CN114311665A - 一种3d打印模组及3d打印机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种3D打印模组及3D打印机,3D打印模组包括喷嘴、散热架、至少一第一出风口及至少两个第二出风口；所述第一出风口形成在所述散热架上，用于形成第一风路以对所述喷嘴进行冷却；所述第二出风口形成在所述散热架上用于形成第二风路，所述第二风路形成在所述喷嘴侧边的风墙，用于限制至少部分的所述第一风路的风从所述风墙位置处外溢；至少部分的所述第一风路的风经两个第二风路中的至少一个的引导，在所述喷嘴处周侧形成循环风路；3D打印机包括打印头、基架和打印平台，打印头包含上述3D打印模组。本申请具有能够对喷嘴进行旋转循环散热，散热效果好，且不影响模型成型的效果。

Description

一种3D打印模组及3D打印机

技术领域

本申请涉及3D打印的技术领域，尤其是涉及一种3D打印模组及3D打印机。

背景技术

随着3D打印机的逐渐普及，越来越多的打印机问题呈现出来。如打印机的胶料从加热块从吐出时，如果没有及时冷却，胶料就会处于熔融状态无法完成模型的特征，如同坚硬的雕像上出现了熔化的部位，出现“塌了”的特征，致使打印的模型较为粗糙，甚至无法完成模型的打印。

目前解决上述打印机胶料的冷却方式是通过单个或多个风扇对打印头组的喷嘴处胶料进行直吹，直吹的风能够对胶料进行快速冷却，但是由于风力对胶料的冲击大，容易影响胶料的成型，致使打印的模型表面粗糙甚至无法完成模型的成型。

发明内容

为了改善3D打印的胶料成型过程中胶料冷却的问题，本申请提供一种3D打印模组及3D打印机。

第一方面，本申请提供的一种3D打印模组，采用如下的技术方案：包括喷嘴、散热架、至少一第一出风口和至少两个第二出风口，所述第一出风口形成在所述散热架上，用于形成第一风路以对所述喷嘴进行冷却；所述第二出风口形成在所述散热架上用于形成第二风路，所述第二风路形成在所述喷嘴侧边的风墙，用于限制至少部分的所述第一风路的风从所述风墙位置处外溢；至少部分的所述第一风路的风经两个第二风路中的至少一个的引导，在所述喷嘴处周侧形成循环风路。

通过采用上述技术方案，第二风路形成的风墙对第一出风口的风进行引导和阻挡，驱使第一风路的风在喷嘴周侧形成循环风路，从而对喷嘴进行冷却，以对喷嘴处胶料的各个方向进行均匀散热，散热效果好，且分布在喷嘴周侧的第一风路的风和分布在第一风路外侧的第二风路的风均不会对喷嘴进行直吹，即不易因第一出风口和第二出风口的风的冲击力影响胶料的走向，确保模型快速且稳定成型。

第二风路形成的风墙不仅对第一出风口的风起到引导作用，而且能够阻挡第一风路的风朝喷嘴第二风墙的的外周侧外溢，减少风损失，提高冷却风的利用率，同时部分第一风路的风和部分第二风路的风进行热交换，从而降低第一风路的风的热量，能够提升散热效果和散热效率。

优选的，所述第一风路呈顺时针或逆时针分布在喷嘴周侧，所述第二出风口的风向和第一出风口的风向形成夹角，在喷嘴的两相对侧分别具有至少一第一出风口。

优选的，所述散热架上设置有倾斜设置的导流板，所述第一出风口的风经导流板的引导朝喷嘴处流动。

导流板对于第一出风口的风向起到引导作用，通过导流板的引导能够在喷嘴周侧形成循环风路，以对喷嘴进行均匀散热。

优选的，所述第一出风口的风向朝喷嘴出口倾斜向下设置。

通过采用上述技术方案，倾斜的风向使得第一出风口输出的风输送至喷嘴下方的位置，即第一出风口的风不仅能够对喷嘴位置处的胶料进行冷却，还能够对喷嘴下方的模型进行散热，从而加快模型的冷却成型，降低模型在成型过程中出现 “塌了”的特征。

优选的，还包括供风装置，所述供风装置安装于散热架上，以用于对第一出风口和第二出风口供风。

优选的，所述散热架上设置有至少一用于安装供风装置的容纳腔，所述容纳腔分别与第一出风口和第二出风口连通。

容纳腔中能够安装风扇，无需从外界引入冷却风，使得整个散热机构轻便，便于应用到小型3D打印机中。

优选的，还包括罩体，所述罩体的底部呈开口状设置，喷嘴穿过开口，所述散热架安装于罩体内。

罩体能够将散热架稳定固定在喷嘴的周侧，以确保散热工作的顺利进行，同时避免了喷嘴外露造成打印过程中的安全性问题。

优选的，所述罩体上设置有至少一用于进风的吸风口，所述吸风口与容纳腔连通。

通过采用上述技术方案，当容纳腔的供风装置启动时，可以通过吸风口进风，吸风口进的风不仅会流动至容纳腔的供风装置中，并且会与喷嘴的通道以及喷嘴两侧的散热块接触，有助于对喷嘴通道和散热块的散热。

第二方面，本申请提供一种3D打印机，采用如下的技术方案：包括打印头、基架和打印平台，所述打印头包含上述的3D打印模组，所述打印头和打印平台均安装于基架上，所述打印头位于打印平台上方，通过打印头的喷嘴打印的模型落入打印平台上。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过散热架上的第一出风口和第二出风口，能够形成对喷嘴进行冷却的第一风路和对第一风路的风进行引导的第二风路，形成环绕在喷嘴周侧的循环风路，以对喷嘴进行稳定、均匀的散热；

循环风路不会朝喷嘴和胶料直吹，降低了直吹的冷却风对胶料成型造成的影响；

通过朝向喷嘴下方的风向能够对喷嘴下方的模型进行辅助热交换，加快模型的成型，在喷嘴下方形成的涡流还有助于风扇的进风；

通过罩体使得喷嘴和散热架之间的位置固定，确保散热过程顺利且稳定进行。

附图说明

图1是本申请3D打印模组的结构示意图；

图2是本申请实施例一的循环风路示意图；

图3是本申请实施例二的循环风路示意图；

图4是本申请实施例二中第一散热支架和第二散热支架的结构示意图；

图5是本申请实施例二中第一容纳腔的位置示意图；

图6是本申请实施例二中第二容纳腔的结构示意图；

图7是本申请实施例二中第一导流板和第二导流板的结构示意图；

图8是本申请实施例二的剖面示意图；

图9是本申请实施例二中罩体的位置示意图；

图10是本申请实施例二中罩体的结构示意图；

图11是本申请实施例二中罩体和安装块的安装结构示意图；

图12是本申请实施例二的爆炸示意图；

图13是本申请3D打印机的结构示意图。

附图标记说明：1、喷嘴；2、散热架；21、第一散热支架；211、第一进风口a；212、第一出风口a；213、第二进风口a；214、第二出风口a；215、第一容纳腔；216、第一导流板；22、第二散热支架；221、第一进风口b；222、第一出风口b；223、第二进风口b；224、第二出风口b；225、第二容纳腔；226、第二导流板；23、插接块；24、弯折沿边；25、限位槽；3、第一风路；4、第二风路；5、风扇；6、罩体；61、第一吸风口；62、第二吸风口；63、挡块；64、限位沿边；65、第一卡块；66、第二卡块；67、凸条；68、定位块；7、安装块；71、限位块；8、基架；9、打印平台；10、打印头。

具体实施方式

以下结合附图1-13对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种3D打印模组，参照图1，包括用于胶料挤出的喷嘴1和分布在喷嘴1周侧的散热架2。

实施例一：

参照图2，散热架2上分布有一第一出风口和两个第二出风口，第一出风口输出的风形成朝向喷嘴1或朝向喷嘴1周侧的第一风路3，以对喷嘴1进行冷却；两个第二出风口分别位于第一出风口的两端，且两个第二出风口和第一出风口形成类似三角结构，两个第二出风口的风形成第二风路4，第二风路4可形成分布在喷嘴1侧边的风墙，以限制至少部分的第一风路3的风从风墙位置处外溢，在第二风路4的引导下，第一风路3的部分风在喷嘴1周侧形成循环风路，即喷嘴1和循环风路中的风进行热交换，达到对喷嘴1的冷却效果。

实施例二：

参照图3，散热架2上分布有两个第一出风口和两个第二出风口。两个第一出风口分别位于喷嘴1的相对侧面但不对称的位置，且两个第一出风口的风向朝相背的方向分布，两个第一出风口输出的风形成呈顺时针或逆时针分布在喷嘴1周侧的第一风路3，两个第二出风口输出的风形成第二风路4，第二风路4在散热架2上形成分布在喷嘴1侧边的风墙，起到引导第一风路3环喷嘴1周侧循环以对喷嘴1进行散热和阻挡部分第一风路3的风从风墙位置处外溢的效果，实现对喷嘴1的均匀、稳定散热。

同理，散热架2上的第一出风口还可以设置成三个、四个或更多，散热架2上的第二出风口也可以设置成三个、四个或更多，可以根据实际需要调整散热架2上第一出风口和第二出风口的数量。以下根据实施例二的结构进行详细阐述。

结合图4和图5，散热架2包括第一散热支架21。第一散热支架21上设置有第一分离壁，在第一分离壁的两侧分别开设有对打印机喷嘴1进行供风的第一风道和第二风道。第一风道包括第一进风口a211和第一出风口a212，第二风道包括第二进风口a213和第二出风口a214，第一出风口a212和第二出风口a214的出风方向均朝向喷嘴1的一侧。

第一风道和第二风道内的风来自于供风装置，供风装置可以是风扇5，风扇5安装于散热架2上；供风装置还可以由风机和通风管道组成，向第一风道的第一进风口a211和第二风道的第二进风口a213供风。

当供风装置采用风扇5时，在第一散热支架21上开设用于安装风扇5的第一容纳腔215，第一容纳腔215分别和第一进风口a211、第二进风口a213连通，通过第一容纳腔215内的风扇5对第一风道和第二风道供风的方式便捷，且无需从外界引进风道，便于小型打印设备的使用。

第一容纳腔215可以设置为至少一个，在每个第一容纳腔215内均安装风扇5，每个第一容纳腔215分别和第一进风口a211或第二进风口a213连通，从而使得每个风扇5能够单独对第一风道和第二风道供风，当调节不同第一容纳腔215内风扇5的功率时，可以调节第一风道和第二风道内的风速，从而保证第一出风口a212和第二出风口a214分别输出不同风速的冷却风。

结合图4和图6，散热架2包括第二散热支架22。第二散热支架22上设置有第二分离壁，在第二分离壁的两侧分别开设有对打印机喷嘴1进行供风的第三风道和第四风道。第三风道包括第一进风口b221和第一出风口b222，第二风道包括第二进风口b223和第二出风口b224，第一出风口b222和第二出风口b224的出风方向与第一出风口a212和第二出风口a214的出风方向相对设置。

第三风道和第四风道内的风与第一风道和第一风道内的风来源相同，即可以采用风扇5或采用风机和通风管道的组合对第三风道和第四风道供风。

当供风装置采用风扇5时，第二散热支架22上开设有用于安装风扇5的第二容纳腔225，第二容纳腔225分别和第一进风口b221、第二进风口b223连通，通过第二容纳腔225内的风扇5对第三风道和第四风道供风的方式便捷，且无需从外界引进风道，便于小型打印机的使用。

第二容纳腔225在第二散热支架22上的设置与第一容纳腔215在第一散热支架21上的设置一致。

结合图4和图7，在第一散热支架21上还设置有第一导流板216，第一导流板216朝喷嘴1的外周切线倾斜，使第一出风口a212的出风方向与喷嘴1的外周切线一致，减少对喷嘴1直吹的冷却风，确保喷嘴1处胶料的成型。而且通过第一导流板216的设置，使第一出风口a212的冷却风面积大于第二出风口a214的冷却风面积，散热范围广。

在第二散热支架22上还设置有第二导流板226，第二导流板226朝喷嘴1的外周切线倾斜，使第一出风口b222的出风方向与喷嘴1的外周切线向一致，避免了第一出风口b222的冷却风对喷嘴1直吹，从而避免直吹的冷却风影响喷嘴1处胶料的成型。而且通过第二导流板226的设置，使第一出风口b222的出风面积大于第二出风口b224，散热范围广。

第二出风口a214位于第一出风口a212的上方或下方，且第二出风口a214的出风方向与第一出风口a212的出风方向形成夹角，第二出风口a214的出风方向可以朝第二散热支架22直吹，也可以朝第二散热支架22的上端或下端轻微倾斜，第二出风口a214的风速等于或大于第一出风口a212的风速。当第二出风口a214的风速大于第一出风口a212的风速时，第二出风口a214输出的冷却风的风力强于第一出风口a212输出的冷却风的风力，能够阻挡第一出风口a212的风大量向远离喷嘴1的一侧外溢，减少冷却风的损失，从而提高冷却风的利用率。

第二出风口b224位于第一出风口b222的上方或下方，且第二出风口b224的出风方向与第一出风口b222的出风方向形成夹角，第二出风口b224的出风方向可以朝第一散热支架21直吹，也可以朝第一散热支架21的上端或下端轻微倾斜，第二出风口b224的风速等于或大于第一出风口b222的风速。

当第二出风口b224的风速大于第一出风口b222的风速时，第二出风口b224输出的冷却风的风力强于第一出风口b222输出的冷却风的风力，能够阻挡第一出风口b222的风大量向远离喷嘴1的一侧外溢，减少冷却风的损失，从而提高冷却风的利用率。

通过调整第一出风口a212和第二出风口a214的位置、第一出风口b222和第二出风口b224的位置以及第一导流板216和第二导流板226的角度，可以使第一出风口a212、第二出风口a214、第一出风口b222和第二出风口b224依次顺时针或逆时针分布在同一平面上，且第一出风口a212和第一出风口b222根据喷嘴1中心轴对称分布，第二出风口a214和第二出风口b224根据喷嘴1中心轴对称分布。

参照图8，以喷嘴1的进料端为上，喷嘴1的出料端为下，第一出风口a212和第二出风口a214的出风方向朝向喷嘴1的出料端倾斜向下设置，第一出风口b222和第二出风口b224的出风方向朝向喷嘴1的出料端倾斜向下设置。即第一出风口a212的风向与第一出风口a212至喷嘴1的中心轴线的垂直距离之间形成夹角，第一出风口b222的风向与第一出风口b222至喷嘴1的中心轴线的垂直距离之间形成夹角，同理，第二出风口a214和第二出风口b224至喷嘴1的中心轴线的垂直距离之间也会形成夹角。第一出风口a212第一出风口b222输出的冷却风部分在喷嘴1下方相遇并形成涡流，利用涡流不仅能够对喷嘴1下方打印的模型进行快速降温冷却，而且涡流形成处形成负压，有助于风扇5的进风。

参照图9，在散热架2外周还设置有罩体6，罩体6罩设在打印机喷嘴1、第一散热机构和第二散热机构外，第一散热支架21和第二散热支架22通过螺栓固定在罩体6内侧面上。罩体6贴近第一散热支架21和第二散热支架22向背的一侧侧壁上设置有第一吸风口61，方向风扇5的进风，也有利于风扇5的散热。

在罩体6远离喷嘴1出料端的一侧设置有第二吸风口62，风从第二吸风口62向第一散热机构和第二散热机构流动的过程中，不仅能够起到供风的作用，还能够进一步对喷嘴1进料端以及喷嘴1两侧的散热块进行降温散热。

参照图9，罩体6靠近第一散热支架21和第二散热支架22出风口的一侧设置有挡块63，通过挡块63和罩体6围合起来的结构能够将第一散热支架21和第二散热支架22稳定安装在罩体6内。

为便于第一风道、第二风道、第三风道和第四风道内冷却风的流动，第一风道、第二风道、第三风道和第四风道均称弧形状设置，对应地，第一散热支架21和第二散热支架22的两侧面过渡区域也设置呈弧形面，则挡块63和罩体6的连接位置处也相应设置成弧形过渡面。

在挡块63的侧边和罩体6之间还设置有限位沿边64，限位沿边64的两端分别连接两挡块63。第一散热支架21和第二散热支架22上对应设置有第一让位槽，当第一散热支架21和第二散热支架22分别安装到罩体6内时，挡块63陷入第一让位槽内且相抵接，能够实现第一散热支架21和第二散热支架22的第一次定位。

罩体6内侧面上设置有用于对第一散热支架21和第二散热支架22分别进行定位的第一卡块65和第二卡块66，第一卡块65和罩体6侧面之间形成第一卡槽，第二卡块66和罩体6侧面之间形成第二卡槽。

第一散热支架21的其中一侧边抵在第一卡块65上，风扇5部分陷入第一卡槽内，通过第一散热支架21、罩体6侧面和第一卡块65对风扇5进行围挡，不仅能确保风扇5的稳定安装和第二次定位，而且便于风扇5的进风及散热。

第二散热支架22的其中一侧边抵在第二卡块66上，风扇5部分陷入第二卡槽内，通过第二散热支架22、罩体6侧面和第二卡块66对风扇5进行围挡，不仅能确保风扇5的稳定安装和第二次定位，而且便于风扇5的进风及散热。

参照图11和图12，在第一散热支架21上设置有用于定位的的插接块23和弯折沿边24，在罩体6靠近第一散热支架21的侧面端部与插接块23对应的位置设置有凸条67，将第一散热支架21安装在罩体6内，且风扇5陷入第一卡槽内的同时，凸条67插接于插接块23的凹槽内，且弯折沿边24抵接于罩体6侧面的端部，实现第一散热支架21在罩体6上的安装定位，确保第一散热支架21上的出风口与喷嘴1处于同一平面上。

同时在第一散热支架21上还设置有限位槽25，当喷嘴1和第一散热支架21安装好后，再将用于将喷嘴1和打印机固定安装的安装块7固定在喷嘴1上，安装块7侧边的限位块71插入限位槽25内，通过安装块7对第一散热支架21的限位，使第一散热支架21与喷嘴1之间的位置固定，避免第一散热支架21和喷嘴1之间的位置发生偏移，确保降温散热工作顺利且稳定进行。

在罩体6靠近第二散热支架22的一侧面的端部上设置有定位块68，定位块68的一端朝向罩体6内侧面弯折。当第二散热支架22安装好后，将安装块7安装到第二散热支架22和罩体6各侧边的端部，定位块68抵在安装块7表面，安装块7对第二散热支架22的安装起到定位和限制作用。

通过安装块7将喷嘴1、第一散热支架21和第二散热支架22封存在罩体6内，使得喷嘴1和第一散热支架21、喷嘴1和第二散热支架22之间的位置固定，确保散热工作稳定进行。

本申请实施例一种3D打印模组的实施原理为：使用时，第一出风口a212和第一出风口b222输出的风环绕喷嘴1旋转形成能够对喷嘴1进行散热的第二风路4，第二出风口a214和第二出风口b224输出的风在第二风路4外侧形成能够阻挡第二风路4的风外溢的第一风路3。

本申请还提供一种3D打印机，参照图13，包括基架8、打印平台9和打印头10。其中，打印平台9和打印头10均安装于基架8上，打印头10位于打印平台9上方，打印头10包含上述实施例中的3D打印模组，3D打印模组通过打印头10上的调节轮安装于基架8上，3D打印模组的喷嘴1的出料端朝向打印平台9上表面，通过喷嘴1打印的胶料落到打印平台9上成型。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种3D打印模组，包括喷嘴(1)，其特征在于，还包括散热架(2)；至少一第一出风口，所述第一出风口形成在所述散热架(2)上，用于形成第一风路(3)以对所述喷嘴(1)进行冷却；

及至少两个第二出风口，所述第二出风口形成在所述散热架(2)上用于形成第二风路(4)，所述第二风路(4)形成在所述喷嘴(1)侧边的风墙，用于限制至少部分的所述第一风路(3)的风从所述风墙位置处外溢；

至少部分的所述第一风路(3)的风经两个第二风路(4)中的至少一个的引导，在所述喷嘴(1)处周侧形成循环风路。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印模组，其特征在于，所述第一风路(3)呈顺时针或逆时针分布在喷嘴(1)周侧，所述第二出风口的风向和第一出风口的风向形成夹角，在喷嘴(1)的两相对侧分别具有至少一第二出风口。

3.根据权利要求3所述的一种3D打印模组，其特征在于，所述散热架(2)上设置有倾斜设置的导流板，所述第一出风口的风经导流板的引导朝喷嘴(1)处流动。

4.根据权利要求1所述的一种3D打印模组，其特征在于，所述第一出风口的风向朝喷嘴(1)出口倾斜向下设置。

5.根据权利要求1所述的一种3D打印模组，其特征在于，还包括供风装置，所述供风装置安装于散热架(2)上，以用于对第一出风口和第二出风口供风。

6.根据权利要求5所述的一种3D打印模组，其特征在于，所述散热架(2)上设置有至少一用于安装供风装置的容纳腔，所述容纳腔分别与第一出风口和第二出风口连通。

7.根据权利要求6所述的一种3D打印模组，其特征在于，还包括罩体(6)，所述罩体(6)的底部呈开口状设置，喷嘴(1)穿过开口，所述散热架(2)安装于罩体(6)内。

8.根据权利要求6所述的一种3D打印模组，其特征在于，所述罩体(6)上设置有至少一用于进风的吸风口，所述吸风口与容纳腔连通。

9.一种3D打印机，其特征在于，包括打印头(10)、基架(8)和打印平台(9)，所述打印头(10)包含权利要求1-8任一所述的3D打印模组，所述打印头(10)和打印平台(9)均安装于基架(8)上，所述打印头(10)位于打印平台(9)上方，通过打印头(10)的喷嘴(1)打印的模型落入打印平台(9)上。

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