CN115284604A

CN115284604A - 一种高性能3d打印机挤出喷头机构

Info

Publication number: CN115284604A
Application number: CN202211003137.3A
Authority: CN
Inventors: 刘辉林; 郭晶; 陈志超; 程攀; 胡孟欣
Original assignee: Hubei Chuangxiang 3d Technology Co ltd
Current assignee: Hubei Chuangxiang 3d Technology Co ltd
Priority date: 2022-08-22
Filing date: 2022-08-22
Publication date: 2022-11-04

Abstract

涉及3D打印喷头技术领域的一种高性能3D打印机挤出喷头机构，包含散热块、架板和耗材导管，耗材导管的下端对应设有喷嘴，喷嘴外套装有加热块，耗材导管外套装有喉管组件；喉管组件包含喉管管体，喉管管体的下端管壁沿喉管管体轴向间隔设有两个空腔，靠上空腔和靠下空腔分别内设纯水和真空；散热块的下端面中央设有贯通孔，散热块中部的两侧外壁均延展设有散热片组，散热片组包含多个波浪形散热片；散热块的上端对应安装于架板板面，架板对应散热块中部的板面设有散热孔，散热块中部远离架板的一侧设有散热风扇；该喷头机构能够通过增加喉管组件的阻热性，优化散热块的结构和整体散热布局，提高喷头机构的打印性能。

Description

一种高性能3D打印机挤出喷头机构

技术领域

本发明涉及3D打印喷头技术领域，尤其是涉及一种高性能3D打印机挤出喷头机构。

背景技术

公知的，3D打印机喷头部分的加热块包含有加热电阻丝和热敏电阻，主要作用是为了控制升温溶解耗材，再把溶解的材料喷到模型上的,在持续打印过程中,喷头的温度还会继续升高，为防止喷头温度过高导致其他部件溶解烧毁,需要装置散热风扇把喷头的温度控制在一定的范围内,这样也能避免温度传导到其他地方,将还未到加热块的料丝软化,发生堵料等现象；

为了进一步提高3D打印机的打印性能，防止堵料，如何提高喷头机构的散热性和阻热性一直是本领域技术人员所研究的重点；对于提高散热性而言，现有技术中一般都是通过散热块来进行辅助散热，但是由于喷头机构精巧的设计限制，导致散热风扇对传统散热块结构的散热效率并不高；对于提高阻热性而言，大多数研究人员将阻热性放在研究喉管本身的选材上，比如选用钛合金材料来达到阻热性，但是这不仅增加了材料成本，而且阻热性能提高有限。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种高性能3D打印机挤出喷头机构，能够通过增加喉管组件的阻热性，优化散热块的结构和整体散热布局，提高喷头机构的打印性能。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种高性能3D打印机挤出喷头机构，包含散热块、架板和耗材导管，所述耗材导管的下端对应设有喷嘴，所述喷嘴外套装有加热块，所述耗材导管外套装有喉管组件；所述喉管组件包含喉管管体，所述喉管管体的下端管壁沿喉管管体轴向间隔设有两个空腔，所述空腔设为沿喉管管体周向的环腔，相对靠上的空腔和靠下的空腔分别内设纯水和真空；所述散热块的下端面中央设有适配喉管组件上端插装的贯通孔，所述散热块中部的两侧外壁均延展设有散热片组，所述散热片组包含多个沿喉管组件轴向间隔排列的波浪形散热片；所述散热块的上端对应安装于架板板面，所述架板对应散热块中部的板面设有散热孔，所述散热块中部远离架板的一侧设有散热风扇。

进一步，所述喉管管体的下端管壁外扩形成环凸部，所述环凸部外壁设有两个环槽，所述环槽槽口套装封套件形成空腔。

进一步，所述环凸部避开环槽的外壁开设有连通至环槽的通道，所述封套件套壁对应通道口处设有带封堵件的通孔。

进一步，所述喉管管体对应环凸部上端面的管身套装有气凝胶环垫。

进一步，所述散热块对应散热风扇的外壁面设有多个连通至贯通孔的横孔。

进一步，所述贯通孔设为台阶通孔，所述喉管组件的两端分别与台阶通孔的台阶面和喷嘴的上端面对应抵接，所述散热块的下端两侧均通过螺钉与加热块对应连接。

进一步，所述散热块的上端两侧对称设有两个插孔，所述架板的板面固定有适配插入相应插孔的插销。

进一步，所述波浪形散热片的长度为散热块两延展侧壁间距的2～3倍。

进一步，所述架板板面罩设有喷头外罩，所述喷头外罩对应散热块两侧和散热风扇的罩壁均设有通风孔。

进一步，所述散热块的上端面中央安装有对应套接耗材导管上端的快接接头。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明公开的高性能3D打印机挤出喷头机构，能够在靠近加热块的喉管管体下端设置两个空腔，并在一个空腔中设高比热容的工业纯水来吸收热量，达到避免喉管内温升高，阻绝温度传导的效果，另一个空气设真空隔热，来确保喉管内的低温性能，使得喉管组件更加经济实惠，而且阻热性能更好；其次，对散热块进行全新结构设计，利用波浪形散热片，在有限的空间内扩大了散热面积，提高了散热效率，通过在散热块前后侧分别布置散热风扇和带有散热孔的架板，保证散热气流能够直接贯通，冷空气能够进行直吹，进一步提高了散热效果和散热效率；综上所述，本发明有效提高了打印质量及稳定性，避免了高温耗材的堵塞问题，有利于打印多种耗材，如PLA、ABS、PETG、Wood等。

附图说明

图1是本发明的实施结构示意图；

图2是图1的剖视结构示意图；

图3是所述喉管组件的剖视结构示意图；

图4是图1中所述散热块的连接结构示意图；

图5是图1安装喷头外罩的结构示意图。

图中：1、散热块；101、波浪形散热片；102、插孔；103、横孔；2、架板；201、散热孔；3、加热块；4、喷嘴；5、散热风扇；6、快接接头；7、鼓风风扇；8、耗材导管；9、喉管组件；901、喉管管体；902、空腔；903、封套件；904、环槽；905、通道；906、通孔；907、气凝胶环垫；10、螺钉；11、导风吹嘴；12、自动调平装置；13、喷头外罩。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行说明，在描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系，仅是与本发明的附图对应，为了便于描述本发明，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：

结合附图1-5所述的高性能3D打印机挤出喷头机构，包含散热块1、架板2和耗材导管8，耗材导管8能够设为铁氟龙管，铁氟龙管具有一定的耐热绝热性，能够在耗材进入加热块之前对耗材进行隔热，耗材导管8的下端对应连接有喷嘴4，喷嘴4外套装有加热块3，加热块3中包含有加热装置和热敏电阻，不锈钢热敏电阻接触面积大，温度监测准确，稳定准确的温度对于温度敏感的耗材尤其重要，耗材导管8外套装有喉管组件9；

喉管组件9包含喉管管体901，喉管管体901能够设为较为便宜实惠的铁氟龙管或阻热金属合金材料，喉管管体901的下端管壁沿喉管管体901轴向间隔设有两个空腔902，空腔902设为沿喉管管体901周向的环腔，相对靠上的空腔902和靠下的空腔902分别内设纯水和真空，能够利用真空绝热原理，以及高比热容的工业纯水，来达到阻热的目的，避免喉管管体901内温升高，造成耗材提前融化堵塞，且抽真空的空腔902设置更靠下，是因为先利用真空绝热，再利用纯水吸热才能达到最佳阻热效果；

散热块1的下端面中央设有适配喉管组件9插装的贯通孔，保证散热块1与喉管组件9有较大的接触面积，便于传导散热，散热块1中部的两侧外壁均延展设有散热片组，散热片组包含多个沿喉管组件9轴向间隔排列的波浪形散热片101，在有限的空间内扩大了散热面积，提高了散热效率；根据需要，波浪形散热片101的长度为散热块1两延展侧壁间距的2～3倍，具体长度根据空间来定，越长效果散热效果越好；散热块1的上端对应安装于架板2板面，架板2对应散热块1中部的板面设有散热孔201，散热块1中部远离架板2的一侧设有散热风扇5，保证散热风扇5的散热气流能够直接贯通，冷空气能够进行直吹；根据需要，散热块1对应散热风扇5的外壁面设有多个连通至贯通孔的横孔103，能够直接通过横孔103直吹喉管组件9，提高散热效果；此外，架板2板面罩设有喷头外罩13，喷头外罩13对应散热块1两侧和散热风扇5的罩壁均设有通风孔，喷头外罩13能够对喷头机构起到保护作用，同时设置通风孔又不会影响散热。

优选的，对于空腔902的加工设置来说，当然可以在喉管管体901的下端外壁开设小口，在进行深挖内扩，但是对于细小的喉管管体901比较困难，加工难度较大；具体的实施办法之一，是在喉管管体901的下端外管壁加工环槽904，再在环槽904槽口套装封套件903形成环腔，封套件903能够为焊接固定密封或者粘接固定密封，喉管管体901的下端管壁外扩形成环凸部，环槽904设于环凸部外壁，环凸部的设置主要是为了增加壁厚，进而增加空腔902的体积，从而能够更好的提高阻热性；此外，环凸部避开环槽904的外壁开设有连通至环槽的通道905，封套件903套壁对应通道口处设有带封堵件的通孔906，不管是冲入纯水，还是抽真空，都能够通过通孔906和通道905进行，完成后再进行封堵，所谓的封堵件能够设为堵头，也能够通过填焊或者填胶粘接的形式，直接封死。

优选的，喉管管体901对应环凸部上端面的管身套装有气凝胶环垫907，气凝胶作为保温隔热很好的材料，也能够进一步提高喉管组件1的阻热性，当然也附带有连接抵触的缓冲作用。

优选的，贯通孔设为台阶通孔，喉管组件9的两端分别与台阶通孔的台阶面和喷嘴4的上端面对应抵接，散热块1的下端两侧均通过螺钉10与加热块3对应连接，通过绝热材质的螺钉10能够减少热传导，同时在拆下螺钉10后就能够直接拆下喉管组件9，达到便于拆装的效果；此外，散热块1的上端两侧对称设有两个插孔102，架板2的板面固定有适配插入相应插孔102的插销，散热块1和架板2之间也便于拆装；此外，散热块1的上端面中央安装有对应套接耗材导管8上端的快接接头6，耗材导管8为贯穿式直通管，也能够便于拆装换料。

优选的，架板2对应散热块1的板面一侧固定有与架板2垂直的侧板，侧板的外板面安装有鼓风风扇7，鼓风风扇7的出风口安装有对应喷嘴4的导风吹嘴11，导风吹嘴11的角度正对喷嘴4，且导风吹嘴11风道有压缩比增加出口风速，防止喷嘴4散热不佳，出现打印拉丝，提高了打印模型质量。

优选的，架板2对应散热块1的板面一侧固定连接有悬臂板，悬臂板的设置位置留出足够的散热空间，悬臂板的下部挂装有自动调平装置12，用于对喷头机构进行调平测试。

本发明未详述部分为现有技术，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将上述实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求内容。

Claims

1.一种高性能3D打印机挤出喷头机构，包含散热块（1）、架板（2）和耗材导管（8），所述耗材导管（8）的下端对应设有喷嘴（4），所述喷嘴（4）外套装有加热块（3），所述耗材导管（8）外套装有喉管组件（9），其特征是：所述喉管组件（9）包含喉管管体（901），所述喉管管体（901）的下端管壁沿喉管管体（901）轴向间隔设有两个空腔（902），所述空腔（902）设为沿喉管管体（901）周向的环腔，相对靠上的空腔（902）和靠下的空腔（902）分别内设纯水和真空；所述散热块（1）的下端面中央设有适配喉管组件（9）上端插装的贯通孔，所述散热块（1）中部的两侧外壁均延展设有散热片组，所述散热片组包含多个沿喉管组件（9）轴向间隔排列的波浪形散热片（101）；所述散热块（1）的上端对应安装于架板（2）板面，所述架板（2）对应散热块（1）中部的板面设有散热孔（201），所述散热块（1）中部远离架板（2）的一侧设有散热风扇（5）。

2.根据权利要求1所述的高性能3D打印机挤出喷头机构，其特征是：所述喉管管体（901）的下端管壁外扩形成环凸部，所述环凸部外壁设有两个环槽（904），所述环槽（904）槽口套装封套件（903）形成空腔（902）。

3.根据权利要求2所述的高性能3D打印机挤出喷头机构，其特征是：所述环凸部避开环槽（904）的外壁开设有连通至环槽的通道（905），所述封套件（903）套壁对应通道口处设有带封堵件的通孔（906）。

4.根据权利要求2所述的高性能3D打印机挤出喷头机构，其特征是：所述喉管管体（901）对应环凸部上端面的管身套装有气凝胶环垫（907）。

5.根据权利要求1所述的高性能3D打印机挤出喷头机构，其特征是：所述散热块（1）对应散热风扇（5）的外壁面设有多个连通至贯通孔的横孔（103）。

6.根据权利要求1所述的高性能3D打印机挤出喷头机构，其特征是：所述贯通孔设为台阶通孔，所述喉管组件（9）的两端分别与台阶通孔的台阶面和喷嘴（4）的上端面对应抵接，所述散热块（1）的下端两侧均通过螺钉（10）与加热块（3）对应连接。

7.根据权利要求1所述的高性能3D打印机挤出喷头机构，其特征是：所述散热块（1）的上端两侧对称设有两个插孔（102），所述架板（2）的板面固定有适配插入相应插孔（102）的插销。

8.根据权利要求1所述的高性能3D打印机挤出喷头机构，其特征是：所述波浪形散热片（101）的长度为散热块（1）两延展侧壁间距的2～3倍。

9.根据权利要求1所述的高性能3D打印机挤出喷头机构，其特征是：所述架板（2）板面罩设有喷头外罩（13），所述喷头外罩（13）对应散热块（1）两侧和散热风扇（5）的罩壁均设有通风孔。

10.根据权利要求1所述的高性能3D打印机挤出喷头机构，其特征是：所述散热块（1）的上端面中央安装有对应套接耗材导管（8）上端的快接接头（6）。