CN209051030U - 一种低强度材料的3d打印头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及3D打印头领域，尤其涉及一种低强度材料的3D打印头，包括料斗，所述料斗上端设置进料口，所述料斗侧面贴有加热片，所述料斗的下出口与齿轮泵的进料通道连接，所述进料通道下端连接挤出头，挤出头下端连接挤出口，所述齿轮泵一侧安装步进电机，所述齿轮泵侧面贴有加热片，所述齿轮泵一侧安装冷却风扇，冷却风扇出风口上设置导风罩，导风罩上冷却风喷口对准挤出口。本实用新型通过设计一种可打印低强度材料的3D打印头，解决了欲打印的材料不能抽成在常温时有相当强度的细丝，则不能用熔融沉积造型FDM类的3D打印机打印三维实体的难题。

Description

一种低强度材料的3D打印头

技术领域

本实用新型涉及3D打印头领域，尤其涉及一种低强度材料的3D打印头。

背景技术

现在的熔融沉积造型FDM类的3D打印机，比起激光烧融法、光固化树脂法、粉末胶接法等其它类3D打印机来，速度要快得多，价格也便宜的多，因此世界上数量最多。但它只能使用ABS、PLA等热塑性塑料。这些材料的特点是：1.在一定的中高温度，比如一两百摄氏度时能熔融，成高粘度半液态，在压力下可从细的喷头中被连续挤出，抽成细丝。2.细丝在常温下有非常好的强度和韧性，可以盘成卷。

打印时用一对搓丝轮把细丝压入热的打印头熔融，变成液态。在后续细丝的推挤下从喷嘴挤出并冷却，按计算机安排堆砌成一定的3D图形。

如果欲打印的材料不能抽成在常温时有相当强度的细丝，则不能用这种方法打印3维实体，比如陶瓷浆料、石蜡等。再一点，ABS、PLA等塑料常温下表面处理困难，不易修饰。

目前现有技术中没有可以用在常温时因强度低，不能抽成细丝状材料的 FDM原理的3D打印机。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低强度材料的3D打印头，以解决上述技术问题。

本实用新型为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：

一种低强度材料的3D打印头，包括料斗，所述料斗上端设置进料口，所述料斗侧面贴有加热片，所述料斗的下出口与齿轮泵的进料通道连接，所述进料通道内对称设置两个互相咬合的增压齿轮，所述进料通道下端连接挤出头，挤出头下端连接挤出口；所述齿轮泵一侧安装步进电机，步进电机驱动轴与齿轮泵驱动轴连接，所述齿轮泵侧面贴有加热片，所述齿轮泵一侧安装冷却风扇，冷却风扇出风口上设置导风罩，导风罩上冷却风喷口对准挤出口；所述齿轮泵上安装安装板，安装板固定在打印机的打印架上，所述料斗和齿轮泵侧面贴有温度传感器，温度传感器的信号线连接在打印机控制器上，加热片、冷却风扇和步进电机的供电线连接在打印机控制器上。

优选的，所述齿轮泵外壳为矩形铝合金材质。

优选的，所述挤出头为铜制圆柱形。

优选的，所述挤出口为锥形。

优选的，所述冷却风扇为超小型直流离心风扇。

本实用新型的有益效果是：

1.可以使用一定稠度的陶瓷浆料，直接打出复杂形状的艺术品，然后用传统工艺加以修饰，阴干后烧制成陶瓷工艺品。

2.可以使用雕塑用蜡或浇注用蜡的碎料或粉料，控制好打印头温度，然后直接打出复杂形状的艺术品或浇注用蜡模，很容易加以修饰，直接上市销售或再精密铸造成金属制品。

3.半导体加热陶瓷片各表面都是天然不导电的，避免了传统电热丝加绝缘后体积大分量重的缺点。

4.用这样工艺路线加工出来的产品，比车铣刨磨等传统工艺制造的产品要快和便宜。

附图说明

图1为本实用新型的齿轮泵结构示意图；

图2为本实用新型的主视结构示意图；

图3为本实用新型的左视结构示意图；

附图标记：1-进料通道；2-外壳；3-步进电机；4-增压齿轮；5-安装板； 6-挤出头；7-挤出口；8-加热片；9-进料口；10-料斗；11-温度传感器；12- 齿轮泵；13-冷却风扇；14-导风罩；15-冷却风喷口。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本实用新型，但下述实施例仅仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

下面结合附图描述本实用新型的具体实施例。

如图1-3所示，料斗10为自制件，用厚铝板制成，以便于热传导。俯视图为矩形，侧视图为梯形。它的上方完全开启，作为添加打印材料的进料口9。料斗10的两个侧面贴有加热片8，下方装有设计定制的超小型齿轮泵12。料斗10的下出口与齿轮泵12的进料通道1无泄漏连接。进料通道1内对称设置两个互相咬合的增压齿轮4，齿轮泵12外壳2为矩形铝合金制件，它的下方装有铜质圆柱形的挤出头6，它的下端是锥形的挤出口7，半液态的打印材料从这里被挤出。齿轮泵12下出口与挤出口7内部相通。齿轮泵12的一侧装有定制的步进电机3，它们的驱动轴直接连接。齿轮泵12的两侧也贴有加热片8。齿轮泵 12一侧安装冷却风扇13，冷却风扇13系采购超小型直流离心风扇，设计制作一塑料的弯曲导风罩14，连接在风扇13的出口上，以便导风罩14的冷却风喷口15吹出的冷却风精确吹到刚挤出的熔融态石蜡上，迅速冷却成型。整个打印头通过安装板5固定到打印机的可作3维运动的打印架上。

料斗10和齿轮泵12的侧面都贴有温度传感器11。它们的信号线及加热片 8、冷却风扇13、步进电机3的供电线连接到打印机的控制器上。

工作原理：

浆状原料送进料斗10后在重力作用下进入齿轮泵12，在步进电机3驱动下被增压齿轮从挤出口7挤出。

如果原料需加热才能有较好的流动性，比如浇注用蜡或雕塑用蜡。那么就还须在料斗10和齿轮泵12的外面装上加热片8和温度传感器11及相应电路，把料斗10内和齿轮泵12内的原料维持在一个恒定的温度。为此，料斗10、外壳2必须用铝制作。

用半导体加热片贴在料斗10和齿轮泵12的外面作加热片8，用热敏电阻作温度传感器11。为此，料斗10、齿轮泵12泵体须制成矩形以便于固定片状的加热片8和温度传感器11。在贴装时必须在结合面涂上导热良好的硅脂。

使用时，首先，根据所用打印原料的要求，把温控系统设定成某个恒定的温度，比如使用某种石蜡，其熔点是81℃，于是把温控点设成82℃，开始预热。加热电流采用定压脉宽控制方式，可把温度精确控制在设定温度上，变化可不超过±0.5℃。

到了预定温度82℃，打印机根据控制电脑的命令使打印头运动，期间步进电机3转速也根据电脑的命令以某几种速度转动，使得半液态打印料从挤出口7挤出，按一定的形状和厚度层层堆砌在打印平台上，直至打印结束。

考虑到打印头连打印料的运动惯量不宜太大，所以料斗10体积不宜很大。在打印时要注意及时向料斗10中补充打印原料。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种低强度材料的3D打印头，包括料斗(10)，其特征在于：

所述料斗(10)上端设置进料口(9)，所述料斗(10)侧面贴有加热片(8)，所述料斗(10)的下出口与齿轮泵(12)的进料通道(1)连接，所述进料通道(1)内对称设置两个互相咬合的增压齿轮(4)，所述进料通道(1)下端连接挤出头(6)，挤出头(6)下端连接挤出口(7)；

所述齿轮泵(12)一侧安装步进电机(3)，步进电机(3)驱动轴与齿轮泵(12)驱动轴连接，所述齿轮泵(12)侧面贴有加热片(8)，所述齿轮泵(12)一侧安装冷却风扇(13)，冷却风扇(13)出风口上设置导风罩(14)，导风罩(14)上冷却风喷口(15)对准挤出口(7)；

所述齿轮泵(12)上安装安装板(5)，安装板(5)固定在打印机的打印架上，所述料斗(10)和齿轮泵(12)侧面贴有温度传感器(11)，温度传感器(11)的信号线连接在打印机控制器上，加热片(8)、冷却风扇(13)和步进电机(3)的供电线连接在打印机控制器上。

2.根据权利要求1所述的一种低强度材料的3D打印头，其特征在于：所述齿轮泵(12)外壳(2)为矩形铝合金材质。

3.根据权利要求1所述的一种低强度材料的3D打印头，其特征在于：所述挤出头(6)为铜制圆柱形。

4.根据权利要求1所述的一种低强度材料的3D打印头，其特征在于：所述挤出口(7)为锥形。

5.根据权利要求1所述的一种低强度材料的3D打印头，其特征在于：所述冷却风扇(13)为超小型直流离心风扇。