CN114734634B - 熔融挤出增材制造喷头和增材制造设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种熔融挤出增材制造喷头和增材制造设备。该熔融挤出增材制造喷头，包括打印模块，打印模块的入口用于与供料装置的出口连通，打印模块上设有制冷部和面向打印台的冷却面，制冷部用于降低冷却面的温度，冷却面上设有供熔融材料挤出的第一开口。在打印模块沿预设打印路径移动过程中，冷却面能够与刚从第一开口流出的熔融材料表面接触，对熔融材料进行接触换热冷却，使得熔融材料冷却定型形成打印层片，从而加速熔融材料的冷却过程，防止熔融材料的形状发生坍塌。同时，冷却面还能对打印层片的上表面进行挤压，提高打印层片表面的平整度，保证打印层片厚度的均匀性，实现对打印层片的厚度精准控制。
Description
技术领域
本发明涉及三维打印技术领域，特别是涉及熔融挤出增材制造喷头和增材制造设备。
背景技术
增材制造(即3D打印)，是一种基于离散堆积原理的先进制造技术。具体表现为先将三维产品模型沿Z向切层，通过3D打印设备将不同初始形态(如液态、粉末态、固态等)的材料固化为特定形状的层片，再将这些层片“自下而上”堆叠形成三维产品，融合了三维模型设计、材料加工成形、机械、自动控制等多学科领域。3D打印技术不受产品几何形状和结构的约束，可以实现复杂结构的快速制作，因此被广泛应用于模具制造、生活用品、航空航天和生物医疗等领域。
材料的性能决定着3D打印技术，不同的材料适用于不同的3D打印工艺方法。目前3D打印工艺方法主要有，立体光固化(Stereolithography，SLA)、选区激光熔化(SelectiveLaser Melting，SLM)、激光立体成形(Laser Solid Forming，LSF)、电弧增材制造(Wireand Arc Additive Manufacture，WAAM)、电子束熔化成形技术(Electron Beam Melting，EBM)、叠层实体制造(Laminated Object Manufacturing，LOM)、熔融沉积成形(FusedDeposition Modeling，FDM)等。
熔融沉积成形(FDM)是将热塑性材料经过送料机构送进热熔喷嘴，在喷嘴内材料被加热熔融，同时喷头按照预定的层片轮廓信息和轨迹运动，并将熔融材料挤出，使其沉积在指定的位置后与前一层已经成形的材料粘结，逐层堆积最终实现立体成形，又称为熔融挤出成形。与其它3D打印技术相比，FDM技术以其工艺简单、操作方便、不需高能束载能源、材料种类丰富、成本低等诸多优点，成为目前技术相对成熟、普及率较高的一种3D打印技术。
一般的3D打印设备一般包括运动装置、熔融挤出喷头、打印台和供料装置四个部分。运动装置用于带动熔融挤出喷头相对于打印台移动，供料装置用于将材料输送到融融基础喷头，熔融挤出喷头用于将材料熔融并挤出，打印台用于承载成型层片或层片堆叠形成的三维产品。然而，熔融挤出喷头挤出熔融材料时，如果熔融材料不及时冷却定型，就会导致层片的形状坍塌；而冷却速度过快则会降低层片与层片之间的结合力，进而影响三维产品的形状精度和力学性能。
发明内容
基于此，有必要针对3D打印设备对打印产品的冷却效果差的问题，提供一种熔融挤出增材制造喷头和增材制造设备。
一种熔融挤出增材制造喷头，包括打印模块，所述打印模块的入口用于与供料装置的出口连通，所述打印模块上设有制冷部和面向打印台的冷却面，所述制冷部用于降低所述冷却面的温度，所述冷却面上设有供熔融材料挤出的第一开口。
上述的熔融挤出增材制造喷头，在使用过程中，供料装置将熔融材料输送到打印模块内，熔融材料可以通过第一开口流出打印模块，从而只要沿预设打印路径移动打印模块就可以得到预设的打印层片。其中第一打印层片放置在打印台上，其他打印层片逐层堆叠在上一个打印层片上，因此可以通过控制第一开口与打印台的距离来控制第一打印层片的厚度，控制第一开口与上一个打印层片的距离来控制其他打印层片的厚度，最终多个打印层片堆叠连接形成预设的打印产品。由于打印模块上设有冷却面，且第一出口设置在冷却面上，即第一开口所在平面与冷却面齐平布置，在打印模块沿预设打印路径移动过程中，冷却面能够与刚从第一开口流出的熔融材料表面接触，对熔融材料进行接触换热冷却，使得熔融材料冷却定型形成打印层片，从而加速熔融材料的冷却过程，防止熔融材料的形状发生坍塌。同时，冷却面还能对打印层片的上表面进行挤压，提高打印层片表面的平整度，保证打印层片厚度的均匀性，实现对打印层片的厚度精准控制。
在其中一个实施例中，所述打印模块包括打印喷嘴和冷却块，所述冷却块与所述打印喷嘴连接，所述冷却块上面向所述打印台的端面设有所述冷却面，所述打印喷嘴的入口用于与所述供料装置的出口连通，所述打印喷嘴的出口与所述第一开口连通。
在其中一个实施例中，所述冷却块套设于所述打印喷嘴上，所述冷却面围绕所述打印喷嘴设置，所述制冷部设置在所述冷却块上，所述制冷部设有制冷孔，所述制冷孔围绕所述打印喷嘴设置，所述制冷孔上设有与外界连通的入口和出口，所述制冷孔的入口用于供制冷流体流入，所述制冷孔的出口用于供所述制冷流体流出。
在其中一个实施例中，所述熔融挤出增材制造喷头还包括涡流制冷管，所述涡流制冷管的出口与所述制冷孔的入口连通；
所述涡流制冷管的出口与所述制冷孔的入口之间设有气体流量计。
在其中一个实施例中，所述制冷孔包括多个环形孔，所述环形孔围绕所述打印喷嘴设置，多个所述环形孔沿远离所述打印喷嘴的方向依次设置。
在其中一个实施例中，所述环形孔的侧壁上设有通孔，使得相邻两个所述环形孔连通，所述冷却块上设有多个调节环，所述调节环的形状与所述环形孔的形状相适应，所述调节环与所述环形孔一一对应，所述环形孔上远离所述冷却面的一侧设有第二开口，所述调节环通过所述第二开口插入所述环形孔中；
和/或，所述制冷孔的进气孔设置在所述冷却块的侧壁上，且与离所述打印喷嘴最远的所述环形孔连通，所述冷却块上面向所述打印台的端面还设有环形排气面，所述环形排气面围绕所述冷却面设置，所述环形排气面位于所述冷却面远离所述打印台的一侧，所述环形排气面上设有多个废气孔，多个所述废气孔围绕所述打印喷嘴间隔布置，所述废气孔与离所述打印喷嘴最远的所述环形孔连通，所述废气孔的轴线与所述打印喷嘴的轴线呈锐角设置，且所述废气孔入口与所述打印喷嘴轴线的距离大于所述废气孔出口与所述打印喷嘴轴线的距离。
在其中一个实施例中，所述打印喷嘴包括变径段和挤出段，所述变径段与所述挤出段上远离所述打印台的一端连接，所述变径段为圆锥形变径段，所述挤出段为圆柱形挤出段，所述冷却块套设在所述挤出段上。
在其中一个实施例中，所述挤出段与所述冷却块之间设有隔热层；
和/或，所述变径段内设有圆锥孔，所述挤出段内设有第一圆柱孔，所述冷却块上设有挤出孔，所述第一圆柱孔一端与所述圆锥孔连通，所述第一圆柱孔另一端与所述挤出孔连通，所述第一开口设置在所述挤出孔上，所述圆锥孔的直径沿靠近所述挤出段的方向逐渐变小，所述第一圆柱孔的直径等于所述圆锥孔的最小直径，所述挤出孔的直径等于所述第一圆柱孔的直径。
在其中一个实施例中，所述熔融挤出增材制造喷头还包括螺杆挤出组件、第一加热件和第二加热件，所述打印喷嘴还包括连接段，所述连接段与所述变径段上远离所述挤出段的一端连接，所述螺杆挤出组件与所述连接段连接，所述螺杆挤出组件的入口能够与所述供料装置的出口连通，所述连接段内设有第二圆柱孔，所述第二圆柱孔的一端与所述螺杆挤出组件的出口连通，所述第二圆柱孔的另一端与所述圆锥孔连通；
所述第一加热件套设于所述螺杆挤出组件上，所述第一加热件套设于所述连接段上。
一种熔融挤出增材制造设备，包括运动框架、打印台、供料装置和所述的熔融挤出增材制造喷头，所述运动框架能够带动所述的熔融挤出增材制造喷头沿预设打印路径移动，所述供料装置用于将材料输送到所述熔融挤出增材制造喷头，所述打印台用于承载所述熔融挤出增材制造喷头挤出的材料。
上述的熔融挤出增材制造设备，在使用过程中，供料装置将熔融材料输送到打印模块内，熔融材料可以通过第一开口流出打印模块，从而只要沿预设打印路径移动打印模块就可以得到预设的打印层片。其中第一打印层片放置在打印台上，其他打印层片逐层堆叠在上一个打印层片上，因此可以通过控制第一开口与打印台的距离来控制第一打印层片的厚度，控制第一开口与上一个打印层片的距离来控制其他打印层片的厚度，最终多个打印层片堆叠连接形成预设的打印产品。由于打印模块上设有冷却面，且第一开口设置在冷却面上，即第一开口所在平面与冷却面齐平布置，在打印模块沿预设打印路径移动过程中，冷却面能够与刚从第一开口流出的熔融材料上表面接触，对熔融材料进行接触换热冷却，使得熔融材料冷却定型形成打印层片，从而加速熔融材料的冷却过程，防止熔融材料的形状发生坍塌。同时，冷却面还能对打印层片的上表面进行挤压，提高打印层片表面的平整度，保证打印层片厚度的均匀性，实现对打印层片的厚度精准控制。
附图说明
图1为一实施例中熔融挤出增材制造喷头的结构示意图；
图2为一实施例中打印喷嘴和冷却块的结构示意图；
图3为一实施例中冷却块的竖向剖面图；
图4为一实施例中冷却块的横向剖面图；
图5为一实施例中打印喷嘴和冷却块的使用状态图；
图6为一实施例中冷却块的使用状态图。
附图标号：100、熔融挤出增材制造喷头；10、打印喷嘴；11、连接段；111、第二圆柱孔；12、变径段；121、圆锥孔；13、挤出段；131、第一圆柱孔；14、隔热层；15、第二加热件；20、冷却块；21、制冷孔；211、进气孔；212、废气孔；22、环形孔；221、通孔；23、调节环；24、安装孔；25、挤出孔；26、冷却面；27、环形排气面；30、涡流制冷管；31、气体流量计；32、连接管；40、螺杆挤出组件；41、螺杆；42、挤出壳体；43、电机；44、第一加热件；50、固定框架；60、打印台；70、储料仓；80、熔融材料；81、打印层片。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合附图对本申请一些实施例提供的熔融挤出增材制造喷头100和增材制造设备进行详细描述。
如图1至图6所示，在一实施例中，提供了一种熔融挤出增材制造喷头100，包括打印模块，打印模块的入口用于与供料装置的出口连通，打印模块上设有制冷部和面向打印台60的冷却面26，制冷部用于降低冷却面26的温度，冷却面26上设有供熔融材料80挤出的第一开口。
上述的熔融挤出增材制造喷头100，在使用过程中，供料装置将熔融材料80输送到打印模块内，熔融材料80可以通过第一开口流出打印模块，从而只要沿预设打印路径移动打印模块就可以得到预设的打印层片81。其中第一打印层片81放置在打印台60上，其他打印层片81逐层堆叠在上一个打印层片81上，因此可以通过控制第一开口与打印台60的距离来控制第一打印层片81的厚度，控制第一开口与上一个打印层片81的距离来控制其他打印层片81的厚度，最终多个打印层片81堆叠连接形成预设的打印产品。由于打印模块上设有制冷部和冷却面26，制冷部对冷却面26进行降温，第一开口设置在冷却面26上，因此，在打印模块沿预设打印路径移动过程中，冷却面26能够与刚从第一出口流出的熔融材料80上表面接触，对熔融材料80进行接触换热冷却，使得熔融材料80冷却定型形成打印层片81，有效加速熔融材料80的冷却过程，保证熔融材料80的形状不会发生坍塌。同时，冷却面26还能对打印层片81的上表面进行挤压，防止打印层片81翘起，提高打印层片81表面的平整度，保证打印层片81厚度的均匀性，实现对打印层片81的厚度精准控制。
具体地，在一实施例中，制冷部围绕打印模块设置，冷却面26围绕第一开口设置。制冷部设有制冷孔21，制冷孔21围绕打印模块设置，制冷孔21上设有与外界连通的入口和出口，制冷孔21的入口用于供制冷流体流入，制冷孔21的出口用于供制冷流体流出。
其中，制冷孔21包括多个环形孔22，环形孔22围绕第一开口设置，多个环形孔22沿远离第一开口的方向依次设置。
并且，环形孔22的侧壁上设有通孔221，使得相邻两个环形孔22连通，打印模块上还设有多个调节环23，调节环23的形状与环形孔22的形状相适应，调节环23与环形孔22一一对应，环形孔22上远离冷却面26的一侧设有第二开口，调节环23通过第二开口插入环形孔22中。
可选地，如图1和图2所示，在另一实施例中，打印模块包括打印喷嘴10和冷却块20，冷却块20与打印喷嘴10连接，冷却块20上面向打印台60的端面设有冷却面26，打印喷嘴10的入口用于与供料装置的出口连通，打印喷嘴10的出口与第一开口连通。
参照图1、图2和图3，在一实施例中，冷却块20套设于打印喷嘴10上，冷却面26围绕打印喷嘴10设置，制冷部设置在冷却块20上。在打印喷嘴10沿预设打印路径移动过程中，冷却面26始终与打印层片81上位于打印点后方的部分接触，因此也只有位于打印点后方的冷却面26对打印层片81有直接冷却效果。但是冷却面26和制冷部围绕打印喷嘴10设置，即冷却面26和制冷部设置在打印喷嘴10的四周，使得冷却块20不仅可以通过与打印层片81接触对打印层片81进行直接冷却，还可以对打印层片81的四周环境进行冷却，从而提高对打印层片81的冷却速度，同时保证打印层片81各处冷却速度一致，防止因冷却速度不一形成内部应力，影响打印产品成型质量。
并且，制冷部设有制冷孔21，制冷孔21围绕打印喷嘴10设置，制冷孔21上设有与外界连通的入口和出口，制冷孔21的入口用于供制冷流体流入，制冷孔21的出口用于供制冷流体流出。打印层片81的制冷速率过慢会导致打印层片81形状坍塌，打印层片81的制冷速率过快会导致相邻打印层片81之间结合力不足而脱落。而该冷却块20使用制冷流体对冷却面26进行换热制冷，方便通过控制制冷流体的温度和流速来控制冷却面26的制冷效果，防止冷却块20对打印层片81的制冷速率过快或过慢。
参照图1，在一实施例中，熔融挤出增材制造喷头100还包括涡流制冷管30，涡流制冷管30的出口与制冷孔21的入口连通。涡流制冷管30是一种借助涡流管的作用使高速气流产生漩涡分离出冷、热两股气流，并利用冷气流而获得制冷的仪器。因此，该涡流制冷管30的冷气出口与制冷孔21的入口连通，用于产生制冷气体，并将制冷气体通入制冷孔21中，与冷却面26进行换热。
其中，涡流制冷管30的出口与制冷孔21的入口之间设有气体流量计31。气体流量计31可以实时控制进入制冷孔21中的气体流速，从而通过控制气体流速来控制冷却面26的制冷效果。
在本具体实施例中，熔融挤出增材制造喷头100还设有固定框架50，涡流制冷管30与固定框架50连接，涡流制冷管30的出口通过连接管32与制冷孔21的入口连通，气体流量计31设置在连接管32上，连接管32为可伸缩管道。涡流制冷管30固定在固定框架50上，有效减轻打印喷嘴10的质量，从而减轻打印喷嘴10沿预设打印路径移动的负担，同时可伸缩的连接管32为打印喷嘴10的移动距离提供了保障，扩宽了打印喷嘴10的移动范围。
进一步具体地，如图3和图4所示，在一实施例中，制冷孔21包括多个环形孔22，环形孔22围绕打印喷嘴10设置，多个环形孔22沿远离打印喷嘴10的方向依次设置。即环形孔22的轴线均与打印喷嘴10的轴线重合，多个环形孔22的内径逐渐增大，多个环形孔22的外径也逐渐增加，形成沿远离打印喷嘴10的轴线依次间隔布置的环形孔22，从而在冷却面26上形成多个与环形孔22一一对应的冷却环。因此，可以通过控制环形孔22内制冷流体的通断，来控制冷却面26上与该环形孔22对应的冷却环的制冷通断，从而控制冷却面26的制冷面积，针对性设置冷却面26上的制冷区域。还可以通过控制环形孔22内制冷流体的流量，来控制冷却面26上与该环形孔22对应的冷却环的制冷效果，从而在冷却面26上形成环状逐级制冷效果。
继续参照图3和图4，在本具体实施例中，环形孔22的侧壁上设有通孔221，使得相邻两个环形孔22连通，冷却块20上设有多个调节环23，调节环23的形状与环形孔22的形状相适应，调节环23与环形孔22一一对应，环形孔22上远离冷却面26的一侧设有第二开口，调节环23通过第二开口插入环形孔22中。由于相邻两个环形孔22连通，因此为每一个冷却块20设置了调节环23，通过设置调节环23插入环形孔22的深度，控制进入环形孔22的制冷流体流量，从而控制冷却面26上与该环形孔22对应的冷却环的制冷效果，当调节环23完全插入环形孔22中时，冷却面26上与该环形孔22对应的冷却环没有制冷效果，从而缩小了冷却面26的制冷面积。并且可以通过调节环23针对性地设置冷却面26上的制冷区域。
其中，调节环23与冷却块20螺纹连接。通过螺纹连接方便设置调节环23插入环形孔22的深度。每个环形孔22的侧壁上设有多个通孔221，一部分通孔221沿环形孔22的圆周间隔布置，另一部分通孔221沿环形孔22的轴向间隔布置。
可选地，在一实施例中，每个环形孔22均设有入口和出口，用于供制冷流体流入或流出。
具体地，如图2、图3和图4所示，在一实施例中，冷却块20的侧壁上设有进气孔211，进气孔211与离打印喷嘴10最远的环形孔22连通，冷却块20面向打印台60的端面设有废气孔212。设置在冷却面26上的废气孔212，利用从制冷孔21中出来的气体对打印层片81周边的环境进行进一步冷却，从而提高对打印层片81的冷却效果。
进一步地，如图3所示，冷却块20上面向打印台60的端面还设有环形排气面27，环形排气面27围绕冷却面26设置，环形排气面27位于冷却面26远离打印台60的一侧，环形排气面27上设有多个废气孔212，多个废气孔212围绕打印喷嘴10间隔布置，废气孔212与离打印喷嘴10最远的环形孔22连通。即环形排气面27的位置高于冷却面26，也即环形排气面27与冷却面26之间有一定的距离h，防止冷却面26与打印层片81贴合冷却时废气孔212刮蹭打印层片81，从而既能保证打印层片81的平整性，同时多个围绕打印喷嘴10布置的废气孔212又能全方位地对打印层片81的周边进行冷却。
并且，废气孔212的轴线与打印喷嘴10的轴线呈锐角设置，且废气孔212入口与打印喷嘴10轴线的距离大于废气孔212出口与打印喷嘴10轴线的距离。即废气孔212的出口均朝向打印喷嘴10，使得制冷流体聚集在打印喷嘴10周边，对打印喷嘴10流出的熔融材料80进行环形吹气制冷，进一步提高对打印层片81的冷却效果。
在本具体实施例中，环形孔22设有三个，沿远离打印喷嘴10的方向依次为第一环形孔22、第二环形孔22和第三环形孔22，废气孔212与第三环形孔22连通，每个环形孔22的宽度(即环形孔22外径与内径的差值)相等。
具体地，如图2和图3所示，在一实施例中，打印喷嘴10包括变径段12和挤出段13，变径段12与挤出段13上远离打印台60的一端连接，变径段12为圆锥形变径段12，挤出段13为圆柱形挤出段13，冷却块20套设在挤出段13上。
具体地，如图2和图3所示，在一实施例中，挤出段13与冷却块20之间设有隔热层14。隔热层14用于防止挤出段13内的熔融材料80提前冷却固化，从而导致打印喷嘴10的出口堵塞。在本具体实施例中，冷却块20为环形冷却块20，冷却面26为环形冷却面26，冷却面26的中心位于打印喷嘴10的轴线上，冷却块20的轴线与打印喷嘴10的轴线重合。
可以理解地，冷却块20还可以为扇形或方形，冷却块20位于打印喷嘴10移动路径的后方，冷却面26位于打印喷嘴10移动路径的后方，只要冷却面26能与熔融材料80接触，冷却块20的形状在此不做限制。
具体地，如图2所示，在一实施例中，变径段12内设有圆锥孔121，挤出段13内设有第一圆柱孔131，冷却块20上设有挤出孔25，第一圆柱孔131一端与圆锥孔121连通，第一圆柱孔131另一端与挤出孔25连通，第一开口设置在挤出孔25上，圆锥孔121的直径沿靠近挤出段13的方向逐渐变小，第一圆柱孔131的直径等于圆锥孔121的最小直径，挤出孔25的直径等于第一圆柱孔131的直径。
进一步地，冷却块20上还设有安装孔24，安装孔24的孔径大于挤出孔25的孔径，第一开口设置在挤出孔25上远离安装孔24的一端，挤出段13插入安装孔24中，安装孔24的孔壁与挤出段13之间设有隔热层14，隔热层14与挤出段13螺纹连接，冷却块20与隔热层14螺纹连接。
可选地，在一实施例中，变径段12内设有圆锥孔121，挤出段13内设有第一圆柱孔131，冷却块20上设有安装孔24，安装孔24上面向打印台的开口为第一开口，挤出段13插入所述安装孔24中，第一开口与第一圆柱孔131上远离圆锥孔121的一端开口齐平布置，即第一圆柱孔131上远离圆锥孔121的一端开口与冷却面26齐平布置。
具体地，如图1所示，在一实施例中，熔融挤出增材制造喷头100还包括螺杆挤出组件40、第一加热件44和第二加热件15，打印喷嘴10还包括连接段11，连接段11与变径段12上远离挤出段13的一端连接，螺杆挤出组件40与连接段11连接，螺杆挤出组件40的入口能够与供料装置的出口连通，连接段11内设有第二圆柱孔111，第二圆柱孔111的一端与螺杆挤出组件40的出口连通，第二圆柱孔111的另一端与圆锥孔121连通。
其中，螺杆挤出组件40包括电机43、挤出壳体42和螺杆41，挤出壳体42内设有用于容纳打印材料的容纳腔，螺杆41的一端插入容纳腔中，螺杆41的另一端与电机43连接，电机43用于带动螺杆41旋转，螺杆41的直径沿靠近打印喷嘴10的方向逐渐增大，从而挤压容纳腔中的打印材料，使得打印材料流入打印喷嘴10中。挤出壳体42上还设有储料仓70，储料仓70的出口与容纳腔的入口连通。
进一步地，第一加热件44套设于螺杆挤出组件40上，第二加热件15套设于连接段11上。其中第一加热件44设有三个，三个第一加热件44沿螺杆挤出组件40的轴向依次设置，第一加热件44为陶瓷加热圈，第二加热件15为电阻加热圈。第一加热件44对进入螺杆挤出组件40的材料进行逐级加热，使得固态的材料在螺杆挤出组件40中逐渐变为半固态，半固态经过打印喷嘴10上第二加热件15完全变为液态，从而通过第一开口流出打印喷嘴10。
在一实施例中，提供了一种熔融挤出增材制造设备，包括运动框架、打印台60、供料装置和的熔融挤出增材制造喷头100，运动框架能够带动的熔融挤出增材制造喷头100沿预设打印路径移动，供料装置用于将材料输送到熔融挤出增材制造喷头100，打印台60用于承载熔融挤出增材制造喷头100挤出的材料。
上述的熔融挤出增材制造设备，在使用过程中，供料装置将熔融材料80输送到打印模块内，熔融材料80可以通过第一开口流出打印模块，从而只要沿预设打印路径移动打印模块就可以得到预设的打印层片81。其中第一打印层片81放置在打印台60上，其他打印层片81逐层堆叠在上一个打印层片81上，因此可以通过控制第一开口与打印台60的距离来控制第一打印层片81的厚度，控制第一开口与上一个打印层片81的距离来控制其他打印层片81的厚度，最终多个打印层片81堆叠连接形成预设的打印产品。由于打印模块上设有冷却面26，第一开口设置在冷却面26上，即第一开口所在平面与冷却面26齐平布置，在打印模块沿预设打印路径移动过程中，冷却面26能够与刚从第一开口流出的熔融材料80上表面接触，对熔融材料80进行接触换热冷却，使得熔融材料80冷却定型形成打印层片81，从而加速熔融材料80的冷却过程，防止熔融材料80的形状发生坍塌。同时，冷却面26还能对打印层片81的上表面进行挤压，提高打印层片81表面的平整度，保证打印层片81厚度的均匀性，实现对打印层片81的厚度精准控制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
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；可以是机械连接，也可以是电连接；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，除非另有明确的限定。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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种熔融挤出增材制造喷头，其特征在于，包括打印模块，所述打印模块的入口用于与供料装置的出口连通，所述打印模块上设有制冷部和面向打印台的冷却面，所述制冷部用于降低所述冷却面的温度，所述冷却面上设有供熔融材料挤出的第一开口；
所述打印模块包括打印喷嘴和冷却块，所述冷却块与所述打印喷嘴连接，所述冷却块上面向所述打印台的端面设有所述冷却面，所述打印喷嘴的入口用于与所述供料装置的出口连通，所述打印喷嘴的出口与所述第一开口连通；
所述冷却块套设于所述打印喷嘴上，所述冷却面围绕所述打印喷嘴设置，所述制冷部设置在所述冷却块上，所述制冷部设有制冷孔，所述制冷孔围绕所述打印喷嘴设置，所述制冷孔上设有与外界连通的入口和出口，所述制冷孔的入口用于供制冷流体流入，所述制冷孔的出口用于供所述制冷流体流出。
2.根据权利要求1所述的熔融挤出增材制造喷头，其特征在于，所述熔融挤出增材制造喷头还包括涡流制冷管，所述涡流制冷管的出口与所述制冷孔的入口连通；
所述涡流制冷管的出口与所述制冷孔的入口之间设有气体流量计。
3.根据权利要求1所述的熔融挤出增材制造喷头，其特征在于，所述制冷孔包括多个环形孔，所述环形孔围绕所述打印喷嘴设置，多个所述环形孔沿远离所述打印喷嘴的方向依次设置。
4.根据权利要求3所述的熔融挤出增材制造喷头，其特征在于，所述环形孔的侧壁上设有通孔，使得相邻两个所述环形孔连通，所述冷却块上设有多个调节环，所述调节环的形状与所述环形孔的形状相适应，所述调节环与所述环形孔一一对应，所述环形孔上远离所述冷却面的一侧设有第二开口，所述调节环通过所述第二开口插入所述环形孔中。
5.根据权利要求3所述的熔融挤出增材制造喷头，其特征在于，所述冷却块的侧壁上设有进气孔，所述进气孔与离所述打印喷嘴最远的所述环形孔连通，所述冷却块上面向所述打印台的端面还设有环形排气面，所述环形排气面围绕所述冷却面设置，所述环形排气面位于所述冷却面远离所述打印台的一侧，所述环形排气面上设有多个废气孔，多个所述废气孔围绕所述打印喷嘴间隔布置，所述废气孔与离所述打印喷嘴最远的所述环形孔连通，所述废气孔的轴线与所述打印喷嘴的轴线呈锐角设置，且所述废气孔入口与所述打印喷嘴轴线的距离大于所述废气孔出口与所述打印喷嘴轴线的距离。
6.根据权利要求1所述的熔融挤出增材制造喷头，其特征在于，所述打印喷嘴包括变径段和挤出段，所述变径段与所述挤出段上远离所述打印台的一端连接，所述变径段为圆锥形变径段，所述挤出段为圆柱形挤出段，所述冷却块套设在所述挤出段上。
7.根据权利要求6所述的熔融挤出增材制造喷头，其特征在于，所述挤出段与所述冷却块之间设有隔热层。
8.根据权利要求6所述的熔融挤出增材制造喷头，其特征在于，所述变径段内设有圆锥孔，所述挤出段内设有第一圆柱孔，所述冷却块上设有挤出孔，所述第一圆柱孔一端与所述圆锥孔连通，所述第一圆柱孔另一端与所述挤出孔连通，所述第一开口设置在所述挤出孔上，所述圆锥孔的直径沿靠近所述挤出段的方向逐渐变小，所述第一圆柱孔的直径等于所述圆锥孔的最小直径，所述挤出孔的直径等于所述第一圆柱孔的直径。
9.根据权利要求8所述的熔融挤出增材制造喷头，其特征在于，所述熔融挤出增材制造喷头还包括螺杆挤出组件、第一加热件和第二加热件，所述打印喷嘴还包括连接段，所述连接段与所述变径段上远离所述挤出段的一端连接，所述螺杆挤出组件与所述连接段连接，所述螺杆挤出组件的入口能够与所述供料装置的出口连通，所述连接段内设有第二圆柱孔，所述第二圆柱孔的一端与所述螺杆挤出组件的出口连通，所述第二圆柱孔的另一端与所述圆锥孔连通；
所述第一加热件套设于所述螺杆挤出组件上，所述第一加热件套设于所述连接段上。
10.一种熔融挤出增材制造设备，其特征在于，包括运动框架、打印台、供料装置和权利要求1-9任意一项所述的熔融挤出增材制造喷头，所述运动框架能够带动所述的熔融挤出增材制造喷头沿预设打印路径移动，所述供料装置用于将材料输送到所述熔融挤出增材制造喷头，所述打印台用于承载所述熔融挤出增材制造喷头挤出的材料。
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