CN115284605B - 一种3d打印喷头及3d打印机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及3D打印技术领域，提供了一种3D打印喷头及3D打印机，包括喷头主体、进料件、第二驱动部、第一推料部、第二推料部和加热部，第二驱动部安装在喷头主体上方、喷头主体内部设置有第一腔体、第二腔体和第三腔体，第三腔体上方与第一腔体和第二腔体连通，第三腔体下方设置有喷料口，进料件分别与第一腔体和第二腔体连通，第一推料部包括第一螺纹管、第二传动齿轮、第一活塞和搅拌件，第二驱动部与第二传动齿轮啮合连接，第二推料部包括第二螺纹管、第三传动齿轮和第二活塞，第三传动齿轮固定连接在第二螺纹管上方，第三传动齿轮与第二传动齿轮啮合连接，加热部活动套设在第一螺纹管和第二螺纹管内，具备喷料顺畅和防堵塞效果好的特点。

Description

一种3D打印喷头及3D打印机
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体是涉及一种3D打印喷头及3D打印机。
背景技术
一种新兴的快速成型制造方式，已越来越为人们所熟知，它是一种以数字模型文件为基础，运用专用打印物料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，其具有可快速成型、不受打印形状限制、材料利用率高、可分布式生产和组装成本低等特点，该技术在航空航天、汽车船舶、生物医疗、可穿戴设备、微纳传感、柔性电子等领域都有较为广泛的应用。
传统的3D打印喷头在使用时，存在物料在3D打印喷头内部流动不顺畅和物料容易堵塞喷头的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3D打印喷头及3D打印机，旨在解决当使用现有的一种3D打印喷头及3D打印机存在喷料不顺畅和容易堵塞的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种3D打印喷头，包括喷头主体、进料件、第二驱动部、第一推料部、第二推料部和加热部，所述第二驱动部安装在喷头主体上方；
所述喷头主体内部设置有第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第一腔体位于喷头主体的中心位置，所述第二腔体环绕于第一腔体外侧，所述第三腔体位于第一腔体和第二腔体的下方，且第三腔体上方与第一腔体和第二腔体连通，所述第三腔体下方设置有喷料口，所述第二腔体内设置有两个分隔板，所述进料件安装在分隔板内，且进料件分别与第一腔体和第二腔体连通；
所述第一推料部包括第一螺纹管、第二传动齿轮、第一活塞和搅拌件，所述第一螺纹管贯穿第一腔体和第三腔体，所述第二传动齿轮固定连接在第一螺纹管上方，所述第二驱动部与第二传动齿轮啮合连接，所述第一活塞螺纹连接在第一螺纹管外侧，所述第一活塞与第一腔体内壁贴合连接，所述搅拌件连接在第一螺纹管上位于第三腔体内的位置；
所述第二推料部包括第二螺纹管、第三传动齿轮和第二活塞，所述第二螺纹管连接在第二腔体内，所述第三传动齿轮固定连接在第二螺纹管上方，所述第三传动齿轮与第二传动齿轮啮合连接，所述第二活塞螺纹连接在第二螺纹管外侧，所述第二活塞与第二腔体内壁贴合连接；
所述加热部活动套设在第一螺纹管和第二螺纹管内。
作为本发明的进一步方案，所述第一螺纹管和第二螺纹管内填充有气体或液体，所述搅拌件为空心管，所述第一螺纹管与搅拌件连通。
作为本发明的进一步方案，所述分隔板内开设有通孔，所述通孔分别与第一腔体和第二腔体连通，所述进料件为三通管，所述三通管安装在通孔内，所述三通管内设置有第一单向阀。
作为本发明的进一步方案，所述第一腔体与第三腔体之间连接有若干个第一出料件，所述第一出料件为第一出料管，所述第二腔体与第三腔体之间连接有若干个第二出料件，所述第二出料件为第二出料管，所述第一出料管和第二出料管内均设置有第二单向阀。
作为本发明的进一步方案，所述第一腔体和第二腔体的容积一致。
作为本发明的进一步方案，所述加热部包括导电板、接线柱、第一加热杆和第二加热杆，所述第一加热杆、第二加热杆和接线柱均连接在导电板上，所述第一螺纹管和第二螺纹管上端分别设置有第一插接口和第二插接口，所述第一加热杆和第二加热杆分别通过第一插接口和第二插接口插合连接在第一螺纹管和第二螺纹管内。
作为本发明的进一步方案，一种3D打印机，包括承载机构、耗材熔融罐以及如以上所述的3D打印喷头，所述3D打印喷头和耗材熔融罐安装在承载机构上，所述进料件与耗材熔融罐连接。
作为本发明的进一步方案，所述承载机构包括工作平台、移动机架、转动壳体、安装架、第一传动齿轮、第一驱动部和控制电源，所述移动机架滑动连接在工作平台表面，所述安装架的数量为若干个，若干个安装架均固定连接在转动壳体表面，所述转动壳体活动套设在移动机架上方，所述耗材熔融罐安装在转动壳体内，所述第一传动齿轮安装在转动壳体外侧，所述第一驱动部与第一传动齿轮啮合连接，所述若干个安装架上均安装有3D打印喷头和控制电源，所述控制电源通过导线连接导电板上的接线柱。
本发明的有益效果是：第二驱动部通过第二传动齿轮、第三传动齿轮、第一螺纹管和第二螺纹管带动第一活塞和第二活塞按照一定的频率朝着相反的方向做往复直线运动，利用第一活塞和第二活塞运动产生的压力，不仅能够将熔融耗材匀速定量的从喷料口喷出，还能够自动向第一腔体和第二腔体内补充熔融耗材，当加热部通电时，能够提高熔融耗材在第一腔体、第二腔体和第三腔体内的流动性，且跟随第一螺纹管旋转的搅拌件对第三腔体内的熔融耗材进行搅拌，具备喷料顺畅和防堵塞效果好的特点。
附图说明
图1为本发明实施例3D打印机的拆分示意图。
图2为本发明实施例中承载机构的立体图。
图3为本发明实施例中3D打印喷头的拆分示意图。
图4为本发明实施例中喷头主体的立体图。
图5为本发明实施例中喷头主体的横向剖视图。
图6为本发明实施例中第一推料部的立体图。
图7为本发明实施例中第二推料部的立体图。
图8为本发明实施例中喷头主体、第一推料部和第二推料部的装配图。
图9为本发明实施例中耗材熔融罐的立体图。
图10为本发明实施例中3D打印喷头的纵向剖视图。
图11为本发明实施例中加热部的立体图。
图12为本发明实施例中3D打印喷头的立体图。
图13为本发明实施例3D打印机的立体图。
附图标记：1-承载机构、11-工作平台、12-移动机架、13-转动壳体、14-安装架、15-第一传动齿轮、16-第一驱动部、17-控制电源、2-3D打印喷头、21-喷头主体、211-第一腔体、212-第二腔体、213-分隔板、214-通孔、215-第三腔体、216-第一出料件、217-第二出料件、22-进料件、23-第二驱动部、24-第一推料部、241-第一螺纹管、242-第二传动齿轮、243-第一活塞、244-第一插接口、245-搅拌件、25-第二推料部、251-第二螺纹管、252-第三传动齿轮、253-第二活塞、254-第二插接口、26-加热部、261-导电板、262-接线柱、263-第一加热杆、264-第二加热杆、3-耗材熔融罐、31-输送管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
请参阅图3至图8以及图10至图12，本发明实施例提供的一种3D打印喷头，包括喷头主体21、进料件22、第二驱动部23、第一推料部24、第二推料部25和加热部26，所述第二驱动部23安装在喷头主体21上方；
所述喷头主体21内部设置有第一腔体211、第二腔体212和第三腔体215，所述第一腔体211位于喷头主体21的中心位置，所述第二腔体212环绕于第一腔体211外侧，所述第三腔体215位于第一腔体211和第二腔体212的下方，且第三腔体215上方与第一腔体211和第二腔体212连通，所述第三腔体215下方设置有喷料口，所述第二腔体212内设置有两个分隔板213，所述进料件22安装在分隔板213内，且进料件22分别与第一腔体211和第二腔体212连通；
所述第一推料部24包括第一螺纹管241、第二传动齿轮242、第一活塞243和搅拌件245，所述第一螺纹管241贯穿第一腔体211和第三腔体215，所述第二传动齿轮242固定连接在第一螺纹管241上方，所述第二驱动部23与第二传动齿轮242啮合连接，所述第一活塞243螺纹连接在第一螺纹管241外侧，所述第一活塞243与第一腔体211内壁贴合连接，所述搅拌件245连接在第一螺纹管241上位于第三腔体215内的位置；
所述第二推料部25包括第二螺纹管251、第三传动齿轮252和第二活塞253，所述第二螺纹管251连接在第二腔体212内，所述第三传动齿轮252固定连接在第二螺纹管251上方，所述第三传动齿轮252与第二传动齿轮242啮合连接，所述第二活塞253螺纹连接在第二螺纹管251外侧，所述第二活塞253与第二腔体212内壁贴合连接；
所述加热部26活动套设在第一螺纹管241和第二螺纹管251内。
在本发明实施例中，通过试验计算第一腔体211内熔融耗材消耗完所需的时间，然后将第二驱动部23与延时器和计算机系统连接，在延时器和计算机系统的控制下，能够定时控制第二驱动部23的正转和反转，第二驱动部23包括第二伺服电机和第二驱动齿轮，第二伺服电机通过第二驱动齿轮带动第二传动齿轮242旋转，第二传动齿轮242与第三传动齿轮252外啮合时，两者的转动方向是相反的，本发明中，第二驱动部23通过第二传动齿轮242、第三传动齿轮252、第一螺纹管241和第二螺纹管251带动第一活塞243和第二活塞253按照一定的频率朝着相反的方向做往复直线运动，利用第一活塞243和第二活塞253运动产生的压力，不仅能够将熔融耗材匀速定量的从喷料口喷出，还能够自动向第一腔体211和第二腔体212内补充熔融耗材，当加热部26通电时，能够提高熔融耗材在第一腔体211、第二腔体212和第三腔体215内的流动性，且跟随第一螺纹管241旋转的搅拌件245对第三腔体215内的熔融耗材进行搅拌，具备喷料顺畅和防堵塞效果好的特点。
请参阅图6至图8，本发明的一个实施例中，所述第一螺纹管241和第二螺纹管251内填充有气体或液体，所述搅拌件245为空心管，所述第一螺纹管241与搅拌件245连通。
在本发明实施例中，气体或液体的具体种类此处不做限制，当加热部26通电时，第一螺纹管241和第二螺纹管251以及搅拌件245表面的温度会升高，从而能够提高熔融耗材在第一腔体211、第二腔体212和第三腔体215内的流动性。
请参阅图3至图8以及图10至图12，本发明的一个实施例中，所述分隔板213内开设有通孔214，所述通孔214分别与第一腔体211和第二腔体212连通，所述进料件22为三通管，所述三通管安装在通孔214内，所述三通管内设置有第一单向阀。
在本发明实施例中，三通管与第一腔体211的连接处以及三通管与第二腔体212的连接处分别单独设置有第一单向阀。
请参阅图4、图5和图10，本发明的一个实施例中，所述第一腔体211与第三腔体215之间连接有若干个第一出料件216，所述第一出料件216为第一出料管，所述第二腔体212与第三腔体215之间连接有若干个第二出料件217，所述第二出料件217为第二出料管，所述第一出料管和第二出料管内均设置有第二单向阀。
请参阅图4、图5和图10，本发明的一个实施例中，所述第一腔体211和第二腔体212的容积一致。
请参阅图11至图12，本发明的一个实施例中，所述加热部26包括导电板261、接线柱262、第一加热杆263和第二加热杆264，所述第一加热杆263、第二加热杆264和接线柱262均连接在导电板261上，所述第一螺纹管241和第二螺纹管251上端分别设置有第一插接口244和第二插接口254，所述第一加热杆263和第二加热杆264分别通过第一插接口244和第二插接口254插合连接在第一螺纹管241和第二螺纹管251内。
在本发明实施例中，当加热部26通电时，第一加热杆263和第二加热杆264能够对第一螺纹管241和第二螺纹管251内部的气体或液体进行加热。
请参阅图1、图2、图9和图13，本发明的一个实施例中，一种3D打印机，包括承载机构1、耗材熔融罐3以及如以上所述的3D打印喷头2，所述3D打印喷头2和耗材熔融罐3安装在承载机构1上，所述进料件22通过输送管31连接耗材熔融罐3。
在本发明实施例中，耗材熔融罐3内部设置有加热设备和温度传感器，加热设备用来将耗材加热至熔融状态，温度传感器用来监测温度，当第一腔体211内的第一活塞243朝着靠近喷料口的方向移动时，能够将熔融耗材匀速挤压入第三腔体215内并由喷料口喷出，此时反向移动的第二活塞253产生的负压又能够驱使耗材熔融罐3内的熔融耗材通过输送管31和进料件22进入第二腔体212内，当第一腔体211内熔融耗材消耗完的同时，第二腔体212内耗材也恰好填充满；
当第二驱动部23反向旋转时，第二活塞253运动产生的压力会驱使第二腔体212内的熔融耗材进入第三腔体215内并由喷料口喷出，且反向移动的第一活塞243产生的负压又能够驱使耗材熔融罐3内的熔融耗材通过输送管31和进料件22进入第一腔体211内。
请参阅图1、图2、图9和图13，本发明的一个实施例中，所述承载机构1包括工作平台11、移动机架12、转动壳体13、安装架14、第一传动齿轮15、第一驱动部16和控制电源17，所述移动机架12滑动连接在工作平台11表面，所述安装架14的数量为若干个，若干个安装架14均固定连接在转动壳体13表面，所述转动壳体13活动套设在移动机架12上方，所述耗材熔融罐3安装在转动壳体13内，所述第一传动齿轮15安装在转动壳体13外侧，所述第一驱动部16与第一传动齿轮15啮合连接，所述若干个安装架14上均安装有3D打印喷头2和控制电源17，所述控制电源17通过导线连接导电板261上的接线柱262。
在本发明实施例中，第一驱动部16包括第一伺服电机和第一驱动齿轮，第一伺服电机通过第一驱动齿轮和第一传动齿轮15能够带动转动壳体13和安装架14旋转，若干个安装架14上安装的3D打印喷头2的尺寸型号可以是不同的，这样一来，利用第一驱动部16带动转动壳体13和安装架14旋转的方式可以达到调节不同型号的3D打印喷头2目的，具备便于调节和切换3D打印喷头2型号的特点。
本发明中，3D打印喷头2的工作原理：使用时，启动第二驱动部23，通过第二传动齿轮242带动第一螺纹管241旋转，根据齿轮的啮合原理，当第二传动齿轮242与第三传动齿轮252外啮合时，两者的转动方向是相反的，也就是说第一螺纹管241和第二螺纹管251的转向是相反的，本发明中第一螺纹管241和第二螺纹管251的螺纹方向是一致的，因此当转向相反的两个螺纹管旋转时，与之螺纹连接的第一活塞243和第二活塞253的运动方向也是相反的，由于第一单向阀只允许耗材熔融罐3内的熔融耗材通过输送管31和进料件22进入第一腔体211和第二腔体212内，且第二单向阀只允许第一腔体211和第二腔体212内的熔融耗材单向进入第三腔体215内，因此就会形成这样一种熔融耗材的喷射方式：当第一腔体211内的第一活塞243朝着靠近喷料口的方向移动时，能够将熔融耗材匀速挤压入第三腔体215内并由喷料口喷出，此时反向移动的第二活塞253产生的负压又能够驱使耗材熔融罐3内的熔融耗材通过输送管31和进料件22进入第二腔体212内，当第一腔体211内熔融耗材消耗完的同时，第二腔体212内耗材也恰好填充满，通过试验计算第一腔体211内熔融耗材消耗完所需的时间，然后将第二驱动部23与延时器和计算机系统连接，在延时器和计算机系统的控制下，能够定时控制第二驱动部23的正转和反转，当第二驱动部23反向旋转时，第二活塞253运动产生的压力会驱使第二腔体212内的熔融耗材进入第三腔体215内并由喷料口喷出，且反向移动的第一活塞243产生的负压又能够驱使耗材熔融罐3内的熔融耗材通过输送管31和进料件22进入第一腔体211内，如此循环往复，由于第一腔体211和第二腔体212的容积一致，因此利用第一活塞243和第二活塞253运动产生的压力，不仅能够将熔融耗材匀速定量的从喷料口喷出，还能够自动向第一腔体211和第二腔体212内补充熔融耗材，除此之外，当第一螺纹管241旋转时，还能够带动搅拌件245对第三腔体215内的熔融耗材进行搅拌，能够防止熔融耗材出现结块堵塞喷料口，当加热部26通电时，第一加热杆263和第二加热杆264能够对第一螺纹管241和第二螺纹管251内部的气体或液体进行加热，能够提高熔融耗材在第一腔体211和第二腔体212内的流动性，尤其是搅拌件245表面温度升高时，能够使熔融耗材更容易从喷料口喷出，具备喷料顺畅和防堵塞效果好的特点。
对于本领域技术人员而言，虽然说明了本发明的几个实施方式以及实施例，但这些实施方式以及实施例是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明和其等效的范围内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种3D打印喷头，其特征在于，包括喷头主体、进料件、第二驱动部、第一推料部、第二推料部和加热部，所述第二驱动部安装在喷头主体上方；
所述喷头主体内部设置有第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第一腔体位于喷头主体的中心位置，所述第二腔体环绕于第一腔体外侧，所述第三腔体位于第一腔体和第二腔体的下方，且第三腔体上方与第一腔体和第二腔体连通，所述第三腔体下方设置有喷料口，所述第二腔体内设置有两个分隔板，所述进料件安装在分隔板内，且进料件分别与第一腔体和第二腔体连通；
所述第一推料部包括第一螺纹管、第二传动齿轮、第一活塞和搅拌件，所述第一螺纹管贯穿第一腔体和第三腔体，所述第二传动齿轮固定连接在第一螺纹管上方，所述第二驱动部与第二传动齿轮啮合连接，所述第一活塞螺纹连接在第一螺纹管外侧，所述第一活塞与第一腔体内壁贴合连接，所述搅拌件连接在第一螺纹管上位于第三腔体内的位置；
所述第二推料部包括第二螺纹管、第三传动齿轮和第二活塞，所述第二螺纹管连接在第二腔体内，所述第三传动齿轮固定连接在第二螺纹管上方，所述第三传动齿轮与第二传动齿轮啮合连接，所述第二活塞螺纹连接在第二螺纹管外侧，所述第二活塞与第二腔体内壁贴合连接；
所述加热部活动套设在第一螺纹管和第二螺纹管内；
所述分隔板内开设有通孔，所述通孔分别与第一腔体和第二腔体连通，所述进料件为三通管，所述三通管安装在通孔内，所述三通管内设置有第一单向阀；
所述第一腔体与第三腔体之间连接有若干个第一出料件，所述第一出料件为第一出料管，所述第二腔体与第三腔体之间连接有若干个第二出料件，所述第二出料件为第二出料管，所述第一出料管和第二出料管内均设置有第二单向阀。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印喷头，其特征在于，所述第一螺纹管和第二螺纹管内填充有气体或液体，所述搅拌件为空心管，所述第一螺纹管与搅拌件连通。
3.根据权利要求2所述的一种3D打印喷头，其特征在于，所述第一腔体和第二腔体的容积一致。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印喷头，其特征在于，所述加热部包括导电板、接线柱、第一加热杆和第二加热杆，所述第一加热杆、第二加热杆和接线柱均连接在导电板上，所述第一螺纹管和第二螺纹管上端分别设置有第一插接口和第二插接口，所述第一加热杆和第二加热杆分别通过第一插接口和第二插接口插合连接在第一螺纹管和第二螺纹管内。
5.一种3D打印机，包括承载机构、耗材熔融罐以及如权利要求1-4任一所述的3D打印喷头，其特征在于，所述3D打印喷头和耗材熔融罐安装在承载机构上，所述进料件与耗材熔融罐连接。
6.根据权利要求5所述的一种3D打印机，其特征在于，所述承载机构包括工作平台、移动机架、转动壳体、安装架、第一传动齿轮、第一驱动部和控制电源，所述移动机架滑动连接在工作平台表面，所述安装架的数量为若干个，若干个安装架均固定连接在转动壳体表面，所述转动壳体活动套设在移动机架上方，所述耗材熔融罐安装在转动壳体内，所述第一传动齿轮安装在转动壳体外侧，所述第一驱动部与第一传动齿轮啮合连接，所述若干个安装架上均安装有3D打印喷头和控制电源，所述控制电源通过导线连接导电板上的接线柱。
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