CN207128270U - 一种具有安全防护装置的3d打印头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有安全防护装置的3D打印头，该打印头内设置有供打印线材进入的管道，该管道末端的喷口位于打印头底端的开口处，于所述管道下段设置有加热模块，通过加热模块对进入管道内的打印线材加热熔融后由位于管道末端的喷口挤出，所述的打印头内固定有一承载件，所述的管道穿过承载件，一弹簧设置于管道与承载件之间，通过弹簧令管道具有向上运动的趋势。本实用新型通过安全防护装置令打印头的打印喷口具有自动伸缩功能，同时在工作完成时，打印喷口可以完全缩回自打印头内，同时可将位于打印喷口处的残留材料拉断，防止在打印喷口形成固化的残留打印材料。

Description

一种具有安全防护装置的3D打印头

技术领域：

本实用新型涉及3D打印机产品技术领域，特指一种具有安全防护装置的3D 打印头。

背景技术：

3D打印机(简称3D打印机)在这几年得到飞速的发展，现有3D打印机在工作前首先需要利用计算机进行建模，然后将建成的3D模型进行分层的“切片”处理，然后自下而上逐层“打印”每层切片，从而最终形成与所建模型相同的 3D产品。根据这一原理，目前的3D打印技术主要采用以下方式，即热熔材料喷涂打印方式。该打印方式的原理与传统的喷墨打印机原理类似，所不同的是，这种3D打印机所使用的“墨水”为一种热熔材料，比如热熔蜡、热熔胶。通过打印机构将熔融的热熔材料喷涂在打印平台上，进行逐层的“打印”，当热熔材料被喷涂出来后，其将迅速的固化。经过不断的逐层“打印”，最终形成所需要的 3D物体。

为了便于送料，目前的3D打印材料通制作成线材，见图1所示，目前的3D 打印机的打印头5的内部设置有一条供打印线材50进入的管道，管道自打印头 5的顶端开设，并贯穿打印头5。同时，在打印头5内设置有加热装置51，打印线材50自打印头5的顶端插入管道后，经过加热装置3熔融后。作为原材料的打印线材50一般为热熔胶线，其通过一送料机构向管道内送入打印线材50，前面的线材经过加热装置51时，被加热变成熔融状态。这些熔融状态的材料在后续打印线材50的不断推挤下由作为打印喷口500的管道的出口被挤出。

为了便于打印，打印喷口500相对打印头底面伸出一定高度，这样在打印过程中，打印喷口500与打印平台不至于产生干涉。这样也带来一个问题，目前此类3D打印机是在一个打印平面上进行打印，而打印头在机械臂带动下沿打印平面进行逐层打印，通常打印头的打印喷口距离其要打印的平面之间形成有0.1-5 毫米的距离，如果打印平面与打印头运行的平面相互平行，则打印过程将顺利进行。但是在实际作业时，不论是装配误差，还是基于其他因素，打印平台与打印头运行的平面可能存在一定的误差，这样就会导致打印头喷口与打印平台之间无法保持相对平行，二者之间预留的距离可能变为“0”，这样就导致了打印喷口与打印平台之间产生摩擦，或者打印喷口被打印平台封堵，打印的原料无法顺利挤出，这些都将导致打印出的3D产品出现瑕疵，甚至残缺。所以针对这个问题，目前的3D打印机在打印之前都需要进行水平面定位，以确保打印喷口不会被损害，同时确保打印的精度。

即便如上所述，在打印前进行了水平面定位，但是打印作业过程中仍难以避免外界或自身因素造成的干扰，导致打印头与当前打印的层面之间无法保持在相对平行状态。另一方面，为了确保打印精度，打印喷口的口径相对较小，通常孔径只有0.1-0.2毫米，随着打印时间的增加，打印原料与打印喷口之间的摩擦将导致孔径变大，特别是在打印完成后，残留的在打印喷口处的打印原料固化，如不及时清理，在下一次打印过程中将会对打印喷口形成损伤，同时残留的原料有可能会对喷口形成封堵。基于以上所述的问题，本发明人经过不断研究，提出以下解决技术方案。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题就在于克服现有技术所存在的不足，提供一种具有安全防护装置的3D打印头，通过该安全防护装置令打印头的打印喷口具有自动伸缩功能，同时在工作完成时，打印喷口可以完全缩回自打印头内，同时可将位于打印喷口处的残留材料拉断，防止在打印喷口形成固化的残留打印材料。

为解决上述技术方案，本实用新型采用了以下技术方案：该一种具有安全防护装置的3D打印头，该打印头内设置有供打印线材进入的管道，该管道末端的喷口位于打印头底端的开口处，于所述管道下段设置有加热模块，通过加热模块对进入管道内的打印线材加热熔融后由位于管道末端的喷口挤出，所述的打印头内固定有一承载件，所述的管道穿过承载件，一弹簧设置于管道与承载件之间，通过弹簧令管道具有向上运动的趋势；所述的管道末端的靠近喷口处形成有管径扩大部。

进一步而言，上述技术方案中，所述的管道上固定有一挡板，所述的弹簧位于挡板与承载件之间。

进一步而言，上述技术方案中，所述的承载件上开设有一凹槽，所述的管道由凹槽处穿过，所述的弹簧位于该凹槽内。

进一步而言，上述技术方案中，所述加热模块位于承载件下方，并且加热模块与管道固定。

进一步而言，上述技术方案中，所述的加热模块自上而下包括：散热单元和加热单元。

本实用新型采用上述技术方案后，具有打印喷口的管道通过弹簧悬置在打印头内，在打印工作时，在后续打印线材的推动下，将管道内的熔融的原料由喷口挤出，同时打印线材也将对管道施加一个向下的推力，该推力将克服弹簧的弹力，从而令整个管道向下运行，令打印喷口可以由打印头底端的开口处伸出，进行正常的打印。在打印过程中，如果打印平面出现误差，导致其与喷口之间的预留间隙不足，此时打印喷口受到阻力，该阻力将推动打印管道向上运行，令喷口具有向上回缩的功能，从而确保喷口与打印平面之间形成过度的摩擦，防止喷口的损害。

另外，本实用新型管道末端的靠近喷口处形成有管径扩大部，原料在该管径扩大部形成一个相对聚集的区域，当打印作业完成后，打印线材停止输送，施加在弹簧上的推力消失，所以管道在弹簧作用下将产生一个回抽的动作，由于喷口的孔径相对管径扩大部孔径小，在回抽的同时，位于喷口处残余的熔融原料将被拉断，从而确保在喷口处不至于形成原料的残留，从而令喷口不会被封堵，确保下一次打印的顺利，以及减少对喷口的损伤。

附图说明：

图1是现有一款3D打印机的结构示意图；

图2是本实用新型非工作状态下内部结构示意图；

图3是本实用新型工作状态下内部结构示意图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。

见图2、3所示，本实用新型为一种具有安全防护装置的3D打印头，该打印头1内设置有供打印线材2进入的管道10，该管道10末端的喷口101位于打印头1底端的开口11处，于所述管道10下段设置有加热模块3，通过加热模块3 对进入管道10内的打印线材2加热熔融后由位于管道10末端的喷口101挤出，所述的打印头1内固定有一承载件4，所述的管道10穿过承载件4，一弹簧5设置于管道10与承载件4之间，通过弹簧5令管道10具有向上运动的趋势。

弹簧5具体的安装方式为：所述的管道10上固定有一挡板102，所述的承载件4上开设有一凹槽40，所述的管道10由凹槽40处穿过，所述的弹簧5位于该凹槽40内。所述的弹簧5位于挡板102与承载件4的凹槽40之间。

为了加工方便，所述加热模块3位于承载件4下方，并且加热模块3与管道 10固定。所述的加热模块3自上而下包括：散热单元31和加热单元32。散热单元31采用金属散热器，其是为了防止加热单元32的热量向上传导，令还打印线材2还未进入加热单元32就开始熔融。

另外，所述的管道10末端的靠近喷口101处形成有管径扩大部103，例如，管道10在加热单元32处管径通常为0.2毫米，但是在此管径扩大部103处，管道的管径增加到0.4毫米，喷口101的孔径变成0.1毫米。

使用本实用新型时，见图2所示，在未工作时，管道10在弹簧5的弹力作用下，通过推动挡板103保持向上运行的趋势。此时管道10完全位于打印头1 内部，其喷口101也位于打印头1底端开口11上方。

见图3所示，在打印工作时，在后续打印线材2的推动下，将管道10内的熔融的原料由喷口101挤出，同时打印线材2也将对管道10施加一个向下的推力，该推力将克服弹簧5的弹力，从而令整个管道10向下运行，令打印喷口101 可以由打印头1底端的开口11处伸出，进行正常的打印。在打印过程中，如果打印平面出现误差，导致其与喷口101之间的预留间隙不足，此时打印喷口101 受到阻力，该阻力将推动打印管道10向上运行，令喷口101具有向上回缩的功能，从而确保喷口101与打印平面之间不会形成过度摩擦，防止喷口101的损害。

另外，本实用新型管道10末端的靠近喷口处形成有管径扩大部103，原料在该管径扩大部103形成一个相对聚集的区域，当打印作业完成后，打印线材2 停止输送，施加在弹簧5上的推力消失，所以管道10在弹簧5作用下将产生一个回抽的动作，由于喷口101的孔径相对管径扩大部孔径103小，在回抽的同时，位于喷口101处残余的熔融原料将被拉断，从而确保在喷口101处不至于形成原料的残留，从而令喷口101不会被封堵，确保下一次打印的顺利，以及减少对喷口的损伤。

当然，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并非来限制本实用新型实施范围，凡依本实用新型申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。

Claims (5)

1.一种具有安全防护装置的3D打印头，该打印头(1)内设置有供打印线材(2)进入的管道(10)，该管道(10)末端的喷口(101)位于打印头(1)底端的开口(11)处，于所述管道(10)下段设置有加热模块(3)，通过加热模块(3)对进入管道(10)内的打印线材(2)加热熔融后由位于管道(10)末端的喷口(101)挤出，其特征在于：所述的打印头(1)内固定有一承载件(4)，所述的管道(10)穿过承载件(4)，一弹簧(5)设置于管道(10)与承载件(4)之间，通过弹簧(5)令管道(10)具有向上运动的趋势；

所述的管道(10)末端的靠近喷口(101)处形成有管径扩大部(103)。

2.根据权利要求1所述的一种具有安全防护装置的3D打印头，其特征在于：所述的管道(10)上固定有一挡板(102)，所述的弹簧(5)位于挡板(102)与承载件(4)之间。

3.根据权利要求1所述的一种具有安全防护装置的3D打印头，其特征在于：所述的承载件(4)上开设有一凹槽(40)，所述的管道(10)由凹槽(40)处穿过，所述的弹簧(5)位于该凹槽(40)内。

4.根据权利要求1所述的一种具有安全防护装置的3D打印头，其特征在于：所述加热模块(3)位于承载件(4)下方，并且加热模块(3)与管道(10)固定。

5.根据权利要求4所述的一种具有安全防护装置的3D打印头，其特征在于：所述的加热模块(3)自上而下包括：散热单元(31)和加热单元(32)。