CN203485448U - 一种挤出式线材熔融热嘴组件及使用该组件的3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种挤出式线材熔融热嘴组件及使用该组件的3D打印机。其中挤出式线材熔融热嘴组件包括轴线沿上下方向延伸的用于形成熔室的加热管、对接设置在加热管上端的隔热管，加热管的管孔在上下方向上具有上段和下段，上段为供隔热管同轴插设的插套配合段、下段为熔室，隔热管的下端插入插套配合段内一段设定的深度而形成插合对接结构，隔热管的管孔与熔室相通，加热管的管孔具有与加热管的底部端面和/或底部外周面密封配合的密封结构。由于隔热管导热性能差，因此只有进入插套配合段下部的熔室的线材才能被加热熔融，从而缩短了熔室的长度，熔融线材整体的惯性和受到的熔室内壁的附着力均降低，进丝退丝响应速度快。

Description

一种挤出式线材熔融热嘴组件及使用该组件的3D打印机

技术领域

本实用新型涉及一种挤出式线材熔融热嘴组件及使用该组件的3D打印机。

背景技术

在一些场合需要将热塑型线材通过挤出式线材熔融热嘴组件熔融后从挤出口99挤出，例如现有技术中采用熔融沉积成型（fused deposition modeling，FDM）技术的3D打印机，其打印头上设有挤出式线材熔融热嘴组件，该组件的结构如图1—图2所示，包括用于固定在打印机的相应移动组件上的联接板90、装配在联接板90上的冷端组件92和热端组件95。其中联接板90上设有供线材穿入的线材穿孔91，冷端组件92包括对接在线材穿孔91上的隔热管93、套设在隔热管93上的热沉铜锅94，热端组件95包括设有轴向通孔的加热管96。加热管96上部的端面与隔热管93对接、中部设有加热装置97、下端固定有热嘴98，加热管96上部的外周面通过外螺纹与对应设置的隔热支撑件910连接，隔热支撑件910通过座板911和螺栓912与联接板90固定，以实现对加热管96的固定并避免加热管96的热量传导至其他零部件。热沉铜锅94的下表面与隔热支撑件910的上端面压紧配合，以避免隔热支撑件910过热。使用时，加热管96的管孔形成熔室913，而隔热管93导热性很差，在隔热管93内的线材则不会被熔融。线材从联接板90上的线材穿孔91穿入，经隔热管93、加热管96进入热嘴98中，在熔室913内的线材被加热至熔融状态，相应的送丝机构在需要出料时推动线材向热嘴98运动，即可将熔室913内熔融状态的线材从热嘴98的挤出口99中挤出。

但是，上述结构的挤出式线材熔融热嘴组件中的加热管96受安装结构的限制长度较长，因此熔室913内会留存过多的融化线材，由于液态体的惯性和融化线材与熔室913内壁的附着力，打印中进丝和退丝将存在一定延迟，响应速度慢，从而影响了打印质量。并且，由于隔热管93与加热管96是端面对接连接，因此融化线材容易从两者的对接结合面溢出产生溢料，热嘴组件回退动作时，溢料会随回退动作进入隔热管93形成融料冷峰，造成隔热管93与加热管96端面不能正常压紧密封，并且不规则形态的融料冷峰会阻碍线材之后的正常进给，严重时将导致热嘴98无法出丝。再者，热沉铜锅94的散热性能不佳，且其上部需要对应设置支撑套定位，结构复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种进丝退丝响应快的挤出式线材熔融热嘴组件，同时提供一种使用该组件的3D打印机。

本实用新型中一种挤出式线材熔融热嘴组件采用的技术方案是：一种挤出式线材熔融热嘴组件，包括轴线沿上下方向延伸的用于形成熔室的加热管、对接设置在加热管上端的隔热管，所述加热管的管孔在上下方向上具有上段和下段，上段为供隔热管同轴插设的插套配合段、下段为熔室，所述隔热管的下端插入所述插套配合段内一段设定的深度而形成插合对接结构，所述隔热管的管孔与所述熔室相通，所述加热管的管孔具有与所述加热管的底部端面和/或底部外周面密封配合的密封结构。

所述加热管的管孔为顶部直径大于底部直径的阶梯孔，所述插套配合段是阶梯孔的顶部部分，所述密封结构包括阶梯孔内朝向加热管顶部的环形台阶面和插套配合段的内壁面。

所述隔热管的内径大于熔室的直径。

所述加热管的上部设有用于固定加热管的隔热支撑件，所述隔热支撑件顶部设有与其顶部端面压紧配合的散热件，所述散热件为太阳花铝型材散热片。

所述太阳花铝型材散热片的顶部端面与挤出式线材熔融热嘴组件的联接板之间设有隔热垫片。

本实用新型中3D打印机采用的技术方案是：3D打印机，包括设有挤出式线材熔融热嘴组件的打印头，所述挤出式线材熔融热嘴组件包括轴线沿上下方向延伸的用于形成熔室的加热管、对接设置在加热管上端的隔热管，所述加热管的管孔在上下方向上具有上段和下段，上段为供隔热管同轴插设的插套配合段、下段为熔室，所述隔热管的下端插入所述插套配合段内一段设定的深度而形成插合对接结构，所述隔热管的管孔与所述熔室相通，所述加热管的管孔具有与所述加热管的底部端面和/或底部外周面密封配合的密封结构。

所述加热管的管孔为顶部直径大于底部直径的阶梯孔，所述插套配合段是阶梯孔的顶部部分，所述密封结构包括阶梯孔内朝向加热管顶部的环形台阶面和插套配合段的内壁面。

所述隔热管的内径大于熔室的直径。

所述加热管的上部设有用于固定加热管的隔热支撑件，所述隔热支撑件顶部设有与其顶部端面压紧配合的散热件，所述散热件为太阳花铝型材散热片。

所述太阳花铝型材散热片的顶部端面与挤出式线材熔融热嘴组件的联接板之间设有隔热垫片。

本实用新型采用上述技术方案，所述加热管的管孔在上下方向上具有上段和下段，上段为供隔热管同轴插设的插套配合段、下段为熔室，所述隔热管的下端插设在所述插套配合段内而形成插合对接结构，所述隔热管的管孔与所述熔室相通，由于隔热管导热性能差，因此加热管的插套配合段的热量不会直接传递给隔热管内的线材，只有进入插套配合段下部的熔室的线材才能被加热熔融，从而缩短了熔室的长度，熔融线材整体的惯性和受到的熔室内壁的附着力均降低，因此进丝退丝响应速度快，能够提高打印质量，而所述轴向通孔具有与所述加热管的底部端面和/或底部外周面密封配合的密封结构，熔融线材不会从两者的结合面溢出，能够保证打印机的正常工作。

附图说明

图1是现有技术中挤出式线材熔融热嘴组件的立体结构示意图；

图2是图1中挤出式线材熔融热嘴组件的内部结构示意图。

图中各附图标记对应的名称为：90联接板，91线材穿孔，92冷端组件，93隔热管，94热沉铜锅，95热端组件，96加热管，97加热装置，98热嘴，99挤出口，910隔热支撑件，911座板，912螺栓，913熔室。

图3是本实用新型中一种挤出式线材熔融热嘴组件的一个实施例的立体结构示意图；

图4是图3中一种挤出式线材熔融热嘴组件的另一角度的立体结构示意图；

图5是图3的侧视图；

图6是图5的A—A剖视图。

图中各附图标记对应的名称为：1联接板，2线材穿孔，3冷端组件，4隔热管，5太阳花铝型材散热片，6隔热垫片，7热端组件，8金属螺柱，9导热块，10加热元件，11热嘴，12挤出口，13隔热支撑件，14座板，15螺栓，16熔室。

具体实施方式

本实用新型中一种挤出式线材熔融热嘴组件的一个实施例如图3~图6所示，包括用于固定在打印机的相应移动组件上的联接板1、装配在联接板1上的冷端组件3和热端组件7。

其中联接板1上设有供线材穿入的线材穿孔2，冷端组件3包括对接在线材穿孔2的下端孔口上的隔热管4、套设在隔热管4外用于散热的太阳花铝型材散热片5，隔热管4采用PTFE材料制成，具有良好的耐高温性能和隔热性能，太阳花铝型材散热片5是现有技术中常用的散热器件，具体结构不再赘述，其套设在隔热管4上。为避免热量过多地传导至联接板1上，太阳花铝型材散热片5的顶部端面与联接板1之间设有隔热垫片6。

热端组件7包括设有轴向通孔的金属螺柱8，该金属螺柱8为加热管，其外表面设有外螺纹，金属螺柱8的下端通过外螺纹螺接固定有热嘴11，中部螺接固定有导热块9，导热块9上插设有加热元件10。金属螺柱8的轴向通孔为顶部直径大于底部直径的阶梯孔，分为上段和下段，上段直径较大，是供隔热管4同轴插设的插套配合段，下段直径较小，用于构成熔融线材的熔室16，上段在金属螺柱8顶部端面形成具有设定深度的沉孔，该沉孔为插套配合段。隔热管4的下端插入插套配合段内并且其管孔与熔室16相通，其底部端面与沉孔的底面压紧配合而密封、其插设在插套配合段的底部外周面与插套配合段的内壁面通过过盈配合密封。另外，隔热管4的内径大于阶梯孔底部直径较小部分的直径，能够减少线材与隔热管4内壁的接触，避免线材在隔热管4内变形甚至熔融，防止出现进丝不良。金属螺柱8的顶部通过螺纹连接与隔热支撑件13固定，该隔热支撑件13采用Peek材质制作，同样具有良好的耐高温性能和隔热性能，能够减少金属螺柱8向上端零部件的热量传导并能减少金属螺柱8的热量散失。隔热支撑件13的顶部端面与太阳花铝型材散热片5的下端面压紧配合，能够及时地将热量向外散发，散热效果好。隔热支撑件13的凸缘下方设置有座板14，座板14通过螺栓15与连接板固连，实现冷端组件3和热端组件7的固定。

使用时，线材从联接板1上的线材穿孔2穿入，经隔热管4、加热管进入热嘴11中，在熔室16内的线材被加热至熔融状态，相应的送丝机构在需要出料时推动线材向热嘴11运动，即可将熔室16内熔融状态的线材从热嘴11的挤出口12中挤出。由于采用上述将隔热管4插设在金属螺柱8中的结构，一方面减少了熔室16的长度，提高了打印时进丝退丝的响应速度，另一方面，依靠隔热管4的底部端面与底部外周面和阶梯孔内的密封结构，很好地解决了现有技术中隔热管4与加热管采用对接结构时存在的溢料问题，能够保证打印机正常工作，提高可靠性，降低维护成本。

本实用新型中3D打印机的一个实施例包括机架、具有挤出式线材熔融热嘴组件的打印头、用于带动打印头在三个坐标方向上移动的移动组件、驱动装置和控制装置等，其中打印头的挤出式线材熔融热嘴组件与上述挤出式线材熔融热嘴组件的结构相同，打印头之外的其他结构与现有技术相同，此处不再赘述。

在上述实施例中，加热管采用的是金属螺柱8，隔热管4采用的PTFE管，在本实用新型的其他实施例中，加热管和隔热管4均可以替换成其他形式，例如加热管外表面采用光面，相应的热嘴11、导热块9等可以通过紧定螺钉固定在加热管上，而隔热管4也可以采用其他材质制成，例如Peek材质等。另外，上述实施例中金属螺柱8的轴向通孔为具有环形台阶面的阶梯孔，加热管的底部端面与环形台阶面、加热管的底部外周面与阶梯孔插套配合段的内壁面均是密封配合，在其他实施例中，插套配合段内壁面与隔热管4外周面之间也可以采用间隙配合，仅依靠隔热管4的底部端面与环形台阶面的压紧配合实现密封，而金属螺柱8的轴向通孔也可以设置成内径一致的形式，仅依靠阶梯孔插套配合段的内壁面与隔热管4密封配合，或者将金属螺柱8的轴向通孔设置成螺纹孔，隔热管与螺纹孔采用螺纹密封配合。再者，隔热管4的内径也可以小于或等于加热管阶梯孔底部的直径。

Claims (10)

1.一种挤出式线材熔融热嘴组件，包括轴线沿上下方向延伸的用于形成熔室的加热管、对接设置在加热管上端的隔热管，其特征在于：所述加热管的管孔在上下方向上具有上段和下段，上段为供隔热管同轴插设的插套配合段、下段为熔室，所述隔热管的下端插入所述插套配合段内一段设定的深度而形成插合对接结构，所述隔热管的管孔与所述熔室相通，所述加热管的管孔具有与所述加热管的底部端面和/或底部外周面密封配合的密封结构。

2.根据权利要求1所述的一种挤出式线材熔融热嘴组件，其特征在于：所述加热管的管孔为顶部直径大于底部直径的阶梯孔，所述插套配合段是阶梯孔的顶部部分，所述密封结构包括阶梯孔内朝向加热管顶部的环形台阶面和插套配合段的内壁面。

3.根据权利要求2所述的一种挤出式线材熔融热嘴组件，其特征在于：所述隔热管的内径大于熔室的直径。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种挤出式线材熔融热嘴组件，其特征在于：所述加热管的上部设有用于固定加热管的隔热支撑件，所述隔热支撑件顶部设有与其顶部端面压紧配合的散热件，所述散热件为太阳花铝型材散热片。

5.根据权利要求4所述的一种挤出式线材熔融热嘴组件，其特征在于：所述太阳花铝型材散热片的顶部端面与挤出式线材熔融热嘴组件的联接板之间设有隔热垫片。

6.3D打印机，包括设有挤出式线材熔融热嘴组件的打印头，所述挤出式线材熔融热嘴组件包括轴线沿上下方向延伸的用于形成熔室的加热管、对接设置在加热管上端的隔热管，其特征在于：所述加热管的管孔在上下方向上具有上段和下段，上段为供隔热管同轴插设的插套配合段、下段为熔室，所述隔热管的下端插入所述插套配合段内一段设定的深度而形成插合对接结构，所述隔热管的管孔与所述熔室相通，所述加热管的管孔具有与所述加热管的底部端面和/或底部外周面密封配合的密封结构。

7.根据权利要求6所述的3D打印机，其特征在于：所述加热管的管孔为顶部直径大于底部直径的阶梯孔，所述插套配合段是阶梯孔的顶部部分，所述密封结构包括阶梯孔内朝向加热管顶部的环形台阶面和插套配合段的内壁面。

8.根据权利要求7所述的3D打印机，其特征在于：所述隔热管的内径大于熔室的直径。

9.根据权利要求6或7或8所述的3D打印机，其特征在于：所述加热管的上部设有用于固定加热管的隔热支撑件，所述隔热支撑件顶部设有与其顶部端面压紧配合的散热件，所述散热件为太阳花铝型材散热片。

10.根据权利要求9所述的3D打印机，其特征在于：所述太阳花铝型材散热片的顶部端面与挤出式线材熔融热嘴组件的联接板之间设有隔热垫片。

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