CN203919732U - 一种纤细型3d打印笔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纤细型3D打印笔，属于3D打印技术领域。解决现有技术的3D打印笔太粗、结构繁琐的技术问题。技术方案为：喷头、加热装置、直流电动机、送料管、控制板设置在金属壳体内；喷头位于金属壳体内的上段，金属壳体的顶端开有与喷头的喷嘴相配合的喷嘴开孔；加热装置位于喷头的外侧；直流电动机的电机转轴纵向设置，电机转轴为中空结构，电机转轴内壁上设置有内螺纹；送料管下端的进料口位于电机转轴上端口的上方，送料管贯穿于喷头内，送料管上端的出料口设置在喷头的喷嘴处；金属壳体上开有进料孔，进料孔位于电机转轴下端口的下方；控制板上设置有电机正转按键、电机反转按键、直流电机驱动芯片、加热丝开关芯片、电源模块。

Description

一种纤细型3D打印笔

技术领域

本实用新型涉及一种3D打印技术领域，具体地说是一种纤细型3D打印笔。

背景技术

3D打印（3D printing），即快速成型技术的一种，它是一种运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，来构造立体物体的技术。

3D是英文“Three Dimensions”的简称，中文是指三维、三个维度、三个坐标，即有长、宽、高。

笔，是人类的一大实用新型，是供书写或绘画用的工具。多通过笔尖将带有颜色的液体（墨水）在纸上或其他固体表面绘制符号或图画。

随着3D技术的发展，3D打印笔技术也得到了快速的发展。3D打印笔可以画出3D的立体实物图；比如可以用3D打印笔直接画出立体的戒指、手表、车、房子等等。

申请日为2013年6月28日、专利号“CN201320379980.1”、专利名称“3D打印笔”的专利公开文件，公开了一种3D打印笔。该结构的缺点：1、整个打印笔太粗，手握起来不舒服，如果手小的成人或儿童使用的时候，就特别吃力；2、内部电路板控制电路、加热装置、电机装置都比较繁琐，是整个笔很笨重；与普通笔的外形还有一定的差距。

如何使得3D打印笔和普通的笔一样粗细，是本领域技术人员迫切需要解决的问题。目前，有一种办法是将电机改为微型电机，但同时功率也跟着变小了，使得转速低，耗材挤出的速度也相对变慢，使用起来作图不流畅。

实用新型内容　　

　　本实用新型的技术任务是提供一种可快速画出3D立体图、设计合理、体积小、和普通的笔一样粗细、结构简单、成本低的一种纤细型3D打印笔。

本实用新型的技术任务是按以下方式实现的，

一种纤细型3D打印笔，其特征在于包括金属壳体、喷头、加热装置、直流电动机、送料管、控制板，喷头、加热装置、直流电动机、送料管、控制板设置在金属壳体内；

喷头位于金属壳体内的上段，金属壳体的顶端开有与喷头的喷嘴相配合的喷嘴开孔；加热装置位于喷头的外侧；

直流电动机的电机转轴纵向设置，电机转轴为中空结构，电机转轴内壁上设置有内螺纹；

送料管纵向固定于金属壳体内部，送料管下端的进料口位于电机转轴上端口的上方，送料管贯穿于喷头内，送料管上端的出料口设置在喷头的喷嘴处；金属壳体上开有进料孔，进料孔位于电机转轴下端口的下方；

控制板上设置有电机正转按键、电机反转按键、直流电机驱动芯片、加热丝开关芯片、电源模块；电源模块给直流电机驱动芯片、加热丝开关芯片供电，电机正转按键或电机反转按键通过直流电机驱动芯片驱动直流电动机正转或反转，加热丝开关芯片连接控制加热装置加热。

所述的喷头为中空结构的陶瓷喷头，加热装置包括镍铬加热丝、阻燃油漆层、保温隔热层，陶瓷喷头外周均匀缠绕有镍铬加热丝，镍铬加热丝的外侧涂有阻燃油漆层，保温隔热层包裹住缠绕有镍铬加热丝、涂有阻燃油漆层的陶瓷喷头；加热丝开关芯片连接镍铬加热丝。

所述的直流电动机的定子固定在金属壳体上，直流电动机的电机转轴通过轴承座固定在金属壳体上。

所述的阻燃油漆层与保温隔热层之间设置有热敏电阻；直流电机驱动芯片为单片机，控制板上还设置有热敏电阻模块，电源模块连接单片机并给其供电，单片机连接并控制加热丝开关芯片、热敏电阻模块，电机正转按键、电机反转按键连接至单片机、通过单片机控制直流电动机的正转或反转，单片机通过加热丝开关芯片控制镍铬加热丝加热；热敏电阻连接热敏电阻模块，热敏电阻将检测到镍铬加热丝温度信息通过热敏电阻模块传输给单片机。

所述的金属壳体上设置有与电源模块的电源接口相配合的电源接口孔，金属壳体外配有适配器，适配器可与电源模块的电源接口插接。

所述的送料管采用PTFE材料送料管；保温隔热层包括陶瓷纤维棉及高温胶带，陶瓷纤维棉包裹住缠绕有镍铬加热丝、涂有阻燃油漆层的陶瓷喷头以及热敏电阻，陶瓷纤维棉外由高温胶带固定。

所述的单片机为型号STM8单片机。

所述的金属壳体内还设置有散热片，散热片位于陶瓷喷头下方；散热片上开有供送料管穿过的通孔。

所述的定位管固定在金属壳体内，位于直流电动机下方，定位管的下端从金属壳体底部的进料孔穿出或者定位管的下端口位于金属壳体底部的进料孔处，定位管的上端口位于直流电动机的电机转轴下端口的下方。

PTFE为英文poly tetra fluoro ethylene的缩写，中文名称为聚四氟乙烯，具有耐高温的特点。

陶瓷纤维棉：是将高纯度的黏土熟料、氧化铝粉、硅石粉、铬英砂等原料在工业电炉中高温熔融，形成流体。然后采用压缩空气喷吹或用甩丝机甩丝成纤维状，经过集棉器集棉，形成陶瓷纤维棉。陶瓷纤维是一种高效绝热材料，具有重量轻、强度高、抗氧化、导热率低、柔软性好、耐腐蚀、热容小及隔音等特点。

高温胶带，即高温作业环境下使用的胶粘带。主要用于电子工业用途，耐温性能通常在120度到260度之间。高温胶带包括KAPTON高温胶带、铁氟龙高温胶带、高温美纹纸胶带、PET绿色高温胶带、高温双面胶等。

单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。STM8单片机是意法半导体公司生产的8位的单片机。

镍铬加热丝：主要化学成分为镍和铬，形状为丝状。型号有有：Cr20Ni80, Cr15Ni60,Cr20Ni35, Cr20Ni30。具有较高的电阻率，表面抗氧化性好，温度级别高，并且在高温下有较高的强度，有良好的加工性能及可焊性。

阻燃油漆：为添加了阻燃剂的油漆，常采用的阻燃剂包括：铝镁系阻燃剂，即氢氧化镁、氢氧化铝；磷系阻燃剂，红磷母粒等；氮系阻燃剂MCA、MA等；有些还采用有机硅阻燃剂。　阻燃剂有卤系（一般为溴系）；无机的氢氧化镁、氢氧化铝；磷系，红磷等；氮系MCA、MA等及有机硅系。阻燃油漆一方面具有阻燃的作用，另一方面具有粘黏性。镍铬加热丝的外侧涂有阻燃油漆层，不仅起到阻燃的作用而且通过阻燃油漆粘黏性将镍铬加热丝粘黏在陶瓷喷头外侧。

本实用新型的一种纤细型3D打印笔，所用到的耗材（“墨水”）为塑料丝，塑料丝的材料为ABS塑料或PLA塑胶，塑料丝内也可以加入不同的颜色，可画出色彩丰富的3D图画。

本实用新型的一种纤细型3D打印笔具有以下优点：

1、直流电动机的电机转轴中空结构，电机转轴内壁上设置有内螺纹，起到了对塑料丝前进后退的输送作用，使得3D打印笔内部结构减少，从而使得3D打印笔与一般普通的笔一样粗细，方便持握，手感好；

2、金属壳体与直流电动机的配合，金属壳体充当了直流电动机的壳体，结构紧凑；

3、镍铬加热丝的使用，寿命长、高温下的强度高、无磁性、有较好的耐腐蚀性；

4、镍铬加热丝的外侧涂有阻燃油漆层，不仅起到阻燃的作用而且通过阻燃油漆粘黏性将镍铬加热丝粘黏在陶瓷喷头外侧；

5、内部设置有散热片，使得塑料丝在进入陶瓷喷头之前为固体状态，进入陶瓷喷头后由镍铬加热丝加热融化；散热片的设计，也使得握笔处温度不会太高、适宜，增加整体的舒适度；

6、送料管为PTFE送料管；保温隔热层包括陶瓷纤维棉及高温胶带，材料选择全部环保耐热，增加了使用寿命；

7、通过控制板控制各个零部件的运行，使得3D打印笔工作可靠，使用方便；

8、体积小，各部件排布合理，外形美观。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

附图1为一种纤细型3D打印笔的剖面图；

附图2为图1圈A内的放大结构示意图；

　　附图3为一种纤细型3D打印笔的电路连接框图。

图中：1、金属壳体，2、喷头，3、加热装置，4、直流电动机，5、送料管，6、控制板，7、喷嘴，8、喷嘴开孔，9、电机转轴,10、进料口,11、出料口,12、进料孔，13、电机正转按键，14、电机反转按键,15、直流电机驱动芯片/单片机，16、加热丝开关芯片，17、电源模块，18、镍铬加热丝,19、阻燃油漆层，20、保温隔热层，21、定子,22、轴承座，23、热敏电阻，24、热敏电阻模块，25、电源接口，26、电源接口孔,27、适配器，28、陶瓷纤维棉，29、高温胶带,30、散热片，31、定位管。

具体实施方式

参照说明书附图和具体实施例对本实用新型的一种纤细型3D打印笔作以下详细地说明。

实施例1：

如图1、图3所示，一种纤细型3D打印笔，包括金属壳体1、喷头2、加热装置3、直流电动机4、送料管5、控制板6，喷头2、加热装置3、直流电动机4、送料管5、控制板6设置在金属壳体1内；

喷头2位于金属壳体1内的上段，金属壳体1的顶端开有与喷头2的喷嘴7相配合的喷嘴开孔8；加热装置3位于喷头2的外侧；

直流电动机4的电机转轴9纵向设置，电机转轴9为中空结构，电机转轴9内壁上设置有内螺纹；

送料管5纵向固定于金属壳体1内部，送料管5下端的进料口10位于电机转轴9上端口的上方，送料管5贯穿于喷头2内，送料管5上端的出料口11设置在喷头2的喷嘴7处；金属壳体1上开有进料孔12，进料孔12位于电机转轴9下端口的下方；

控制板6上设置有电机正转按键13、电机反转按键14、直流电机驱动芯片15、加热丝开关芯片16、电源模块17；电源模块17给直流电机驱动芯片15、加热丝开关芯片16供电，电机正转按键13或电机反转按键14通过直流电机驱动芯片15驱动直流电动机4正转或反转，加热丝开关芯片16连接控制加热装置3加热。

使用时，所用到的耗材（“墨水”）为塑料丝，塑料丝的材料为ABS塑料或PLA塑胶，塑料丝内也可以加入不同的颜色。塑料丝从金属壳体1上的进料孔12进入，穿入至电机转轴9内部，按下电机正转按键13或电机反转按键14，使得电机转轴9正转或者反转，电机转轴9内壁上内螺纹与塑料丝的摩擦作用，使得塑料丝前进或后退。电机转轴9正转，塑料丝前进穿过电机转轴9后进入送料管5向送料管5上端的出料口11移动。塑料丝经过喷头2后被加热装置3融化为液态状，从喷嘴7出来，液态状的塑料丝从喷嘴7出来后通过内外温差不同迅速凝固，从而定型，而制作出各种形态的3D图画。需要更换塑料丝时，按下电机反转按键14，电机转轴9反转，塑料丝从进料孔12退出。

本实施例提到的直流电机驱动芯片15、加热丝开关芯片16、电源模块17均可采用现有技术中具有相关功能的任意一种型号芯片或者具有相同功能的电路芯片来替换。

实施例2：

如图1、图3所示，一种纤细型3D打印笔，包括金属壳体1、喷头2、加热装置3、直流电动机4、送料管5、控制板6，喷头2、加热装置3、直流电动机4、送料管5、控制板6设置在金属壳体1内；

喷头2位于金属壳体1内的上段，金属壳体1的顶端开有与喷头2的喷嘴7相配合的喷嘴开孔8；加热装置3位于喷头2的外侧；

直流电动机4的电机转轴9纵向设置，电机转轴9为中空结构，电机转轴9内壁上设置有内螺纹；

送料管5纵向固定于金属壳体1内部，送料管5下端的进料口10位于电机转轴9上端口的上方，送料管5贯穿于喷头2内，送料管5上端的出料口11设置在喷头2的喷嘴7处；金属壳体1上开有进料孔12，进料孔12位于电机转轴9下端口的下方；

控制板6上设置有电机正转按键13、电机反转按键14、直流电机驱动芯片15、加热丝开关芯片16、电源模块17；电源模块17给直流电机驱动芯片15、加热丝开关芯片16供电，电机正转按键13或电机反转按键14通过直流电机驱动芯片15驱动直流电动机4正转或反转，加热丝开关芯片16连接控制加热装置3加热。

喷头2为中空结构的陶瓷喷头2，加热装置3包括镍铬加热丝18、阻燃油漆层19、保温隔热层20，陶瓷喷头2外周均匀缠绕有镍铬加热丝18，镍铬加热丝18的外侧涂有阻燃油漆层19，保温隔热层20包裹住缠绕有镍铬加热丝18、涂有阻燃油漆层19的陶瓷喷头2；加热丝开关芯片16连接镍铬加热丝18。

直流电动机4的定子21固定在金属壳体1上，直流电动机4的电机转轴9通过轴承座22固定在金属壳体1上。

阻燃油漆层19与保温隔热层20之间设置有热敏电阻23；直流电机驱动芯片15为单片机15，控制板6上还设置有热敏电阻模块24，电源模块17连接单片机15并给其供电，单片机15连接并控制加热丝开关芯片16、热敏电阻模块24，电机正转按键13、电机反转按键14连接至单片机15、通过单片机15控制直流电动机4的正转或反转，单片机15通过加热丝开关芯片16控制镍铬加热丝18加热；热敏电阻23连接热敏电阻模块24，热敏电阻23将检测到镍铬加热丝18温度信息通过热敏电阻模块24传输给单片机15。

使用时，所用到的耗材（“墨水”）为塑料丝，塑料丝的材料为ABS塑料或PLA塑胶，塑料丝内也可以加入不同的颜色。塑料丝从金属壳体1上的进料孔12进入，穿入至电机转轴9内部，按下电机正转按键13或电机反转按键14，使得电机转轴9正转或者反转，电机转轴9内壁上内螺纹与塑料丝的摩擦作用，使得塑料丝前进或后退。电机转轴9正转，塑料丝前进穿过电机转轴9后进入送料管5向送料管5上端的出料口11移动。塑料丝经过喷头2后被加热装置3融化为液态状，从喷嘴7出来，液态状的塑料丝从喷嘴7出来后通过内外温差不同迅速凝固，从而定型，而制作出各种形态的3D图画。需要更换塑料丝时，按下电机反转按键14，电机转轴9反转，塑料丝从进料孔12退出。

本实施例提到的单片机15、加热丝开关芯片16、电源模块17、热敏电阻模块24均可采用现有技术中具有相关功能的任意一种型号芯片或者具有相同功能的电路芯片来替换。

实施例3：

如图1、图2、图3所示，一种纤细型3D打印笔，包括金属壳体1、喷头2、加热装置3、直流电动机4、送料管5、控制板6，喷头2、加热装置3、直流电动机4、送料管5、控制板6设置在金属壳体1内；

喷头2位于金属壳体1内的上段，金属壳体1的顶端开有与喷头2的喷嘴7相配合的喷嘴开孔8；加热装置3位于喷头2的外侧；

直流电动机4的电机转轴9纵向设置，电机转轴9为中空结构，电机转轴9内壁上设置有内螺纹；

送料管5纵向固定于金属壳体1内部，送料管5下端的进料口10位于电机转轴9上端口的上方，送料管5贯穿于喷头2内，送料管5上端的出料口11设置在喷头2的喷嘴7处；金属壳体1上开有进料孔12，进料孔12位于电机转轴9下端口的下方；

控制板6上设置有电机正转按键13、电机反转按键14、直流电机驱动芯片15、加热丝开关芯片16、电源模块17；电源模块17给直流电机驱动芯片15、加热丝开关芯片16供电，电机正转按键13或电机反转按键14通过直流电机驱动芯片15驱动直流电动机4正转或反转，加热丝开关芯片16连接控制加热装置3加热。

喷头2为中空结构的陶瓷喷头2，加热装置3包括镍铬加热丝18、阻燃油漆层19、保温隔热层20，陶瓷喷头2外周均匀缠绕有镍铬加热丝18，镍铬加热丝18的外侧涂有阻燃油漆层19，保温隔热层20包裹住缠绕有镍铬加热丝18、涂有阻燃油漆层19的陶瓷喷头2；加热丝开关芯片16连接镍铬加热丝18。

直流电动机4的定子21固定在金属壳体1上，直流电动机4的电机转轴9通过轴承座22固定在金属壳体1上。

阻燃油漆层19与保温隔热层20之间设置有热敏电阻23；直流电机驱动芯片15为单片机15，控制板6上还设置有热敏电阻模块24，电源模块17连接单片机15并给其供电，单片机15连接并控制加热丝开关芯片16、热敏电阻模块24，电机正转按键13、电机反转按键14连接至单片机15、通过单片机15控制直流电动机4的正转或反转，单片机15通过加热丝开关芯片16控制镍铬加热丝18加热；热敏电阻23连接热敏电阻模块24，热敏电阻23将检测到镍铬加热丝18温度信息通过热敏电阻模块24传输给单片机15。

金属壳体1上设置有与电源模块17的电源接口25相配合的电源接口孔26，金属壳体1外配有适配器27，适配器27可与电源模块17的电源接口25插接。

送料管5采用PTFE材料送料管5；保温隔热层20包括陶瓷纤维棉28及高温胶带29，陶瓷纤维棉28包裹住缠绕有镍铬加热丝18、涂有阻燃油漆层19的陶瓷喷头2以及热敏电阻23，陶瓷纤维棉28外由高温胶带29固定。

单片机15为型号STM8单片机。

金属壳体1内还设置有散热片30，散热片30位于陶瓷喷头2下方；散热片30上开有供送料管5穿过的通孔。

定位管31固定在金属壳体1内，位于直流电动机4下方，定位管31的下端口位于金属壳体1底部的进料孔12处，定位管31的上端口位于直流电动机4的电机转轴9下端口的下方。

使用时，所用到的耗材（“墨水”）为塑料丝，塑料丝的材料为ABS塑料或PLA塑胶，塑料丝内也可以加入不同的颜色。塑料丝从金属壳体1上的进料孔12进入，穿入至电机转轴9内部，按下电机正转按键13或电机反转按键14，由单片机15控制电机转轴9正转或者反转，电机转轴9内壁上内螺纹与塑料丝的摩擦作用，使得塑料丝前进或后退。电机转轴9正转，塑料丝前进穿过电机转轴9后进入送料管5向送料管5上端的出料口11移动。塑料丝经过陶瓷喷头2后被镍铬加热丝18融化为液态状，从喷嘴7出来，液态状的塑料丝从喷嘴7出来后通过内外温差不同迅速凝固，从而定型，而制作出各种形态的3D图画。需要更换塑料丝时，按下电机反转按键14，电机转轴9反转，塑料丝从进料孔12退出。

本实施例提到的加热丝开关芯片16、电源模块17、热敏电阻模块24均可采用现有技术中具有相关功能的任意一种型号芯片或者具有相同功能的电路芯片来替换。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本实用新型。但是应当理解，本实用新型并不限于上述的3种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

Claims (9)

1.一种纤细型3D打印笔，其特征在于包括金属壳体、喷头、加热装置、直流电动机、送料管、控制板，喷头、加热装置、直流电动机、送料管、控制板设置在金属壳体内；

喷头位于金属壳体内的上段，金属壳体的顶端开有与喷头的喷嘴相配合的喷嘴开孔；加热装置位于喷头的外侧；

直流电动机的电机转轴纵向设置，电机转轴为中空结构，电机转轴内壁上设置有内螺纹；

送料管纵向固定于金属壳体内部，送料管下端的进料口位于电机转轴上端口的上方，送料管贯穿于喷头内，送料管上端的出料口设置在喷头的喷嘴处；金属壳体上开有进料孔，进料孔位于电机转轴下端口的下方；

控制板上设置有电机正转按键、电机反转按键、直流电机驱动芯片、加热丝开关芯片、电源模块；电源模块给直流电机驱动芯片、加热丝开关芯片供电，电机正转按键或电机反转按键通过直流电机驱动芯片驱动直流电动机正转或反转，加热丝开关芯片连接控制加热装置加热。

2.根据权利要求1所述的一种纤细型3D打印笔，其特征在于喷头为中空结构的陶瓷喷头，加热装置包括镍铬加热丝、阻燃油漆层、保温隔热层，陶瓷喷头外周均匀缠绕有镍铬加热丝，镍铬加热丝的外侧涂有阻燃油漆层，保温隔热层包裹住缠绕有镍铬加热丝、涂有阻燃油漆层的陶瓷喷头；加热丝开关芯片连接镍铬加热丝。

3.根据权利要求1所述的一种纤细型3D打印笔，其特征在于直流电动机的定子固定在金属壳体上，直流电动机的电机转轴通过轴承座固定在金属壳体上。

4.根据权利要求2所述的一种纤细型3D打印笔，其特征在于阻燃油漆层与保温隔热层之间设置有热敏电阻；直流电机驱动芯片为单片机，控制板上还设置有热敏电阻模块，电源模块连接单片机并给其供电，单片机连接并控制加热丝开关芯片、热敏电阻模块，电机正转按键、电机反转按键连接至单片机、通过单片机控制直流电动机的正转或反转，单片机通过加热丝开关芯片控制镍铬加热丝加热；热敏电阻连接热敏电阻模块，热敏电阻将检测到镍铬加热丝温度信息通过热敏电阻模块传输给单片机。

5.根据权利要求4所述的一种纤细型3D打印笔，其特征在于金属壳体上设置有与电源模块的电源接口相配合的电源接口孔，金属壳体外配有适配器，适配器可与电源模块的电源接口插接。

6.根据权利要求4所述的一种纤细型3D打印笔，其特征在于送料管采用PTFE材料送料管；保温隔热层包括陶瓷纤维棉及高温胶带，陶瓷纤维棉包裹住缠绕有镍铬加热丝、涂有阻燃油漆层的陶瓷喷头以及热敏电阻，陶瓷纤维棉外由高温胶带固定。

7.根据权利要求4所述的一种纤细型3D打印笔，其特征在于单片机为型号STM8单片机。

8.根据权利要求1所述的一种纤细型3D打印笔，其特征在于金属壳体内还设置有散热片，散热片位于陶瓷喷头下方；散热片上开有供送料管穿过的通孔。

9.根据权利要求1所述的一种纤细型3D打印笔，其特征在于定位管固定在金属壳体内，位于直流电动机下方，定位管的下端从金属壳体底部的进料孔穿出或者定位管的下端口位于金属壳体底部的进料孔处，定位管的上端口位于直流电动机的电机转轴下端口的下方。