CN206967984U - 光固化打印头及3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光固化打印头及3D打印机，涉及3D打印设备的技术领域。一种光固化打印头包括壳体、打印头主体以及光固化元件；所述打印头主体固定安装在所述壳体上，且所述打印头主体的底端穿出所述壳体的底部；所述光固化元件设置在所述壳体的底部，并与所述打印头主体底部的出料端对应设置；所述壳体内设置有用于容置冷却介质的腔体，通过冷却介质能够对所述光固化元件及所述打印头主体进行冷却；一种3D打印机包括所述的光固化打印头。本实用新型的目的在于提供一种光固化打印头及3D打印机，以缓解现有技术中采用热熔方式的打印头温度较高降低使用寿命，以及打印原材料凝固速度较慢而影响打印效率及打印产品质量的问题。

Description

光固化打印头及3D打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印设备的技术领域，尤其是涉及一种光固化打印头及3D打印机。

背景技术

现有技术中的一些3D打印机采用热熔堆积的方式打印产品，虽然得到广泛的应用，但热熔堆积的3D打印机具有如下缺点：其一，需要在打印头处设置加热装置，通过加热装置对打印原材料进行加热使其融化后喷射出去，从而造成打印头处的温度较高，对打印头提出了更高的要求，长此以往，会对打印头的使用寿命造成影响；其二，热熔堆积方式打印过程中打印原材料喷出后需要较长的时间才能凝固，从而对打印效率以及打印产品的质量都会造成一定影响。

基于以上问题，提出一种具有冷却功能的光固化打印头显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光固化打印头及3D打印机，以缓解现有技术中采用热熔方式的打印头温度较高降低使用寿命，以及打印原材料凝固速度较慢而影响打印效率及打印产品质量的问题。

本实用新型具体的技术方案为：

本实用新型提供的一种光固化打印头包括壳体、打印头主体以及光固化元件；

所述打印头主体固定安装在所述壳体上，且所述打印头主体的底端穿出所述壳体的底部；

所述光固化元件设置在所述壳体的底部，并与所述打印头主体底部的出料端对应设置；

所述壳体内设置有用于容置冷却介质的腔体，通过所述腔体内的冷却介质能够对所述光固化元件及所述打印头主体进行冷却。

作为一种进一步的技术方案，光固化元件采用多个紫外灯头，各个所述紫外灯头固定安装在所述壳体的底端；

多个所述紫外灯头以所述打印头主体为中心呈环形布置。

作为一种进一步的技术方案，所述紫外灯头与所述打印头主体的出料端之间的夹角为5－50度。

作为一种进一步的技术方案，所述紫外灯头采用LED发光二极管。

作为一种进一步的技术方案，所述腔体的底部外侧设置有用于固装所述光固化元件的安装电路板；

所述腔体的中间位置设置有用于容置所述打印机主体的套管；

当所述腔体内通入冷却介质时，能够对所述光固化元件及所述打印头主体进行降温冷却。

作为一种进一步的技术方案，所述腔体的顶部设置有用于导入及导出冷却介质的输入口和输出口。

作为一种进一步的技术方案，所述输入口及所述输出口分别通过管路与冷却设备连通。

作为一种进一步的技术方案，所述冷却介质采用冷却液体时，相应的，所述冷却设备采用冷却水箱，且在与所述输入口连接的管路上设置水泵。

作为一种进一步的技术方案，所述冷却介质采用冷却气体时，相应的，所述冷却设备采用冷却气罐，且在与所述输入口连接的管路上设置气泵。

本实用新型提供的一种3D打印机包括所述的光固化打印头。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种光固化打印头及3D打印机具有的技术效果及优势为：

本实用新型提供的一种光固化打印头包括壳体、打印头主体以及光固化元件；其中，打印头主体固定安装在壳体上，且打印头主体的底端穿出壳体的底部；光固化元件设置在壳体的底部，并与打印头主体底部的出料端对应设置；在壳体内设置有用于容置冷却介质的腔体，能够对光固化元件及打印头主体进行冷却。

本实用新型提供的一种光固化打印头的具体工作原理为：打印过程中，送料装置源源不断地向打印头主体中输送打印原材料，而该打印原材料处于非固态，不需要进行加热可在送料装置的驱动作用下直接从打印头主体底部的出料端喷出，而在打印过程中光固化元件处于开启状态，当喷出后的打印原材料收到光固化元件的照射时快速凝固，从而有效缓解了打印原材料喷出后冷却凝固时间较长，降低打印效率的问题，同时还能够有效避免由于凝固时间长而使打印出的产品在自身重力作用下发生变形，影响打印产品质量的现象发生。

另外，由于光固化元件在工作过程中会产生大量的热，这些热量一部分会被打印原材料吸收，使打印原材料稀释，不利于其凝固，对打印产品的质量造成一定影响。针对上述问题，本实用新型在壳体内设置了腔体，该腔体底部与光固化元件相接触，中部与打印头主体相接触，并向该腔体中通入循环的冷却介质，从而冷却介质能够吸收光固化元件产生的大部分热量，并带出打印头，同时阻隔热量从光固化元件向打印头主体传导，从而对光固化元件以及整个打印头起到了降温的作用，进而有效缓解了打印头温度较高而使打印原材料变稀的问题，进一步提高了打印质量。

本实用新型提供的一种3D打印机包括光固化打印头，通过采用光固化打印头，提高了该3D打印机的打印效率和打印质量，并且在一定程度上提高该3D打印机的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种光固化打印头的结构示意图；

图2为图1所示的光固化打印头中的壳体的剖视图；

图3为图1所示的光固化打印头中的光固化元件具体分布的示意图；

图4为连接有冷却设备的光固化打印头的结构示意图。

图标：100－打印头主体；110－进料端；120－出料端；200－壳体；210－腔体；211－输入口；212－输出口；220－套管；300－光固化元件；310－紫外灯头；400－安装电路板；500－管路；600－冷却设备；700－动力源。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

具体结构如图1－图4所示。图1为本实用新型实施例提供的一种光固化打印头的结构示意图；图2为图1所示的光固化打印头中的壳体的剖视图；图3为图1所示的光固化打印头中的光固化元件具体分布的示意图；图4为连接有冷却设备的光固化打印头的结构示意图。

现有技术中的一些3D打印机采用的使热熔堆积的方式打印产品，但该种形式的打印机在打印过程中打印头收到加热装置的影响温度较高，对打印头材料的要求较高，并且，打印头温度还会影响到打印原材料的状态，当温度过高时，打印原材料会变得更加稀释，从打印头中喷射出后经过较长时间才能凝固，从而对打印速度、打印效率以及产品的质量都会造成一定影响。

为解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种光固化打印头，通过使用该光固化打印头，能够避免打印头温度过高的情况发生，同时还能够使打印原材料喷出后快速凝固，不会影响到打印速度、效率以及打印产品的质量，具体实施方案如下：

本实施例提供的一种光固化打印头包括壳体200、打印头主体100以及光固化元件300；打印头主体100固定安装在壳体200上，且打印头主体100的底端穿出壳体200的底部；光固化元件300设置在壳体200的底部，并与打印头主体100底部的出料端120对应设置；壳体200内设置有用于容置冷却介质的腔体210，通过冷却介质能够对光固化元件300及打印头主体100进行冷却。

具体的，壳体200的中间位置设置有通孔，打印头主体100恰好能够从该通孔中穿过，并且通过卡接结构使其限位在壳体200上固定不动；而在壳体200上位于打印头主体100四周的位置处开设有环形腔体210，该腔体210能够将打印头主体100围绕在中间；在壳体200底部外侧处安装有光固化元件300，且光固化元件300与打印头的位置相互对应，以能够实现光固化元件300能够照射到打印原材料为准，通过光固化元件300照射从打印头喷出的打印原材料，能够使打印原材料迅速凝固，有效缩短了打印原材料凝固的时间，进而缩短了打印产品成型的时间。

然而，在打印过程中，光固化元件300需要时刻处于开启状态，而光固化元件300正常开启时会产生大量的热，如果不采取相应的降温冷却措施，这些热量将传递给打印头主体100，从而使打印头主体100以及整个打印头的温度都会偏高，这样的话，当打印头主体100温度较高则会影响打印原材料的稀释状态，进而影响到打印产品的质量，同时影响打印头的使用寿命。为此，本实施例对光固化打印头采取了相应的冷却措施，即向腔体210内通入并排除冷却介质，以此通过循环冷却的方式对光固化打印头实现冷却降温的目的，以保障光固化打印头的温度保持在合理的范围内。需要说明的是，腔体210的体积可以根据实际需求进行设计，通入的冷却介质的温度也可以根据实际情况保持在一定的范围内，从而有利于维持光固化打印头的温度保持在一定范围内。

本实用新型提供的一种光固化打印头的具体工作原理为：打印过程中，送料装置源源不断地向打印头主体100中输送打印原材料，具体为从打印头主体的进料端110输入，而该打印原材料处于非固态，不需要进行加热可在送料装置的驱动作用下直接从打印头主体100底部的出料端120喷出，而在打印过程中光固化元件300处于开启状态，当喷出后的打印原材料收到光固化元件300的照射时快速凝固，从而有效缓解了打印原材料喷出后冷却凝固时间较长，降低打印效率的问题，同时还能够有效避免由于凝固时间长而使打印出的产品在自身重力作用下发生变形，影响打印产品质量的现象发生。

另外，本实施例采用特殊的壳体200结构，在壳体200内开设腔体210，该腔体210底部与光固化元件300相接触，中部与打印头主体100相接触，并向该腔体210中通入循环的冷却介质，从而冷却介质能够吸收光固化元件300产生的大部分热量，并带出打印头，同时阻隔热量从光固化元件300向打印头主体100传导，从而对光固化元件300以及整个打印头起到了降温的作用，进而有效缓解了打印头温度较高而使打印原材料变稀的问题，进一步提高了打印质量。

本实施例的可选技术方案中，光固化元件300采用多个紫外灯头310，各个紫外灯头310固定安装在壳体200的底部；多个紫外灯头310以打印头主体100为中心呈环形布置。

进一步的，紫外灯头310与打印头主体100的出料端120之间的夹角为5－50度。

进一步的，紫外灯头310采用LED发光二极管。

需要说明的是，本实施例中的光固化元件300采用多个紫外灯头310组成的，且这些紫外灯头310以打印头主体100为中心一圈一圈呈环形的布置在打印头主体100的周围，且这些紫外灯头310与打印头主体100的底端之间的距离在一定范围之内，使得紫外灯头310的发光点在打印头主体100的底端下方0.5－5.5厘米，可以为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5，具体可以根据实际情况而定。

另外，各个紫外灯头310需要与打印头主体100的出料端120之间的夹角也需要满足一定要求，本实施例中设计为5－50度，具体可以为5、10、15、20、25、30、35、40、45、50，本领域技术人员可以根据实际情况而选定。

需要指出的使，LED发光二极管是一种半导体组件，其具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，广泛应用于各个领域，而本实施例中的紫外灯头310采用LED发光二极管，并在打印过程中时刻照射在从打印头主体100底端喷出的打印原材料上，使其快速凝固，进一步提高了打印效率。

本实施例的可选技术方案中，腔体210的底部外侧设置有用于固装光固化元件300的安装电路板400；腔体210的中间位置设置有用于容置打印机主体的套管220；当腔体210内通入冷却介质时，能够对光固化元件300及打印头主体100进行降温冷却。

由于光固化元件300安装在壳体200(腔体210)底部外侧，而这些LED发光二极管需要进行通电才能够发出紫外光，从而需要将这些LED发光二极管固定在一块安装电路板400上，并通过该安装电路板400实现对LED发光二极管的供电。并且为了安装打印头主体100，在腔体210的中间位置设置了套管220，打印头主体100从套管220中穿出，并通过打印头主体100上的卡接件限位在套管220中，通过设置套管220，既能够保证在向腔体210中通入冷却介质时不会出现泄漏的现象，并且在冷却光固化元件300的同时又能够通过套管220将冷却介质的较低温度将打印头主体100与光固化元件300进行阻隔，有效降低了光固化元件300的温度，并减少了光固化元件300产生的热量向打印头主体100进行传导，有效缓解了打印头主体100温度升高而影响正常的打印过程。需要说明的是，若将打印头主体100与壳体200设置为一体也能够既保证腔体210内的冷却介质不出现泄漏现象，又能够阻隔光固化元件300向打印头主体100传导热量。

本实施例的可选技术方案中，腔体210的顶部设置有用于导入及导出冷却介质的输入口211和输出口212。

进一步的，输入口211及输出口212分别通过管路500与冷却设备600连通。

本实施例的其中一种方案为，所述冷却介质采用冷却液体时，相应的，所述冷却设备600采用冷却水箱，且在与所述输入口211连接的管路500上设置水泵。

本实施例的另一种方案为，冷却介质采用冷却气体时，相应的，冷却设备600采用冷却气罐，且在与输入口211连接的管路500上设置气泵。

为了实现在壳体200内形成循环流动的冷却介质，本实施例中在腔体210的顶部设置了输入口211和输出口212，并且输入口211及输出口212均与冷却设备600的输入端和输出端连通；在动力源700的作用下，冷却介质能够从输入口211中进入腔体210，然后冷却介质在腔体210内吸收光固化元件300产生的热量，并从输出口212将热量一并带走，然后进入到冷却装置中进行冷却，在通过动力源700作用进入到腔体210中，如此循环，从而能够将光固化元件300产生的热量源源不断带走，进而对打印机头起到了冷却降温的作用。

具体的，冷却介质可以是冷却液体也可以是冷却气体，当采用冷却液体时，动力源700为水泵，当采用冷却气体时，动力源700为气泵，总之相互对应即可。

本实施例提供的一种3D打印机包括光固化打印头，通过采用光固化打印头，提高了该3D打印机的打印效率和打印质量，并且在一定程度上提高该3D打印机的使用寿命。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种光固化打印头，其特征在于，包括：壳体、打印头主体以及光固化元件；

所述打印头主体固定安装在所述壳体上，且所述打印头主体的底端穿出所述壳体的底部；

所述光固化元件设置在所述壳体的底部，并与所述打印头主体底部的出料端对应设置；

所述壳体内设置有用于容置冷却介质的腔体，通过冷却介质能够对所述光固化元件及所述打印头主体进行冷却。

2.根据权利要求1所述的光固化打印头，其特征在于，光固化元件采用多个紫外灯头，各个所述紫外灯头固定安装在所述壳体的底部；

多个所述紫外灯头以所述打印头主体为中心呈环形布置。

3.根据权利要求2所述的光固化打印头，其特征在于，所述紫外灯头与所述打印头主体的出料端之间的夹角为5－50度。

4.根据权利要求2或3所述的光固化打印头，其特征在于，所述紫外灯头采用LED发光二极管。

5.根据权利要求1所述的光固化打印头，其特征在于，所述腔体的底部外侧设置有用于固装所述光固化元件的安装电路板；

所述腔体的中间位置设置有用于容置所述打印机主体的套管；

当所述腔体内通入冷却介质时，能够对所述光固化元件及所述打印头主体进行降温冷却。

6.根据权利要求5所述的光固化打印头，其特征在于，所述腔体的顶部设置有用于导入及导出冷却介质的输入口和输出口。

7.根据权利要求6所述的光固化打印头，其特征在于，所述输入口及所述输出口分别通过管路与冷却设备连通。

8.根据权利要求7所述的光固化打印头，其特征在于，所述冷却介质采用冷却液体时，相应的，所述冷却设备采用冷却水箱，且在与所述输入口连接的管路上设置水泵。

9.根据权利要求7所述的光固化打印头，其特征在于，所述冷却介质采用冷却气体时，相应的，所述冷却设备采用冷却气罐，且在与所述输入口连接的管路上设置气泵。

10.一种3D打印机，其特征在于，包括：权利要求1－9任一项所述的光固化打印头。