CN206703525U - 一种三维打印机用喷头及三维打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三维打印机用喷头，属于三维打印技术领域，解决了现有技术中回退与恢复打印不及时的问题，解决该问题的技术方案主要包括热熔腔体，热熔腔体内设有热熔腔，热熔腔体的一端设有与热熔腔连通的喷嘴、另一端设有与热熔腔连通的喉管，热熔腔体的另一端还设有通气管，通气管与热熔腔连通，通气管上设有第一接口和第二接口，第一接口连接有回抽气泵，第二接口连接有加压组件，三维打印机用打印时，第一接口关闭，第二接口打开与加压组件连通，三维打印机用回抽时，第一接口打开与回抽气泵连通，第二接口关闭。本实用新型主要用于耗材打印。另外本实用新型还提供一种三维打印机，采用上述三维打印机用喷头。

Description

一种三维打印机用喷头及三维打印机

技术领域

本实用新型涉及三维打印技术，特别是一种三维打印机用喷头及三维打印机。

背景技术

三维打印技术在当今运用广泛。基于融积成型的三维打印技术是现今较为普遍的一种形式。然而现今彩色的3D打印机并不多见，常见的基于融积成型的三维打印机往往只能打印一种颜色，或使用多个喷头以实现多种线材的输入，从而完成多色打印。但这并不是真正意义上的彩色打印，因为输出的颜色仍然受制于线材的颜色，且多个喷头进行切换时可靠性不佳，也延长了打印时间。另外一种实现彩色打印的方法是使用一个三维打印机用喷头，实现了多种不同耗材的混色，使用时必须同时插入多种颜色的耗材，否则会由于融化耗材的回流而导致喉管处堵塞。由于采用熔融沉积技术的三维打印机在正常工作中为了避免耗材的溢漏污染模型，需要喷头不挤出材料时对耗材进行回退，回退操作在一个模型的成型中会被大量执行，然而由于其定制的热端拥有复杂的几何形状，增大了阻力，从而会增加所需的挤出力度并且削弱了耗材高速回退的有效性，容易导致耗材残留，削弱了回退本能够带来的有益效果，另外在实践中可以发现，若回抽距离设置的太长，极易造成堵塞。再者，三维打印机用喷头的热熔腔比原有喷头的热熔腔大，同时融化的塑料更多，这更提高了对回抽的要求。若耗材回抽不完全，残留在热熔腔中的剩余融化塑料将会因重力作用而从喷嘴中流出，污染模型。现有的还有在喷嘴中进行混色，由于喷嘴中的混色腔小，容易导致混色不均从而导致挤出的颜色不可控。也就是说尽管其能够输出彩色的效果，但颜色不可准确控制。

实用新型内容

本实用新型所要达到的目的就是提供一种三维打印机用喷头，确保耗材高速回退并在回退结束后快速恢复打印。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种三维打印机用喷头，包括热熔腔体，热熔腔体内设有热熔腔，热熔腔体的一端设有与热熔腔连通的喷嘴、另一端设有与热熔腔连通的喉管，热熔腔体的另一端还设有通气管，通气管与热熔腔连通，通气管上设有第一接口和第二接口，第一接口连接有回抽气泵，第二接口连接有加压组件，三维打印机用喷头打印时，第一接口关闭，第二接口打开与加压组件连通，三维打印机用喷头回抽时，第一接口打开与回抽气泵连通，第二接口关闭。

进一步的，所述第一接口设有控制第一接口打开或关闭的第一电磁阀，第二接口设有控制第二接口打开或关闭的第二电磁阀。

进一步的，所述通气管包括管体和三通电磁阀，三通电磁阀具有两个入口和一个出口，三通电磁阀的出口与管体连通，第一接口和第二接口分别作为三通电磁阀的两个入口，三通电磁阀控制第一接口打开、第二接口关闭或者控制第一接口关闭、第二接口打开。

进一步的，所述加压组件包括用于向第二接口内吹风的风扇。

进一步的，所述加压组件还包括导风罩，导风罩连接在第二接口上，风扇向导风罩吹风。

进一步的，所述导风罩上设有电热丝。

进一步的，所述喉管上设有散热件，至少一根喉管从散热件中穿过。

进一步的，所述散热件包括散热块和设置在散热块内的冷却管，冷却管与水泵连通形成冷却循环。

进一步的，所述喉管的管孔内设有在耗材回流时跟随耗材运动后将喉管关闭的止逆件。

另外，本实用新型还提供一种三维打印机，包括挤出机、机架和打印喷头，打印喷头采用上述技术方案中的三维打印机用喷头，三维打印机用喷头安装在机架上，三维打印机用喷头的喉管与挤出机连通。

采用上述技术方案后，本实用新型具有如下优点：首先，采用回抽气泵回抽耗材的方式来实现耗材快速回退，相比现有的将固体耗材回拉的方法，回抽气泵回抽耗材时，通气管内产生负压，使耗材自动流入通气管，因此热熔腔的耗材体积迅速下降，从而保证了喷嘴处耗材回抽过程的快速、可靠、有效，避免了喷嘴处耗材溢漏，以保护模型不受污染；其次，通气管同时连接加压组件，在回抽结束后，加压组件向通气管内加压，能够快速将通气管内的耗材重新推入热熔腔内，配合喉管向热熔腔送入耗材，使热熔腔的耗材体积迅速增加，实现混色后从喷嘴挤出实现打印，从而实现回退结束后快速恢复打印，此外也可以避免耗材在打印过程中流入通气管，确保喷嘴处的压力。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一中热熔腔体及其上部件的示意图；

图3为本实用新型实施例一中热熔腔体及其上部件的剖视图；

图4为本实用新型实施例一中喉管的剖视图。

具体实施方式

实施例一：

如图1、图2和图3所示，本实用新型提供一种三维打印机用喷头，包括热熔腔体1，热熔腔体1内设有热熔腔100，热熔腔体1的一端设有与热熔腔100连通的喷嘴2、另一端设有与热熔腔100连通的喉管3，热熔腔体1的另一端还设有通气管4，通气管4与热熔腔100连通，通气管4上设有第一接口401和第二接口402，第一接口401连接有回抽气泵5，第二接口402连接有加压组件，三维打印机用喷头打印时，第一接口401关闭，第二接口402打开与加压组件连通，三维打印机用喷头回抽时，第一接口401打开与回抽气泵5连通，第二接口402关闭。

首先，本实用新型采用回抽气泵5回抽耗材的方式来实现耗材快速回退，相比现有的将固体耗材回拉的方法，回抽气泵5回抽耗材时，通气管4内产生负压，使耗材自动流入通气管4，因此热熔腔100的耗材体积迅速下降，从而保证了喷嘴2处耗材回抽过程的快速、可靠、有效，避免了喷嘴2处耗材溢漏，以保护模型不受污染；其次，通气管4同时连接加压组件，在回抽结束后，加压组件向通气管4内加压，能够快速将通气管4内的耗材重新推入热熔腔100内，配合喉管3向热熔腔100送入耗材，使热熔腔100的耗材体积迅速增加，实现混色后从喷嘴2挤出实现打印，从而实现回退结束后快速恢复打印，此外也可以避免耗材在打印过程中流入通气管4，确保喷嘴2处的压力。

在本实施例中，第一接口401设有控制第一接口401打开或关闭的第一电磁阀41，第二接口402设有控制第二接口402打开或关闭的第二电磁阀42。第一接口401打开时，第二接口402关闭，第二接口402打开时，第一接口401关闭，从而实现通气管4在回抽和打印时有着不同的功能。而在正常打印过程中，加压组件持续向通气管4内加压，也有利于提高热熔腔100内的压力，利于混色和打印。

在本实施例中，加压组件包括用于向第二接口402内吹风的风扇6。为了便于吹风，确保加压效果，加压组件还包括导风罩61，导风罩61连接在第二接口402上，风扇6向导风罩61吹风。导风罩61采用喇叭状，导风罩61的大端安装风扇6，导风罩61的小端与第二接口402连通。为了避免冷风对热熔腔100内熔融的耗材产生冷却效果，可以在导风罩61上设有电热丝，将吹入通气管4的空气进行加热，形成热风。

热熔腔体1与通气管4连接配合的部分具有较大的尺寸L，不仅提高通气管4、喉管3与热熔腔体1连接的可靠性，而且也有利于通气管4、喉管3插入热熔腔体1内的部分形成热端。在回抽过程中，回抽气泵5定量回抽气体，使耗材回流至通气管4内，同时确保耗材在通气管4内仍然处于热端，不会继续向上流动。另外，热熔腔100是一个比喷嘴2大得多的内腔，还可以实现混色功能，有利于不同颜色的耗材充分混合，通过调整不同颜色耗材的挤出比率达到准确混色的目的。

由于耗材通过喉管3送入热熔腔100，从固态变为熔融状态，由于打印时热熔腔100内部温度在180度以上，当三维打印机用喷头长时间工作，热量会经由喉管3向上传导，由此可能带来耗材提前在喉管3中软化，甚至融化。而融化的耗材冷却后将会在喉管3中引发堵塞，而堵塞的部分并没有直接的热源，再次对热熔腔100加热时耗材仍然会残留在喉管3中，遇到这种情况，只能更换喉管3，增加使用成本，也无法让三维打印设备长期稳定工作。为此喉管3上设有散热件，至少一根喉管3从散热件中穿过，即可以只将一根喉管3从散热件中穿过，也可以将所有喉管3从散热件中穿过，或者根据需要来决定将多少数量的喉管3从散热件中穿过。散热件目的在于将热端和冷端分隔开，避免喉管3内的耗材提前融化。本实施例中散热件包括散热块7和设置在散热块7内的冷却管71，冷却管71与水泵72连通形成冷却循环。冷却管71内的冷却介质可以采用水，也可以采用其他常见的冷却介质。除此之外，也可以采用风冷等方式来散热。

如图4所示，在本实施例中，喉管3的管孔31内设有在耗材回流时跟随耗材运动后将喉管3关闭的止逆件32。止逆件32在喉管3的管孔31内可以随耗材流动而运动，即在喉管3的管孔31内具有行程，当耗材从上游向下游流动时，会带动止逆件32在喉管3的管孔31内向下游运动，从而将喉管3打开，让耗材可以正常流动，当耗材回流时，喉管3内的耗材从下游向上游回流，会带动止逆件32在喉管3的管孔31内向上游运动，在运动一定行程后将喉管3关闭，不仅能够避免耗材过度回流导致喉管3处堵塞，而且因为止逆件32不会在耗材回流时马上将喉管3关闭，使得喉管3的上游端与下游端压力可以在回流过程中保持平衡，不会因为喉管3上游回流而热熔腔继续输出导致喉管3下游形成负压，有利于让止逆件32将喉管3可靠关闭，同时在重新开始顺流后，又有利于止逆件32及时运动将喉管3快速打开。止逆件32将喉管3关闭，熔化的耗材留在加热的区域而不流入喉管3的上游端(冷端)，从而避免喉管3堵塞。本实用新型中所指的上游、下游等描述，是参照三维打印机打印时耗材的流动方向来定义的。

具体的，喉管3的管孔31包括相连接的第一孔段301和第二孔段302，第一孔段301的孔径D1小于第二孔段302的孔径D2，第一孔段301位于第二孔段302的上游侧，第一孔段301与第二孔段302的连接处形成扩口303，止逆件32设于第二孔段302内，止逆件32在耗材回流时跟随耗材运动至扩口303与扩口303配合密封。在本实施例中，止逆件32为球体，扩口303为圆锥面结构，球体的直径为D3，D3大于D1且小于D2。此外，止逆件32也可以采用栓柱，栓柱的上游端设置圆锥面结构，从而与扩口303配合实现密封。除了圆锥面结构，也可以采用平面结构或圆弧面结构等实现密封。

由于止逆件32可以在第二孔段302内自由运动，为了防止止逆件32随耗材运动出第二孔段302，第二孔段302内设有限位件33，为了避免限位件33影响耗材的流动，限位件33伸入第二孔段302内的部分与第二孔段302的孔壁形成流通口，流通口的横截面积不小于第二孔段302横截面积的1/3。限位件33可以采用螺钉，喉管3设有与螺钉配合的螺纹孔，可以通过调节限位件33的位置对流通口的横截面积进行调整，实现耗材流速的控制。当然除了螺钉，限位件33也可以采用销钉或挡圈等零件，或者在第二孔段302是分成两个部分加工的基础上，限位件33也可以是直接在第二孔段302内成型的凸筋。

实施例二：

可以理解的，可以采用一个电磁阀实现双向控制。通气管4包括管体和三通电磁阀，三通电磁阀具有两个入口和一个出口，三通电磁阀的出口与管体连通，第一接口401和第二接口402分别作为三通电磁阀的两个入口，三通电磁阀控制第一接口401打开、第二接口402关闭或者控制第一接口401关闭、第二接口402打开。

其他未描述的内容可以参考实施例一。

实施例三：

本实用新型还提供一种三维打印机，包括挤出机、机架和三维打印机用喷头，三维打印机用喷头采用上述实施例中的三维打印机用喷头，三维打印机用喷头安装在机架上，三维打印机用喷头的喉管3与挤出机连通。采用上述三维打印机用喷头，不仅提高打印效率，而且耗材高速回退并在回退结束后快速恢复打印，有利于提高打印质量。

除上述优选实施例外，本实用新型还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本实用新型作出各种改变和变形，只要不脱离本实用新型的精神，均应属于本实用新型权利要求书中所定义的范围。

Claims (10)

1.一种三维打印机用喷头，包括热熔腔体，热熔腔体内设有热熔腔，热熔腔体的一端设有与热熔腔连通的喷嘴、另一端设有与热熔腔连通的喉管，其特征在于，所述热熔腔体的另一端还设有通气管，通气管与热熔腔连通，通气管上设有第一接口和第二接口，第一接口连接有回抽气泵，第二接口连接有加压组件，三维打印机用喷头打印时，第一接口关闭，第二接口打开与加压组件连通，三维打印机用喷头回抽时，第一接口打开与回抽气泵连通，第二接口关闭。

2.根据权利要求1所述的三维打印机用喷头，其特征在于，所述第一接口设有控制第一接口打开或关闭的第一电磁阀，第二接口设有控制第二接口打开或关闭的第二电磁阀。

3.根据权利要求1所述的三维打印机用喷头，其特征在于，所述通气管包括管体和三通电磁阀，三通电磁阀具有两个入口和一个出口，三通电磁阀的出口与管体连通，第一接口和第二接口分别作为三通电磁阀的两个入口，三通电磁阀控制第一接口打开、第二接口关闭或者控制第一接口关闭、第二接口打开。

4.根据权利要求1或2或3所述的三维打印机用喷头，其特征在于，所述加压组件包括用于向第二接口内吹风的风扇。

5.根据权利要求4所述的三维打印机用喷头，其特征在于，所述加压组件还包括导风罩，导风罩连接在第二接口上，风扇向导风罩吹风。

6.根据权利要求5所述的三维打印机用喷头，其特征在于，所述导风罩上设有电热丝。

7.根据权利要求1或2或3所述的三维打印机用喷头，其特征在于，所述喉管上设有散热件，至少一根喉管从散热件中穿过。

8.根据权利要求7所述的三维打印机用喷头，其特征在于，所述散热件包括散热块和设置在散热块内的冷却管，冷却管与水泵连通形成冷却循环。

9.根据权利要求1或2或3所述的三维打印机用喷头，其特征在于，所述喉管的管孔内设有在耗材回流时跟随耗材运动后将喉管关闭的止逆件。

10.一种三维打印机，包括挤出机、机架和打印喷头，其特征在于，所述打印喷头采用权利要求1至9任一所述的三维打印机用喷头，三维打印机用喷头安装在机架上，三维打印机用喷头的喉管与挤出机连通。