CN209320302U - 3d打印机及其挤出成型嘴装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种3D打印机及其挤出成型嘴装置，涉及3D打印机领域。所述3D打印机通过熔融沉积成型法将热熔材料形成为设定形状，包括：挤料机构，包括有两个相邻设置的轮状件，以对所述热熔材料挤压；加热机构用于对经所述挤料机构挤压后的所述热熔材料加热；多个散热孔形成于所述挤料机构与所述加热机构之间的所述壳体的内壁处，所述散热孔相对水平方向朝下倾斜设置，以对进入所述加热机构前的所述热熔材料散热。利用散热孔相对水平方向朝下倾斜设置，能实现在散热时先为壳体下侧的热熔材料散热，使得加热机构处的热熔材料的热量不易出现向上传递的现象；防止热熔材料出现热熔现象，从根本上避免打印出的模型形状出现偏差或者质量差的问题。

Description

3D打印机及其挤出成型嘴装置

技术领域

本实用新型涉及3D打印机，特别是涉及熔融沉积成型式3D打印机的挤出成型嘴装置。

背景技术

3D打印机(3D Printers)简称(3DP)是一位名为恩里科·迪尼(Enrico Dini)的发明家设计的一种神奇的打印机，不仅可以打印一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品的形状。因此3D打印机被广泛应用于各个领域，例如，在现代医学中使用3D打印机打印器官模型。

熔融沉积成型法(FDM,Fused Deposition Modeling)，这种工艺是通过将丝状材料如热塑性塑料、蜡或金属的熔丝从加热的喷嘴挤出，按照零件每一层的预定轨迹，以固定的速率进行熔体沉积，是3D打印方法中较为常见的成型方法，这也使得熔融沉积成型式3D打印机被广泛应用。

但是，现有的熔融沉积成型式3D打印机在使用过程中存在着打印的模型形状与设定形状存在偏差，甚至是严重偏差，导致模型的质量差。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是要提供一种3D打印机及其挤出成型嘴装置，以解决前述的熔融沉积成型式3D打印机打印出的模型形状与设定形状存在偏差的问题。

本实用新型的另一个目的是尽可能提高熔融沉积成型式3D打印机的挤出成型嘴装置内的散热性。

本实用新型的再一个目的是尽可能提高熔融沉积成型式3D打印机的挤出成型嘴装置的热熔材料的挤出成型速度。

特别地，本实用新型一方面提供了一种用于3D打印机的挤出成型嘴装置，所述3D打印机通过熔融沉积成型法将热熔材料形成为设定形状，包括：

挤料机构，包括有两个相邻设置的轮状件，通过使所述热熔材料流经转动的所述两个轮状件之间，以对所述热熔材料挤压；

加热机构，设置于所述挤料机构下方，所述加热机构用于对经所述挤料机构挤压后的所述热熔材料加热，所述加热机构下方形成为所述挤出成型嘴装置的出口；

壳体，所述挤料机构与所述加热机构包裹于所述壳体内；以及

多个散热孔，形成于所述挤料机构与所述加热机构之间的所述壳体的内壁处，所述散热孔相对水平方向朝下倾斜设置，以对进入所述加热机构前的所述热熔材料散热。

进一步地，所述散热孔为通孔，

所述挤出成型嘴装置还包括有散热风扇，所述散热风扇朝向多个所述散热孔吹射。

进一步地，所述散热风扇安装于所述壳体的一侧，并且，所述散热风扇为涡轮式散热风扇。

进一步地，所述散热孔内安装有螺旋状散热管，所述螺旋状散热管使所述壳体内外连通。

进一步地，每个所述散热孔朝向所述挤出成型嘴装置的出口设置，并且所述散热孔的轴向与水平面呈20°至45°夹角。

进一步地，所述挤出成型嘴装置还包括：

集热板，形成为具有凸出部及对应凹陷部的球面状，所述集热板的板面开设有多个通孔；以及

多个散热翅片，将所述集热板与所述壳体的内壁连接；

其中，多个所述散热孔集中于所述壳体内壁的指定区域内，所述集热板的凹陷部面向所述指定区域设置，多个所述散热翅片固定于所述指定区域处。

进一步地，所述壳体内的底部形成为第一锥体状腔体，所述第一锥体状腔体的大端与所述加热机构连通，所述第一锥体状腔体的小端形成为所述挤出成型嘴装置的出口并与所述第一锥体状腔体的大端贯通。

进一步地，所述加热机构包括：

加热管，安装于所述壳体内底部的侧壁处；以及

PTC加热片，与所述加热管相对设置并安装于所述壳体内底部的侧壁处；

其中，经所述挤料机构挤压后的所述热熔材料从所述加热管和所述PTC加热片之间流向所述挤出成型嘴装置的出口。

进一步地，所述壳体的顶部为所述挤出成型嘴装置的入口，所述壳体的顶部形成为第二锥体状腔体，所述第二锥体状腔体的大端形成为所述挤出成型嘴装置的入口，所述第二锥体状腔体的小端与所述挤料机构连通，所述第二锥体状腔体的小端与所述第二锥体状腔体的大端贯通；

所述挤料机构的两个所述轮状件中的一个为齿轮，两个所述轮状件中的另一个为滚轮，两个所述轮状件的轴线均水平设置；

两个所述轮状件中的一个与驱动电机传动连接，两个所述轮状件中的另一个的外侧壁围绕其轴线开设有环状凹槽。

本实用新型另一方面还提供了一种3D打印机，包括：

三轴移动机构和支撑平台，所述三轴移动机构安装于所述支撑平台上方；

所述的用于3D打印机的挤出成型嘴装置安装于所述三轴移动机构处。

本实用新型的发明人发现，造成前述的熔融沉积成型式3D打印机打印出的模型形状与设定形状存在偏差的问题，是由于挤出成型嘴装置在进行挤出时，加热管(也就是加热机构)上端的热熔材料由于散热不及时，导致热熔材料出现热熔的现象，才造成打印出的模型形状出现偏差或者质量差的问题。

为此，本实用新型通过在挤料机构与加热机构之间的壳体侧壁开设多个散热孔实现对进入加热机构前的热熔材料散热，更准确的说，利用散热孔相对水平方向朝下倾斜设置，能实现在散热时先为壳体下侧的热熔材料散热，使得加热机构处的热熔材料的热量不易出现向上传递的现象；从而降低加热机构入口处，也就是加热管上端的热熔材料温度，使其尽可能及时的散热，从而防止热熔材料出现热熔现象，从根本上避免打印出的模型形状出现偏差或者质量差的问题。

进一步地，通过散热风扇朝向多个散热孔吹射，以提高临近加热机构处的壳体内的气流流通，从而进一步提高散热效果；并且，通过将螺旋状散热管置于散热孔中，采用螺旋状散热管实现进一步提高壳体内的散热性；通过集热板的球面及多个通孔来收集加热机构上端的热量，然后通过多个散热翅片将热量传递至散热孔处，并利用散热孔集中于指定区域处的特点，使散热翅片传递来的热量迅速扩散出壳体外。

进一步地，利用热熔材料从第一锥体状腔体的大端流动到其小端过程中第一锥体状腔体的过流面积逐渐缩小的特点，使得热熔材料的流速持续增加，从而实现热熔材料的快速挤出成型，提高了挤出成型嘴装置的热熔材料的挤出成型速度；在此基础上，PTC加热片与加热管相对设置并安装于壳体内底部的侧壁处；经挤料机构挤压后的热熔材料从加热管和PTC加热片之间流向挤出成型嘴装置的出口的过程，热熔材料同时被两个加热单元同时加热，从而大幅度提高了加热效率，从而实现热熔材料的快速挤出。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

图1是本实用新型的所述3D打印机的示意性主视图；

图2是所述挤出成型嘴装置的示意性剖视主视图；

图3是所述集热板和多个散热翅片的示意性剖视主视图；

图4是所述两个轮状件中的另一个的示意性主视图。

具体实施方式

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。图1是本实用新型的所述3D打印机的示意性主视图；图2是所述挤出成型嘴装置的示意性剖视主视图；图3是所述集热板和多个散热翅片的示意性剖视主视图；图4是所述两个轮状件中的另一个的示意性主视图。

参见图1及图2，本实施例提供了一种用于3D打印机的挤出成型嘴装置1000，3D打印机通过熔融沉积成型法将热熔材料形成为设定形状，挤出成型嘴装置1000包括：挤料机构100、加热机构200、壳体300以及多个散热孔400。挤料机构100包括有两个相邻设置的轮状件，通过使热熔材料流经转动的两个轮状件之间，以对热熔材料挤压。加热机构200设置于挤料机构100下方，加热机构200用于对经挤料机构100挤压后的热熔材料加热，加热机构200下方形成为挤出成型嘴装置1000的出口301；挤料机构100与加热机构200包裹于壳体300内；多个散热孔400形成于挤料机构100与加热机构200之间的壳体300的内壁处，散热孔400相对水平方向朝下倾斜设置，以对进入加热机构200前的热熔材料散热。

本实用新型的发明人发现，造成前述的熔融沉积成型式3D打印机打印出的模型形状与设定形状存在偏差的问题，是由于挤出成型嘴装置1000在进行挤出时，加热管201(也就是加热机构200)上端的热熔材料由于散热不及时，导致热熔材料出现热熔的现象，才造成打印出的模型形状出现偏差或者质量差的问题。

为此，本实用新型通过在挤料机构100与加热机构200之间的壳体300侧壁开设多个散热孔400实现对进入加热机构200前的热熔材料散热，更准确的说，利用散热孔400相对水平方向朝下倾斜设置，实现在散热时先为壳体300下侧的热熔材料散热，使得加热机构200处的热熔材料的热量不易出现实现向上传递的现象；从而降低加热机构200入口处，也就是加热管201上端的热熔材料温度，使其尽可能及时的散热，从而防止热熔材料出现热熔现象，从根本上避免打印出的模型形状出现偏差或者质量差的问题。

需要说明的是，热熔材料为熔融沉积成型式3D打印中通过将丝状材料如热塑性塑料、蜡或金属的熔丝从加热的喷嘴挤出，按照零件每一层的预定轨迹，以固定的速率进行熔体沉积；所以热熔材料属于本领域公知常识。

参见图2，进一步地，散热孔400为通孔状，挤出成型嘴装置1000还包括有散热风扇500，散热风扇500朝向多个散热孔400吹射。

通过散热风扇500朝向多个散热孔400吹射，以提高临近加热机构200处的壳体300内的气流流通，从而进一步提高散热效果。

参见图2，进一步地，散热风扇500安装于壳体300的一侧，并且，散热风扇500为涡轮式散热风扇。

涡轮式散热风扇吹射出的风具有方向性强的特点，也就是说，涡轮式散热风扇吹出的风能够沿着设定方向吹射很远，因此选择好设定方向后仅仅设置一个散热风扇500便可以实现增强壳体300侧壁不同位置处的散热孔400气流流动性。因此，相对于使用多个散热风扇500，实现了增强散热效果的同时，又实现了尽可能保持挤出成型嘴装置1000原有重量和体积的效果。

参见图2，进一步地，散热孔400内安装有螺旋状散热管401，螺旋状散热管401使壳体300内外连通。

通过将螺旋状散热管401置于散热孔400中，采用螺旋状散热管401实现进一步提高壳体300内的散热性。

参见图2，进一步地，每个散热孔400朝向挤出成型嘴装置1000的出口301设置，并且散热孔400的轴向与水平面呈20°至45°的夹角α，实现进一步提高壳体300内的散热性。

参见图3，进一步地，挤出成型嘴装置1000还包括：集热板601和多个散热翅片602。集热板601形成为球面状，或者说集热板601的板面形成为球面状，集热板601的板面开设有多个通孔603；多个散热翅片602将集热板601与壳体300的内壁连接；其中，多个散热孔400集中于壳体300内壁的指定区域内，集热板601的凹陷部面向指定区域设置，多个散热翅片602固定于指定区域处。

如此设置，通过集热板601的球面及多个通孔603来收集加热机构200上端的热量，然后通过多个散热翅片602将热量传递至散热孔400处，并利用散热孔400集中于指定区域处的特点，使散热翅片602传递来的热量迅速扩散出壳体300外。

参见图2，进一步地，壳体300内的底部形成为第一锥体状腔体302，第一锥体状腔体的大端与加热机构200连通，第一锥体状腔体的小端形成为挤出成型嘴装置1000的出口301并与第一锥体状腔体302的大端贯通。

利用热熔材料从第一锥体状腔体302的大端流动到其小端过程中第一锥体状腔体302的过流面积逐渐缩小的特点，使得热熔材料的流速持续增加，从而实现热熔材料的快速挤出成型，提高了挤出成型嘴装置1000的热熔材料的挤出成型速度。

参见图2，进一步地，加热机构200包括：加热管201以及PTC加热片202；加热管201安装于壳体300内底部的侧壁处；PTC加热片202与加热管201相对设置并安装于壳体300内底部的侧壁处；其中，经挤料机构100挤压后的热熔材料从加热管201和PTC加热片202之间流向挤出成型嘴装置1000的出口301。

PTC加热片202的原理是热敏电阻加电后自热升温，使阻值进入跃变区，恒温加热PTC热敏电阻，表面温度将保持。该温度只与PTC热敏电阻的温度和外加的电压有关，而与环境温度是基本无关的。

在此基础上，PTC加热片202与加热管201相对设置并安装于壳体300内底部的侧壁处；经挤料机构100挤压后的热熔材料从加热管201和PTC加热片202之间流向挤出成型嘴装置1000的出口301的过程，热熔材料同时被两个加热单元同时加热，从而大幅度提高了加热效率，从而实现热熔材料的快速挤出。

其中，PTC是Positive Temperature Coefficient的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料。

参见图2，进一步地，壳体300的顶部为挤出成型嘴装置1000的入口303，壳体300的顶部形成为第二锥体状腔体304，第二锥体状腔体304的大端形成为挤出成型嘴装置1000的入口303，第二锥体状腔体304的小端与挤料机构100连通，第二锥体状腔体304的小端与第二锥体状腔体304的大端贯通；挤料机构100的两个轮状件中的一个101为齿轮，两个轮状件中的另一个102为滚轮，两个轮状件的轴线均水平设置；两个轮状件中的一个101与驱动电机传动连接，参见图4，两个轮状件中的另一个102的外侧壁围绕其轴线开设有环状凹槽1021。

通过第二锥体状腔体304的设置以及齿轮与滚轮的环状凹槽1021配合，实现热熔材料快速进入挤出成型嘴装置1000内。

位于加热机构100处的壳体300形成有箱体103，加热机构100的两个轮状件安装于箱体103内。

另外，本实用新型还提供了一种3D打印机，参见图1，包括三轴移动机构701和支撑平台702。当然，3D打印机还包括有控制装置，但这对于本领域技术人员来说是显然的，在此不再绕述。三轴移动机构701安装于支撑平台702上方；三轴移动机构701外包裹有外壳703，前述挤出成型嘴装置1000安装于三轴移动机构701处。该3D打印机实现的效果同前述挤出成型嘴装置1000相同，在此不再绕述。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种用于3D打印机的挤出成型嘴装置，所述3D打印机通过熔融沉积成型法将热熔材料形成为设定形状，其特征在于，包括：

挤料机构，包括有两个相邻设置的轮状件，通过使所述热熔材料流经转动的所述两个轮状件之间，以对所述热熔材料挤压；

加热机构，设置于所述挤料机构下方，所述加热机构用于对经所述挤料机构挤压后的所述热熔材料加热，所述加热机构下方形成为所述挤出成型嘴装置的出口；

壳体，所述挤料机构与所述加热机构包裹于所述壳体内；以及

多个散热孔，形成于所述挤料机构与所述加热机构之间的所述壳体的内壁处，所述散热孔相对水平方向朝下倾斜设置，以对进入所述加热机构前的所述热熔材料散热。

2.根据权利要求1所述的用于3D打印机的挤出成型嘴装置，其特征在于，

所述散热孔为通孔，

所述挤出成型嘴装置还包括有散热风扇，所述散热风扇朝向多个所述散热孔吹射。

3.根据权利要求2所述的用于3D打印机的挤出成型嘴装置，其特征在于，所述散热风扇安装于所述壳体的一侧，并且，所述散热风扇为涡轮式散热风扇。

4.根据权利要求1所述的用于3D打印机的挤出成型嘴装置，其特征在于，所述散热孔内安装有螺旋状散热管，所述螺旋状散热管使所述壳体内外连通。

5.根据权利要求1所述的用于3D打印机的挤出成型嘴装置，其特征在于，每个所述散热孔朝向所述挤出成型嘴装置的出口设置，并且所述散热孔的轴向与水平面呈20°至45°夹角。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的用于3D打印机的挤出成型嘴装置，其特征在于，所述挤出成型嘴装置还包括：

集热板，形成为具有凸出部及对应凹陷部的球面状，所述集热板的板面开设有多个通孔；以及

多个散热翅片，将所述集热板与所述壳体的内壁连接；

其中，多个所述散热孔集中于所述壳体内壁的指定区域内，所述集热板的凹陷部面向所述指定区域设置，多个所述散热翅片固定于所述指定区域处。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的用于3D打印机的挤出成型嘴装置，其特征在于，所述壳体内的底部形成为第一锥体状腔体，所述第一锥体状腔体的大端与所述加热机构连通，所述第一锥体状腔体的小端形成为所述挤出成型嘴装置的出口并与所述第一锥体状腔体的大端贯通。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的用于3D打印机的挤出成型嘴装置，其特征在于，

所述加热机构包括：

加热管，安装于所述壳体内底部的侧壁处；以及

PTC加热片，与所述加热管相对设置并安装于所述壳体内底部的侧壁处；

其中，经所述挤料机构挤压后的所述热熔材料从所述加热管和所述PTC加热片之间流向所述挤出成型嘴装置的出口。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的用于3D打印机的挤出成型嘴装置，其特征在于，

所述壳体的顶部为所述挤出成型嘴装置的入口，所述壳体的顶部形成为第二锥体状腔体，所述第二锥体状腔体的大端形成为所述挤出成型嘴装置的入口，所述第二锥体状腔体的小端与所述挤料机构连通，所述第二锥体状腔体的小端与所述第二锥体状腔体的大端贯通；

所述挤料机构的两个所述轮状件中的一个为齿轮，两个所述轮状件中的另一个为滚轮，两个所述轮状件的轴线均水平设置；

两个所述轮状件中的一个与驱动电机传动连接，两个所述轮状件中的另一个的外侧壁围绕其轴线开设有环状凹槽。

10.一种3D打印机，其特征在于，包括：

三轴移动机构和支撑平台，所述三轴移动机构安装于所述支撑平台上方；

权利要求1-9中任一项所述的用于3D打印机的挤出成型嘴装置安装于所述三轴移动机构处。