CN206781007U - 一种应用于fdm的3d打印机的水冷系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种应用于FDM的3D打印机的水冷系统，包括水泵水箱一体机、散热水排和水冷头；水泵水箱一体机的水冷液出水口通过第一导管与水冷头的水冷头进水口连通；水冷头的水冷头出水口通过第二导管与散热水排的散热水排进水口连通；散热水排的散热水排出水口通过第三导管与水泵水箱一体机的水冷液进水口连通。优点：通过在喉管的前端加装水冷头，可保证线材降至合适温度，进而保证线材的成型性，使线材具有一定的强度和硬度，因此，经水冷头降温后的线材可顺利通过喉管，不会发生喉管堵塞的情况，保证3D打印机正常工作。本实用新型具有操作方便、降温高效、成本低廉的优点，使3D打印机喷头更稳定出丝。
Description
技术领域
本实用新型属于3D打印技术领域，具体涉及一种应用于FDM的3D打印机的水冷系统。
背景技术
3D打印技术是近几年来快速发展的一项技术，3D打印机以金属粉末、液体和塑料为原材料，通过增材的方式实现对象从无到有的一个过程。熔融沉积制造(FDM、FusedDeposition Modeling)在3D打印技术中占重要地位，这种技术一般以线材(PLA\ABS\PEEK\TPU等)为原材料，打印机挤出机对线材加热，采用风扇等降温措施对过热的线材进行降温，然后，挤出机中的电机转动驱动线材经过喉管往喷头方向运动，在靠近喷头位置对线材再次加热，保证线材的熔融态，防止线材堵塞喷头，最后喷头将熔融态耗材挤出在成型平台上，每打印一层，成型平台下降相应距离，接着喷头在上一层的基础上继续挤出一层耗材，耗材之间通过热量来粘结，经过层层粘结构成三维实体模型。
但是，上述的FDM成型方式存在以下问题：采用风扇等降温措施对过热的线材进行降温时，由于风扇的降温效率有限，因此，难以使线材降至合适温度，进而保证线材的成型性，所以，极易发生喉管前端耗材过软的情况，从而导致挤出机中的电机失去对耗材的推动力，最终导致喉管堵塞，喷头无法出丝，这往往也是3D打印机打印失败的原因。因此，如何有效解决上述问题，是目前迫切的事情。
实用新型内容
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种应用于FDM的3D打印机的水冷系统，可有效解决上述问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型提供一种应用于FDM的3D打印机的水冷系统，包括水泵水箱一体机(1)、散热水排(2)和水冷头(3)；
所述水泵水箱一体机(1)包括一体机水冷液箱(1-5)、一体机水泵(1-6)、水冷液出水口(1-2)和水冷液进水口(1-3)；所述一体机水冷液箱(1-5)用于存储水冷液，所述一体机水冷液箱(1-5)分别与所述水冷液出水口(1-2)和所述水冷液进水口(1-3)连通；所述一体机水泵(1-6)设置于所述一体机水冷液箱(1-5)的内部，并且，所述一体机水泵(1-6)的出水口与所述水冷液出水口(1-2)连通，用于将水冷液泵入所述水冷液出水口(1-2)；
所述水冷头(3)包括散热片封装外壳(3-1)、水冷头进水口(3-2)、水冷头出水口(3-3)、水冷液通道(3-4)和耗材通道(3-5)；所述散热片封装外壳(3-1)的内部中心区域设置所述耗材通道(3-5)；在所述散热片封装外壳(3-1)和所述耗材通道(3-5)之间的区域形成所述水冷液通道(3-4)；所述水冷液通道(3-4)分别与设置于所述散热片封装外壳(3-1)外部的所述水冷头进水口(3-2)和所述水冷头出水口(3-3)连通；所述散热片封装外壳(3-1)的底端与喉管(4)的入口端固定连接，并使所述耗材通道(3-5)的出口与所述喉管(4)的入口连通；
所述散热水排(2)包括散热排(2-2)，所述散热排(2-2)具有散热水排进水口(2-5)和散热水排出水口(2-4)；
所述水泵水箱一体机(1)的水冷液出水口(1-2)通过第一导管(5-1)与所述水冷头(3)的所述水冷头进水口(3-2)连通；所述水冷头(3)的所述水冷头出水口(3-3)通过第二导管(5-2)与所述散热水排(2)的所述散热水排进水口(2-5)连通；所述散热水排(2)的所述散热水排出水口(2-4)通过第三导管(5-3)与所述水泵水箱一体机(1)的所述水冷液进水口(1-3)连通。
优选的，所述水泵水箱一体机(1)还设置有水冷液入口(1-1)和水冷液电源接口(1-4)。
优选的，所述水冷液通道(3-4)中还安装有散热片(3-7)。
优选的，所述散热片封装外壳(3-1)的底端与喉管(4)的入口端采用螺纹连接方式。
优选的，所述散热片封装外壳(3-1)的底端与喉管(4)的入口端通过调节螺丝(3-6)配合紧定。
优选的，所述散热水排(2)还包括：散热风扇(2-1)和固定件(2-3)；所述散热风扇(2-1)通过所述固定件(2-3)固定安装于所述散热排(2-2)的上方。
优选的，所述散热排(2-2)的材质为铝。
优选的，所述散热排(2-2)采用加密型铝制薄排；所述散热风扇(2-1)采用冷排专用温控减震风扇。
优选的，所述第一导管(5-1)、所述第二导管(5-2)和所述第三导管(5-3)材质为高分子材料；
所述第一导管(5-1)、所述第二导管(5-2)和所述第三导管(5-3)的接口处均采用工业级防漏液密封设计。
本实用新型提供的一种应用于FDM的3D打印机的水冷系统具有以下优点：
本实用新型中，通过在喉管的前端加装水冷头，可保证线材降至合适温度，进而保证线材的成型性，使线材具有一定的强度和硬度，因此，经水冷头降温后的线材可顺利通过喉管，不会发生喉管堵塞的情况，保证3D打印机正常工作。本实用新型具有操作方便、降温高效、成本低廉的优点，使3D打印机喷头更稳定出丝。
附图说明
图1为本实用新型提供的水冷系统的整体结构示意图；
图2为本实用新型提供的水冷头的结构示意图；
图3为本实用新型提供的水冷头的剖面图；
图4为本实用新型提供的水冷系统的水冷液循环图；
其中：1.水泵水箱一体机，1-1.水冷液入口，1-2.水冷液出水口，1-3.水冷液进水口，1-4.水冷液电源接口，1-5.一体机水冷液箱，1-6.一体机水泵；2.散热水排，2-1.散热风扇，2-2.散热排，2-3.固定件，2-4.散热水排出水口，2-5.散热水排进水口；3.水冷头，3-1.散热片封装外壳，3-2.水冷头进水口，3-3.水冷头出水口，3-4.水冷液通道，3-5.耗材通道，3-6.调节螺丝，3-7.散热片；4.喉管；5-1.第一导管，5-2.第二导管，5-3.第三导管；6.喷头；7.加热单元，7-1.加热棒，7-2.热敏电阻，7-3.加热铝块。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提供一种应用于FDM的3D打印机的水冷系统，参考图1和图4，水冷系统包括水泵水箱一体机1、散热水排2和水冷头3；其中，水泵水箱一体机1的水冷液出水口1-2与水冷头3的水冷头进水口3-2连接，使得水泵水箱一体机中的水冷液流入水冷头中的水冷液通道，从而对流过水冷头耗材通道内的耗材进行有效降温；水冷头出水口通过管道与散热水排2的散热水排进水口2-5连接，使得作用水冷头后的水冷液流入散热水排中进行降温，最后，散热水排的散热水排出水口与水泵水箱一体机1的水冷液进水口1-3通过管道连通，使经散热水排散热后的水冷液回流到水泵水箱一体机中。由此实现了水冷液持续循环在整个水冷系统中。
本实用新型中，通过在喉管的前端加装水冷头，打印机挤出机对线材加热得到高温线材后，采用水冷头对其进行有效降温，保证线材降至合适温度，使线材具有一定的强度和硬度，进而保证线材的成型性，因此，经水冷头降温后的线材可顺利通过喉管，不会发生喉管堵塞的情况，保证3D打印机正常工作。本实用新型具有操作方便、降温高效、成本低廉的优点，使3D打印机喷头更稳定出丝。
下面首先对水泵水箱一体机1、散热水排2和水冷头3分别详细介绍：
(1)水泵水箱一体机
水泵水箱一体机1包括一体机水冷液箱1-5、一体机水泵1-6、水冷液出水口1-2和水冷液进水口1-3；一体机水冷液箱1-5用于存储水冷液，一体机水冷液箱1-5分别与水冷液出水口1-2和水冷液进水口1-3连通；一体机水泵1-6设置于一体机水冷液箱1-5的内部，并且，一体机水泵1-6的出水口与水冷液出水口1-2连通，一体机水泵1-6用于对整个系统提供动力，将水冷液泵入水冷液出水口1-2，最终再泵送到水冷头中。水泵水箱一体机1还设置有水冷液入口1-1和水冷液电源接口1-4。水冷系统中需要的水冷液通过水冷液入口倒入水泵水箱一体机1的一体机水冷液箱中。
水泵水箱一体机也可采用市面上常见的水冷组件，用于存储初始的水冷液，还用于将存储的水冷液泵入水冷头，以及，接收经散热水排散热回流的水冷液。当然，水泵水箱一体机也可以用水箱和水泵代替。
(2)水冷头
结合图2和图3，水冷头3包括散热片封装外壳3-1、水冷头进水口3-2、水冷头出水口3-3、水冷液通道3-4和耗材通道3-5；散热片封装外壳3-1的内部中心区域设置耗材通道3-5；在散热片封装外壳3-1和耗材通道3-5之间的区域形成水冷液通道3-4；水冷液通道3-4分别与设置于散热片封装外壳3-1外部的水冷头进水口3-2和水冷头出水口3-3连通；散热片封装外壳3-1的底端与喉管4的入口端固定连接，并使耗材通道3-5的出口与喉管4的入口连通；水冷液通道3-4中还安装有散热片3-7，提高耗材通道中流动的耗材的散热效率。
其中，散热片封装外壳的底端与喉管的入口端采用螺纹连接方式，在散热片封装外壳的底端与喉管的入口端通过调节螺丝配合紧定。由于喉管通过螺纹固定于散热片封装外壳的正下方，这样使得线状耗材在进入喉管之前不变形。螺纹连接方式，也具有安装方便的优点。
其原理为：水冷液通过散热片封装外壳上的水冷头进水口进入水冷头内的水冷液通道，水冷液从上往下流过水冷液通道后，继而通过水冷头出水口流出。在水冷液的流动过程中，高效的对流过耗材通道的高温耗材散热，使其具有一定的成型度，进而可顺利通过喉管，不会堵塞喉管。
(3)散热水排
散热水排2包括散热排2-2，散热排2-2具有散热水排进水口2-5和散热水排出水口2-4；散热片封装外壳3-1的底端与喉管4的入口端采用螺纹连接方式。散热片封装外壳3-1的底端与喉管4的入口端通过调节螺丝3-6配合紧定。
散热水排2还包括：散热风扇2-1和固定件2-3；散热风扇2-1通过固定件2-3固定安装于散热排2-2的上方。在水冷系统运作过程中，散热风扇给散热排中的水冷液散热，使得水冷液温度降低，从而可回流到水泵水箱一体机中。由此保证了水冷液能持续循环在整个水冷系统中。
实际应用中，散热排2-2的材质为铝，可有效散热。进一步的，散热排2-2采用加密型铝制薄排，可使得散热更高效。
散热风扇2-1采用冷排专用温控减震风扇，采用更大风压设计，可迅速吹冷散热排。
(4)导管
水泵水箱一体机1的水冷液出水口1-2通过第一导管5-1与水冷头3的水冷头进水口3-2连通；水冷头3的水冷头出水口3-3通过第二导管5-2与散热水排2的散热水排进水口2-5连通；散热水排2的散热水排出水口2-4通过第三导管5-3与水泵水箱一体机1的水冷液进水口1-3连通。
实际应用中，第一导管5-1、第二导管5-2和第三导管5-3材质为高分子材料，具有极低蒸发率，防止水冷液在长期高温使用状态下自然挥发。
另外，第一导管5-1、第二导管5-2和第三导管5-3的接口处均采用工业级防漏液密封设计，保证水流循环的高效和可靠。
与本实用新型提供的水冷系统相配合，在喷头与喉管的连接处还安装有加热单元7。参考图2，加热单元7包括：加热棒7-1、热敏电阻7-2和加热铝块7-3。加热铝块7-3通过螺纹和喉管4固定，加热铝块7-3上安装加热棒7-1和热敏电阻7-2，用于加热铝块同时返回电路板喷头温度，喷头6通过螺纹与加热铝块7-3固定，同时保证喉管4与喷头6之间刚好接触，中间不留空隙，这样保证喉管4与喷头6之间不堆积耗材。
工作过程中，水泵水箱一体机1接通电源，其中，一体机水冷液箱1-5向一体机水泵1-6提供水源，一体机水泵1-6产生动力，将水冷液泵入水冷头3中的水冷液通道，水冷头3通过散热片将熔融沉积型3D打印机喷头喉管上端的热量传送给水冷液，水冷液通过第二导管5-2流入散热水排2，水冷液将热量传送给散热排2-2，将热量通过散热铝片散发，并将散热后的水冷液流入水泵水箱一体机1，如此不断循环，使喉管内的耗材保持足够的硬度和强度，保证耗材顺利推进和融化挤出。
本实用新型提供的一种应用于FDM的3D打印机的水冷系统具有以下优点：
通过在喉管的前端加装水冷头，可保证线材降至合适温度，进而保证线材的成型性，使线材具有一定的强度和硬度，因此，经水冷头降温后的线材可顺利通过喉管，不会发生喉管堵塞的情况，保证3D打印机正常工作。本实用新型具有操作方便、降温高效、成本低廉的优点，使3D打印机喷头更稳定出丝。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种应用于FDM的3D打印机的水冷系统，其特征在于，包括水泵水箱一体机(1)、散热水排(2)和水冷头(3)；
所述水泵水箱一体机(1)包括一体机水冷液箱(1-5)、一体机水泵(1-6)、水冷液出水口(1-2)和水冷液进水口(1-3)；所述一体机水冷液箱(1-5)用于存储水冷液，所述一体机水冷液箱(1-5)分别与所述水冷液出水口(1-2)和所述水冷液进水口(1-3)连通；所述一体机水泵(1-6)设置于所述一体机水冷液箱(1-5)的内部，并且，所述一体机水泵(1-6)的出水口与所述水冷液出水口(1-2)连通，用于将水冷液泵入所述水冷液出水口(1-2)；
所述水冷头(3)包括散热片封装外壳(3-1)、水冷头进水口(3-2)、水冷头出水口(3-3)、水冷液通道(3-4)和耗材通道(3-5)；所述散热片封装外壳(3-1)的内部中心区域设置所述耗材通道(3-5)；在所述散热片封装外壳(3-1)和所述耗材通道(3-5)之间的区域形成所述水冷液通道(3-4)；所述水冷液通道(3-4)分别与设置于所述散热片封装外壳(3-1)外部的所述水冷头进水口(3-2)和所述水冷头出水口(3-3)连通；所述散热片封装外壳(3-1)的底端与喉管(4)的入口端固定连接，并使所述耗材通道(3-5)的出口与所述喉管(4)的入口连通；
所述散热水排(2)包括散热排(2-2)，所述散热排(2-2)具有散热水排进水口(2-5)和散热水排出水口(2-4)；
所述水泵水箱一体机(1)的水冷液出水口(1-2)通过第一导管(5-1)与所述水冷头(3)的所述水冷头进水口(3-2)连通；所述水冷头(3)的所述水冷头出水口(3-3)通过第二导管(5-2)与所述散热水排(2)的所述散热水排进水口(2-5)连通；所述散热水排(2)的所述散热水排出水口(2-4)通过第三导管(5-3)与所述水泵水箱一体机(1)的所述水冷液进水口(1-3)连通。
2.根据权利要求1所述的一种应用于FDM的3D打印机的水冷系统，其特征在于，所述水泵水箱一体机(1)还设置有水冷液入口(1-1)和水冷液电源接口(1-4)。
3.根据权利要求1所述的一种应用于FDM的3D打印机的水冷系统，其特征在于，所述水冷液通道(3-4)中还安装有散热片(3-7)。
4.根据权利要求1所述的一种应用于FDM的3D打印机的水冷系统，其特征在于，所述散热片封装外壳(3-1)的底端与喉管(4)的入口端采用螺纹连接方式。
5.根据权利要求1所述的一种应用于FDM的3D打印机的水冷系统，其特征在于，所述散热片封装外壳(3-1)的底端与喉管(4)的入口端通过调节螺丝(3-6)配合紧定。
6.根据权利要求1所述的一种应用于FDM的3D打印机的水冷系统，其特征在于，所述散热水排(2)还包括：散热风扇(2-1)和固定件(2-3)；所述散热风扇(2-1)通过所述固定件(2-3)固定安装于所述散热排(2-2)的上方。
7.根据权利要求6所述的一种应用于FDM的3D打印机的水冷系统，其特征在于，所述散热排(2-2)的材质为铝。
8.根据权利要求7所述的一种应用于FDM的3D打印机的水冷系统，其特征在于，所述散热排(2-2)采用加密型铝制薄排；所述散热风扇(2-1)采用冷排专用温控减震风扇。
9.根据权利要求1所述的一种应用于FDM的3D打印机的水冷系统，其特征在于，所述第一导管(5-1)、所述第二导管(5-2)和所述第三导管(5-3)材质为高分子材料；
所述第一导管(5-1)、所述第二导管(5-2)和所述第三导管(5-3)的接口处均采用工业级防漏液密封设计。
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