮压住打印材料，将打印材料经送料通道从喷头1105喷出。第二打印头102也具有相同的结构。第二打印头102与第二导热凹槽1040使用螺钉进行紧密对接时，第二打印头102的触点接口与第二供电触点接口1038进行精密对接导电。

打印头系统1在正常工作时，第一打印头101通过2颗螺丝精密嵌入第一导热凹槽1039中紧密链接，同时与第一供电触点接口1037进行精密对接导电，第二打印头102则通过2颗螺丝精密嵌入第二导热凹槽1040中紧密链接，同时与第二供电触点接口1038进行精密对接导电。从而将第一打印头101和第二打印头102中的热量传导到核心液冷板1031进行循环冷却，同时第一供电触点接口103）链接第一打印头101，第二供电触点接口1038链接第二打印头102，进行对接导电使第一打印头101和第二打印头102中的加热块进行加热工作。通过描述可得知分别通2颗螺丝即可将第一打印头101和第二打印头102进行快速安装或拆卸维护。

本实施例打印机对打印头的冷却过程如下：

液体泵组件2中水箱201内存储的高导热液体通过泵体202加压从出液口204中输出，通过高温柔性输送管道组件4中的输送管道403传输到打印头系统1中的入液嘴105进入核心水冷板1031，将打印头系统1内部所需的热量带走并通过出液嘴104输出，通过输送管道401传输到热交换系统3的入液口303进入热交换器301，通过风扇302将热量带走后，经过输送管道402回到液体泵组件2中，再通过泵体202加压从出液口204中输出，从而将高导热液体进行循环输送，到达冷却打印头系统1的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种液冷3D打印机，包括打印头系统（1）、液体泵组件（2）和热交换系统（3），所述打印头系统（1）、液体泵组件（2）、热交换系统（3）之间通过高温柔性输送管道组件（4）连接，打印头系统（1）包括电机（1032）和设置于电机侧面的打印头（101），打印头（101）具有喷头（1015），其特征在于：电机（1032）下表面通过导热硅片（1041）与核心液冷板（1031）贴合进行导热，所述核心液冷板（1031）底部设置有制冷散热片（1034）和微型风扇（1035），制冷散热片（1034）位于微型风扇（1035）的进风口处，微型风扇（1035）的出风口设置有用于引导冷却风吹向喷头的风道（1036），液体泵组件（2）压出的冷却液经所述核心液冷板（1031）后送入热交换系统（3）进行冷却液的散热，然后再回流至液体泵组件（2）。

2.根据权利要求1所述的一种液冷3D打印机，其特征在于：打印头（101）具有触点接口（1011）、作为送料区的散热铜块（1012）、作为过度区的喉管（1013）、和作为加热区的加热块（1014），所述核心液冷板（1031）的前端设置有导热凹槽（1039），所述散热铜块（1012）插入该导热凹槽（1039）并通过螺钉固定实现打印头（101）的快速安装或拆除，所述打印头系统（1）还包括有为加热块（1014）供电的供电触点接口（1037），当散热铜块（1012）插入该导热凹槽（1039）时，打印头（101）的触点接口（1011）与供电触点接口（1037）对接接触。

3.根据权利要求1所述的一种液冷3D打印机，其特征在于：所述核心液冷板（1031）内设置有冷热交换区（1044），所述冷热交换区（1044）中设有散热片。

4.根据权利要求3所述的一种液冷3D打印机，其特征在于：所述核心液冷板（1031）具有内腔、液冷板上盖（1046）和高压密封圈（1042），该内腔构成所述冷热交换区（1044），液冷板上盖（1046）上设有通往冷热交换区（1044）的入液口（112）和出液口（111），核心液冷板（1031）的入液口（112）经入液嘴（105）和输送管道（403）连接液体泵组件（2）的出液口（204）；核心液冷板（1031）的出液口（111）经出液嘴（104）和输送管道（401）连接热交换系统（3）的进液口（303）。

5.根据权利要求1所述的一种液冷3D打印机，其特征在于：所述液体泵组件（2）包括水箱（201）和泵体（202），所述水箱（201）上端具有入液口（203），泵体（202）具有出液口（204）。

6.根据权利要求5所述的一种液冷3D打印机，其特征在于：所述热交换系统（3）具有风扇（302）和热交换器（301），所述热交换器（301）内具入液口（303）和出液口（304），以及两端分别与入液口（303）和出液口（304）相连的供冷却液流过进行热交换的通道，热交换系统的出液口（304）经输送管道（402）连接液体泵组件（2）的入液口（203）。

7.根据权利要求1所述的一种液冷3D打印机，其特征在于：具有轴系统（5），所述轴系统（5）包括X轴滑轨（501）和Y轴滑轨（502），X轴滑轨（501）和Y轴滑轨（502）分别设有滑块，两滑块与核心液冷板（1031）固定，通过X轴滑轨（501）和Y轴滑轨（502）的移动实现打印头系统（1）的二维移动。

8.根据权利要求1所述的一种液冷3D打印机，其特征在于：打印头系统（1）具有两个对称设置的打印头。

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