CN115026314B - 一种用于液态金属的双仓加热式3d打印机喷头结构和打印机 - Google Patents

一种用于液态金属的双仓加热式3d打印机喷头结构和打印机 Download PDF

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Abstract

本公开涉及3D打印机喷头领域，具体为一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构和打印机，所述喷头结构包括第一融化加热机构和第二加热挤出机构；所述第一融化加热机构包括融化加热仓，所述融化加热仓外缠绕有第一加热电阻丝；所述第二加热挤出机构包括挤出加热仓和挤出机构，所述挤出加热仓外缠绕有第二加热电阻丝；所述第一融化加热机构和第二加热挤出机构之间还设置有连接管；所述连接管上设置有温度传感器，根据温度传感器测量得到的温度控制所述第一加热电阻丝和第二加热电阻丝的加热。采用在连接管上仅仅设置一个温度传感器非直接接触融化金属的方式，根据连接管的温度即可分别控制融化加热仓和挤出加热仓的加热。

Description

一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构和打印机
技术领域
本公开涉及3D打印机喷头领域，具体涉及一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构和打印机。
背景技术
3D打印技术是一种增材制造技术，基于离散、堆积原理，根据物体的数字化模型，采用材料逐层堆积的方法形成三维实体。它能够使用熔融材料进行不断堆积，快速制造出复杂造型，具有极大的设计自由度，能够实现传统工艺难以完成的结构造型，无需顾及任何制造方法的困难，其中，喷头是3D打印机的重要部件。
合金金属3D打印机大多使用固态粉末沉积打印，打印机喷头加热块往往使用电阻热的方式进行加热，有时候熔融金属材料还没到达喷嘴就会被凝固，容易造成喷嘴堵塞，使打印机发生故障，影响打印效率及打印物品的质量和外观。现有技术中通过在储料罐体上设置温度传感器来监测合金金属温度，然而，上述设置方式不能准确反映合金金属在达到喷嘴前的准确温度，因此在合金金属到达喷嘴前，依然会存在因提前冷却而导致的喷嘴堵塞、打印效率低及打印物品的质量低等问题。
发明内容
本公开提供一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构和打印机，能够解决因合金金属还没到达喷嘴就会被凝固而造成的喷嘴堵塞、打印效率低及打印物品的质量低等问题。为解决上述技术问题，本公开提供一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构，包括第一融化加热机构和第二加热挤出机构；所述第一融化加热机构包括融化加热仓和第一加热电阻丝，所述融化加热仓外缠绕有第一加热电阻丝；所述第二加热挤出机构包括挤出加热仓、第二加热电阻丝和挤出机构，所述挤出加热仓外缠绕有第二加热电阻丝；所述融化加热仓和挤出加热仓之间通过连接管连通；所述连接管上设置有温度传感器，根据所述温度传感器测量得到的温度控制所述第一加热电阻丝和第二加热电阻丝的加热。
进一步地，所述挤出机构设置在挤出加热仓顶部，包括连接杆、挤出杆和气泵供气阀；所述挤出机构通过滑块模组与第一融化加热机构连接；所述滑块模组包括滑块和限位开关。
进一步地，所述第一融化加热机构还包括送料口，所述送料口和融化加热仓通过铰链连接。
进一步地，第一融化加热机构和第二加热挤出机构外设置有保护壳，所述保护壳内壁还设置有冷却风扇。
进一步地，所述第一融化加热机构还包括散热管道；所述散热管道与融化加热仓、送料口同轴心过盈配合连接。
进一步地，所述温度传感器缠绕在连接管上。
本公开还提供一种打印机，采用上述的液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构。
本公开中合金金属通过第一融化加热机构，使合金金属加热熔融，熔融的合金金属通过连接管传输至第二加热挤出机构；本公开通过在连接管上设置温度传感器，根据测量得到的连接管的温度，即可以得到融化加热仓中的融合金属温度是否符合温度要求以判断融化加热仓是否需要加热或者加热温度达到多少符合要求，若连接管的温度不符合要求，合金金属在输送至喷嘴前发生提前冷却，本公开还可以通过对挤出加热仓进行二次加热，以此控制原材料的挤出温度，避免了原材料在到达喷嘴前被凝固，因而造成的喷嘴堵塞，使打印机发生故障，影响打印效率及打印物品的质量和外观的问题。本公开采用在连接管上仅仅设置一个温度传感器非直接接触融化金属的方式，使。得本公开不受加热组件对温度测量的影响，根据连接管的温度即可分别控制融化加热仓和挤出加热仓的加热，这样更利于温度的精确控制。
附图说明
图1为一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构装置的主视图；
图2为一种一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构装置的剖视图；
图3为一种一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构装置的俯视图；
图4为一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构装置的喷头机构阶梯右剖面图；
图5为一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构装置的喷头机构阶梯左剖面图；
图6为一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构装置的喷头机构挤出加热仓局部剖面图。
图7为一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构装置的喷头机构铰链等轴测视图。
1融化加热仓；2第一加热电阻丝；3铰链；4冷却风扇；5喷头安装座；6送料口；7散热管道；8保护壳；9滑块；10连接杆；11挤出杆；12挤出加热仓；13连接管；14限位开关；15气泵供气阀；16温度传感器。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
参见图1至图7，本公开实施例提供一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构，包括第一融化加热机构和第二加热挤出机构；所述第一融化加热机构包括融化加热仓1和第一加热电阻丝2，所述融化加热仓1外缠绕有第一加热电阻丝2；所述第二加热挤出机构包括挤出加热仓12、第二加热电阻丝17和挤出机构，所述挤出加热仓外缠绕有第二加热电阻丝17；所述融化加热仓1和挤出加热仓12之间通过连接管13连通；所述连接管13上设置有温度传感器16，根据所述温度传感器16测量得到的温度控制所述第一加热电阻丝2和第二加热电阻丝17的加热。
本公开实施例通过上述技术方案可以实现本公开的技术效果，即本公开中合金金属通过第一融化加热机构，使合金金属加热熔融，熔融的合金金属通过连接管13传输至第二加热挤出机构；本公开通过在连接管上设置温度传感器16，根据测量得到的连接管13的温度，例如，测量得到的连接管13的温度为230℃时，可知，融化加热仓1中的液态金属问题低于打印要求或挤出机构所要求的温度，此时，需要设置在融化加热仓1中的第一加热电阻丝2开始加热，加热时间可以根据温度传感器16测得的温度大小来控制，同时，控制第二加热电阻丝17来加热挤出加热仓12，而第二加热电阻丝的加热时间也与温度传感器16测得的温度大小有关。通过上述方式，可以通过对挤出加热仓进行二次加热，以此控制原材料的挤出温度，避免了原材料在到达喷嘴前被凝固，因而造成的喷嘴堵塞，使打印机发生故障，影响打印效率及打印物品的质量和外观的问题。
在一些实施例中，所述温度传感器16可采用铂电阻温度传感器来实现，所述温度传感器16也可以采用温度变送器等来实现温度测量和转换等。在本实施例中，本公开实施例公开的用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构还包括控制模块，所述控制模块为以控制器为核心的电路模块，与温度传感器16连接，用于实现温度采集；同时，所述控制模块还与第一加热电阻丝2和第二加热电阻丝17连接，用于控制第一加热电阻丝2和第二加热电阻丝17的加热以及加热时间；例如，可采用本领域常见的控制电磁继电器连通的时间来控制加热以及加热时间，也可以采用MOSFET等功率半导体来实现控制加热。
在一些实施例中，所述挤出机构设置在挤出加热仓12顶部，包括连接杆10、挤出杆11和气泵供气阀15；所述挤出机构通过滑块模组与第一融化加热机构连接；所述滑块模组包括滑块9和限位开关14；所述限位开关位于滑块模组下端，限制滑块向下的极限位置，控制了挤出杆的最大位移量。
在一些实施例中，所述第一融化加热机构还包括送料口6，所述送料口6和融化加热仓1通过铰链连接3。
在一些实施例中，第一融化加热机构和第二加热挤出机构外设置有保护壳8，所述保护壳8内壁还设置有冷却风扇4，增强空气对流加快散热，控制融化范围，防止未处于融化区的原材料提前融化。
在一些实施例中，所述第一融化加热机构还包括散热管道7；所述散热管道能加快热量传导，未融化区域原材料发出的热量传导到散热片上，再经散热片散发到周围空气中去；所述散热管道7与融化加热仓1、送料口6同轴心过盈配合连接。
在一些实施例中，所述温度传感器16缠绕在连接管13上，以便测得准确的测得连接管13上的温度。
本公开实施例在工作时，将合金金属从送料口6加入，启动融化加热仓1，融化加热仓1外的第一加热电阻丝2对合金金属进行加热，合金金属受热熔融，自连接管13输送至挤出加热仓12，连接管13上的温度传感器16对合金金属测温，若温度低于合金金属熔融温度，则启动挤出加热仓12进行二次加热，待合金金属重新达到熔融温度后，启动挤出机构，合金金属在挤出杆11的压力作用下被向下挤出。如果测得的温度高于合金金属熔融温度，则判断高出的温度值是否超出很多，如果超出很多比如设置的第二温度阈值，则控制第一加热电阻丝2和第二加热电阻丝17停止加热。
尽管已经示出和描述了本公开的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本公开的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构，其特征在于，包括第一融化加热机构和第二加热挤出机构；所述第一融化加热机构包括融化加热仓和第一加热电阻丝，所述融化加热仓外缠绕有第一加热电阻丝；所述第二加热挤出机构包括挤出加热仓、第二加热电阻丝和挤出机构，所述挤出加热仓外缠绕有第二加热电阻丝；所述融化加热仓和挤出加热仓之间通过连接管连通；所述连接管上设置有测量连接管温度的温度传感器，控制模块根据所述温度传感器测量得到的温度控制所述第一加热电阻丝和第二加热电阻丝的加热；
所述挤出机构设置在挤出加热仓顶部，包括连接杆、挤出杆和气泵供气阀；所述挤出机构通过滑块模组与第一融化加热机构连接；所述滑块模组包括滑块和限位开关。
2.根据权利要求1所述的一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构，其特征在于，所述第一融化加热机构还包括送料口，所述送料口和融化加热仓通过铰链连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构，其特征在于，第一融化加热机构和第二加热挤出机构外设置有保护壳，所述保护壳内壁还设置有冷却风扇。
4.根据权利要求1所述的一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构，其特征在于，所述第一融化加热机构还包括散热管道；所述散热管道与融化加热仓、送料口同轴心过盈配合连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机喷头结构，其特征在于，所述温度传感器缠绕在连接管上。
6.一种用于液态金属的双仓加热式3D打印机，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的喷头结构。
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