CN112045997A - 一种3d打印喷嘴控制装置 - Google Patents

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高先和
周泽华
李鹤鸣
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Abstract

本发明的一种3D打印喷嘴控制装置，包括外壳体内设置加工腔体，腔体内设置螺旋叶片，螺旋叶片与电机连接，外壳体顶部设置进料口，进料口与加工腔体连通；腔体底部对应设置喷嘴，外壳体内还嵌入设置水冷散热装置、风冷散热装置、加热模块；加热模块置于螺旋叶片与喷嘴之间，风冷散热装置置于外壳体的两侧，用于对加工腔体内部进行散热；水冷散热装置置于外壳体下方，水冷散热装置用于对加热模块和喷嘴进行散热。本发明运用螺旋叶片可以将进料源源不断的输送至加热模块，打印结束关闭打印机后进料也会在螺旋叶片上冷却凝固，不会堵塞进料口；同时解决3D打印机的散热问题，上部腔体由风冷散热装置散热，下部加热模块和喷嘴由水冷散热装置散热。

Description

一种3D打印喷嘴控制装置
技术领域
本发明涉及3D打印控制技术领域，具体涉及一种3D打印喷嘴控制装置。
背景技术
3D打印机作为一种新型技术装备广泛应用于医疗、工业、航空航天和建筑等多个领域，是第四次工业革命的重要组成部分。现今市面上的大部分3D打印机的喷嘴均使用一体式成型，同时在腔体中使用长螺旋进丝调节装置。该设计的缺陷非常明显：一是因为整个装置一体成型，若是一个零部件损坏，则整个装置就需更换，因为有塑料耗材废弃非常不利于环保。二是采用长螺旋进丝调节装置，当打印完成后，进料冷却，会出现堵住出料口的情况，或者出现进料堆积，在喷嘴处加热不充分出现凝块，影响3D打印效率和成型，同时保证了进料效率，连续不间断。3D打印机的散热问题也制约着打印机的打印效率和打印质量。本发明着重解决如上问题。
发明内容
本发明提出的一种3D打印喷嘴控制装置，可解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
包括外壳体，外壳体内设置加工腔体，腔体内设置螺旋叶片，螺旋叶片纵向设置，螺旋叶片与电机连接，外壳体顶部设置进料口，进料口与加工腔体连通；
所述腔体底部对应设置喷嘴，喷嘴与加工腔体连通；
所述外壳体内还嵌入设置水冷散热装置、风冷散热装置、加热模块；
加热模块置于螺旋叶片与喷嘴之间，用于对物料进行加热；
所述风冷散热装置置于外壳体的两侧，风冷散热装置用于对加工腔体内部进行散热；
所述水冷散热装置置于外壳体下方，水冷散热装置用于对加热模块和喷嘴进行散热。
进一步的，外壳体运用高分子聚合物制成。
进一步的，水冷散热装置的壳体采用塑料PSF制成。
进一步的，所述外壳体与风冷散热装置、水冷散热装置、电机和喷嘴均用螺栓连接，封装采用填料封装方式。
进一步的，风冷散热装置置于外壳体的两侧，通过卡扣与外壳体连接。
进一步的，加热模块置于螺旋叶片与喷嘴之间，通过卡扣连接。
进一步的，所述水冷散热装置的外侧面设置一个可打开闭合的开口，开口边缘设置有防漏水垫圈。
由上述技术方案可知，本发明的一种3D打印喷嘴控制装置，由进料系统、加热模块、散热系统组成。进料系统包括电机、进料管、螺旋叶片和喷嘴；加热模块置于进料腔和喷嘴之间；散热系统包括风冷散热系统和水冷散热系统。本发明首先是改进的整体设计，采用了模块化装配，即外壳体、风冷散热装置、水冷散热装置、腔体、加热模块、电机和喷嘴均可以自由的拆卸安装。其次是腔体的进丝装置改为螺旋叶片，进料由螺旋叶片输送至加热模块，本发明可以防止进料在打印机不工作后冷却，堵塞喷嘴，同时螺旋叶片可以保证进料连续不间断。本发明还改进了3D打印机的散热装置，改用风冷和水冷散热同时装备的设计，喷嘴就可以节省成本，不需要选用价格高昂的新型材料。
具体的说，具有以下有益效果：
1、本发明可以解决喷头的耐久性问题，即模块化组装，可替换零部件，减少污染，降低成本，提高设备可靠性
2、本发明可以解决3D打印机进料卡顿和连续性问题，运用螺旋叶片可以将进料源源不断的输送至加热模块，打印结束关闭打印机后进料也会在螺旋叶片上冷却凝固，不会堵塞进料口。
3、本发明可以解决3D打印机的散热问题，上部腔体由风冷散热装置散热，下部加热模块和喷嘴由水冷散热装置散热。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的内部结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本实施例所述的3D打印喷嘴控制装置，包括：进料系统、加热模块和散热系统。
所述进料系统见图1和图2所示，由电机3、进料口4、螺旋叶片2、喷嘴5组成。所述加热模块置于喷嘴5与螺旋叶片2之间。所述散热系统风冷散热装置置于外壳体，水冷散热装置置于喷嘴5与外壳体1之间。
其中，壳体运用高分子聚合物例如PEEK、PTFE等制成，具有轻质、耐高温到300℃的特点。
水冷散热装置的壳体运用高强度塑料PSF，具有刚性大、耐磨、高强度等特点。
整个装置完全可拆卸，即外壳体与风冷散热装置、水冷散热装置、电机和喷头均用螺栓连接，封装采用填料封装方式。尺寸标准运用国标。其中外壳体与风冷散热装置、水冷散热装置运用国标GB5780-2000，外壳体与腔体运用国标GB845-1976，喷头与腔体运用国标GB29-1976。
具体的说，水冷散热装置和风冷散热装置分别与外壳体通过螺母连接，其中水冷散热装置置于外壳体下方，通过揭开水冷散热装置的防漏水垫圈即密封圈用螺母连接。风冷散热装置置于外壳体的两侧，通过卡扣与外壳体连接。加热模块置于螺旋叶片与喷嘴之间，也通过卡扣连接，主要把螺旋叶片输送下来的进料进行二次加热，防止出现凝块，影响打印效率。
风冷散热装置主要对腔体进行散热，由于螺旋叶片旋转，使得空气摩擦腔体内壁，容易产生热量。水冷散热装置主要用于加热模块和喷嘴的散热。水冷散热装置的散热效率高于风冷散热装置，所以用于加热模块和喷嘴的散热。
整个装置由中间的进料腔体、电机、高分子聚合物外壳、由高分子材料制成的水冷散热装置、风冷散热装置、加热模块以及喷头组成。其中进料腔体、加热模块和喷头均为圆柱状，外壳为立方体。安装件包括连接进料管、外壳和水冷装置的4个螺栓。进料管包括中间的螺旋叶片、将物料运送下去后的加热模块以及喷头。螺旋叶片的好处是叶片大而且连续，可以保证物料供应不间断。在开机前必须先将液体加入水冷装置中，装置旁有一个可打开闭合的开口61，开口61边缘有防漏水垫圈。水冷装置中的液体不需要每次更换。液体可用蒸馏水。接通电源后电机开始工作，带动螺旋叶片旋转。同时物料加热后导入进料管，水冷装置开始循环降温，风冷装置同时启动。
综上所述，本发明可以防止进料在打印机不工作后冷却，堵塞喷嘴，同时螺旋叶片可以保证进料连续不间断。本发明还改进了3D打印机的散热装置，改用风冷和水冷散热同时装备的设计，喷嘴就可以节省成本，不需要选用价格高昂的新型材料。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种3D打印喷嘴控制装置，包括外壳体(1)，其特征在于：
外壳体(1)内设置加工腔体，腔体内设置螺旋叶片(2)，螺旋叶片(2)纵向设置，螺旋叶片(2)与电机(3)连接，外壳体(1)顶部设置进料口(4)，进料口(4)与加工腔体连通；
所述腔体底部对应设置喷嘴(5)，喷嘴(5)与加工腔体连通；
所述外壳体(1)内还嵌入设置水冷散热装置(6)、风冷散热装置(7)、加热模块(8)；
加热模块(8)置于螺旋叶片(2)与喷嘴(5)之间，用于对物料进行加热；
所述风冷散热装置(7)置于外壳体的两侧，风冷散热装置(7)用于对加工腔体内部进行散热；
所述水冷散热装置(6)置于外壳体下方，水冷散热装置(6)用于对加热模块(8)和喷嘴(5)进行散热。
2.根据权利要求1所述的3D打印喷嘴控制装置，其特征在于：外壳体(1)运用高分子聚合物制成。
3.根据权利要求1所述的3D打印喷嘴控制装置，其特征在于：水冷散热装置(6)的壳体采用塑料PSF制成。
4.根据权利要求1所述的3D打印喷嘴控制装置，其特征在于：所述外壳体(1)与风冷散热装置(7)、水冷散热装置(6)、电机(3)和喷嘴(5)均用螺栓连接，封装采用填料封装方式。
5.根据权利要求1所述的3D打印喷嘴控制装置，其特征在于：风冷散热装置(7)置于外壳体(1)的两侧，通过卡扣与外壳体(1)连接。
6.根据权利要求1所述的3D打印喷嘴控制装置，其特征在于：加热模块(8)置于螺旋叶片(2)与喷嘴(5)之间，通过卡扣连接。
7.根据权利要求1所述的3D打印喷嘴控制装置，其特征在于：所述水冷散热装置(6)的外侧面设置一个可打开闭合的开口(61)，开口(61)边缘设置有防漏水垫圈。
8.根据权利要求1所述的3D打印喷嘴控制装置，其特征在于：其中加工腔体、加热模块(8)和喷头(5)均为圆柱状。
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