CN211105632U - 一种熔融沉积型双喷头3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种熔融沉积型双喷头3D打印机。它包括机壳、两个喷头、两套送料挤出机构、两个驱动电机、两组摩擦轮、两个风扇、两套液压散热装置、两个加热模块；送料挤出机构包括送料管、加料口；每组两个摩擦轮分别安装于送料管两侧与送料管接触并夹紧；电机与主动摩擦轮连接；在摩擦轮下方设有液压散热装置；在液压散热装置下面设有加热模块，在加热模块下方连接有喷头。该双喷头3D打印机，将散热铝片改换成水冷散热装置后，在加热时避免了加热模块的热量通过铝片传导到送料机构，大大减少了传到送料机构的热量；在需散热时能快速冷却散热；由此在很大程度上减少了冷却风扇的启动频率，减小了风扇震动对打印精度产生的影响。

Description

一种熔融沉积型双喷头3D打印机

技术领域

本实用新型属于3D打印技术领域，涉及一种熔融沉积型双喷头3D打印机。

背景技术

3D打印技术实际上是一系列快速原型成型技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。3D打印技术中的FDM熔融层积成型技术(即熔融沉积型3D打印)，是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面；一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层，直至形成整个实体造型；其成型材料种类多，成型件强度高、精度较高，主要适用于成型小塑料件。

在熔融沉积型3D打印中，单喷头打印机打印时只能通过单个喷头吐出的材料层层堆积才能将产品呈现出来，单喷头打印出的产品色彩过于单一，致使产品单调，缺乏吸引力。有时候产品需要呈现出不同的颜色，而这是单喷头无法做到的。双喷头的出现就可大大改善这种情况。双喷头打印机可用两种颜色的材料打印产品，使产品呈现出多元化。双喷头打印机还可以根据产品形态，通过两个喷头的配合堆积出产品，加快了打印速度。双喷头打印机还可通过改变两个喷头的间隔，打印出两个相同的产品，大大增强了效率，用一台打印机做出了两台打印机的效果。

在3D打印中，打出的产品因其形状和复杂程度不同，加入的支撑件也不一样，单喷头打印出的支撑件去除时很容易破坏打印的产品，影响其美观和精度；另一方面，支撑件在单喷头打印机中是用与产品同种材料的线材打出来的，很多线材就这样浪费掉了，对用户来说很不划算。因此，需要用到两个喷头，一个喷头用来打印产品，另一个喷头用水溶性材料来打印支撑，这样打印出的产品去除支撑时更方便，对产品几乎没有损坏，能保证产品的美观和完整性。

但是，现有的双喷头打印装置存在以下缺陷：(1)现有喷头在加热模块上面采用散热铝片进行散热；加热模块与电加热装置连接；电加热装置包括电加热丝和加热电压，电加热装置的加热电压与PLC控制器的输出端连接；加热模块上设有温度传感器，加热模块通过该温度传感器与PLC控制器的输入端连接；当温度传感器检测到加热模块的温度超过设定值时，PLC控制器就会控制电加热装置降低加热电压，相应地减少加热模块的热量输出，并启动散热铝片进行散热；由于加热时加热模块的热量可通过铝片传导到送料机构，导致散热冷却风扇的散热负荷增大。由于双喷头使用了两个散热冷却风扇，所以双喷头的散热冷却风扇震动会比单喷头震动更大，导致打印精度受到影响。(2)因产品所需，喷头在打印过程中需要通过加热模块加热保持一定的温度(让丝料融化)，而喷头在一直加热的过程中会使材料融化，导致一个喷头在打印过程中，另一个喷头会将融化的其他颜色的材料滴在正在打印的产品上，影响其美观性。

在工业生产中，常常会用到液压散热装置即用液压冷却水来对待监测设备进行冷却散热；用于液压冷却的冷却水通常都是循环冷却水，来源于循环冷却水系统；循环冷却水系统的温度控制，通常都是在待监测设备上设置一个监测温度的温度传感器，该温度传感器与PLC控制器的输入端连接，循环冷却水系统的循环冷却水管上设有一个主循环泵，该主循环泵与PLC控制器的输出端连接，通过温度传感器监测到的温度数据来控制主循环泵的开启，即通入或关闭冷却水来控制待监测设备的温度。目前还没有人将这种工业生产中用的液压散热装置用到熔融沉积型3D打印机中。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种打印精度不受散热冷却风扇震动影响、喷头材料融化不会滴在正在打印的产品上的熔融沉积型双喷头3D打印机。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型一种熔融沉积型双喷头3D打印机，它包括机壳、两个喷头，还包括与两个喷头配套的两套送料挤出机构、两个驱动电机、两组摩擦轮、两个冷却风扇、两套液压散热装置、两个加热模块；送料挤出机构包括送料管、加料口；在机壳顶部设有两个加料口，两个加料口分别与两根送料管连接；送料管的主体位于机壳内，摩擦轮、驱动电机、冷却风扇也位于机壳内；每组摩擦轮有两个，其中一个为主动摩擦轮，另一个为辅助摩擦轮；两个摩擦轮分别安装在送料管两侧，与送料管接触，并将送料管夹紧；主动摩擦轮与驱动电机连接；辅助摩擦轮辅助主动摩擦轮，与主动摩擦轮一起将送料管夹紧送料；在摩擦轮下方的送料管外围设有液压散热装置；所述的液压散热装置包括多根水冷散热管(即循环冷却水管)；在液压散热装置下面的送料管外围设有加热模块，在加热模块下面的送料管最下方连接有喷头；所述的液压散热装置、所述的加热模块均与控制器(即PLC控制器)连接。

进一步地，所述的驱动电机为步进电机或伺服电机。

进一步地，所述的驱动电机、所述的冷却风扇均与控制器连接。

本实用新型的有益效果：

送料机构的热量来源不仅仅是自身产生的热量，还有很大一部分来源于加热机构通过热传导传到送料机构的热量，而本实用新型将散热铝片改换成水冷散热装置后，一方面，在加热时避免了加热模块的热量通过铝片传导到送料机构(送料管)，大大减少了通过热传导传到送料机构的热量；另一方面，在不需加热需散热时，也能快速进行冷却散热；由此在很大程度上减少了冷却风扇的启动频率，从而减小了冷却风扇震动对打印精度产生的影响。

本实用新型的熔融沉积型双喷头3D打印机，打印精度不受散热冷却风扇震动影响、喷头材料融化不会滴在正在打印的产品上；并且，打印速度快、工作效率高、打印出的产品色彩丰富。

附图说明

图1是本实用新型一种熔融沉积型双喷头3D打印机的结构示意图；

图2是本实用新型的熔融沉积型双喷头3D打印机中的一个喷头的剖面结构图。

图中：1-喷头，2-送料管，3-液压散热装置，4-冷却风扇，5-步进电机，6- 加热模块，7-加料口，8-摩擦轮，9-机壳。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例

如图1、图2所示，本实用新型一种熔融沉积型双喷头3D打印机，它包括机壳9、两个喷头(FDM喷头)，还包括与两个喷头对应的配套的两套送料机构(亦称挤出机构或送料挤出机构)、两个步进电机5、两组摩擦轮8、两个冷却风扇4、两套液压散热装置3(即液压油冷却装置)、两个加热模块6等部件；送料机构包括送料管2、加料口7；在机壳9顶部(顶面)设有两个加料口7，两个加料口7分别与两根送料管2 连接；送料管2的主体位于机壳9内，摩擦轮8、步进电机5、冷却风扇4也位于机壳9 内；每组摩擦轮8有两个，其中一个为主动摩擦轮，另一个为辅助摩擦轮；两个摩擦轮8分别安装在送料管2两侧，与送料管2接触，并将送料管2夹紧；主动摩擦轮与步进电机5连接；辅助摩擦轮辅助主动摩擦轮，与主动摩擦轮一起将送料管夹紧送料；在摩擦轮8下方的送料管2外围设有液压散热装置3；在液压散热装置3下面的送料管2 外围设有加热模块6，在加热模块6下面的送料管2最下方连接有喷头1。液压散热装置3包括多根水冷散热管(即多根冷却水管)。液压散热装置3、加热模块6均与控制器连接。步进电机5、冷却风扇4也均与控制器连接。

本实用新型的熔融沉积型双喷头3D打印机，主要具有打印材料的输送、加热、散热、温度检测等功能。其中，送料机构2将打印材料(热熔性的丝料或水溶性的支撑材料)输送至喷头1。步进电机5是送料机构的动力部件。加热模块6对打印材料进行温度加热、保温和温度检测。液压散热装置3用于挤出机构散热。冷却风扇4是当送料机构温度高于设定的阂值时，开启强制散热。本实用新型的熔融沉积型的双喷头3D打印机，在单喷头打印机的基础上增加了一个喷头，同时，增加了一套与喷头对应的送料机构(挤出机构)、散热装置、冷却风扇、步进电机、加热模块等部件。在运行时，可根据电脑设计的STL文件中样品图的颜色不同来对两个喷头分别进行控制出料，然后打印出产品。

本实用新型的工作原理如下：

将两种不同颜色的丝料(或将丝料、水溶性支撑材料两种不同原料)分别从机壳最上面的两个加料口7加进去，分别进入两根送料管2，通过步进电机5带动摩擦轮 8(步进电机5驱动主动摩擦轮转动，主动摩擦轮转动给送料管及其内的丝料一个摩擦力，送料管及其内的丝料又给辅助摩擦轮一个摩擦力，带动辅助摩擦轮转动)，将后面整个丝料(或水溶性支撑材料)源源不断地输送到加热模块6处，通过加热模块6将丝料融化后通过喷头1喷出(水溶性支撑材料不用加热)。当加热模块6中的温度超过设定值时，控制器就会相应地减少加热模块6的热量输出，并启动液压散热装置3进行散热。当其中一个喷头在打印，而另外一个喷头不需要加热融化丝料，而需要保持一定的温度不让丝料融化时，此时就可以通过液压散热装置3对该喷头进行快速散热，由此可避免一个喷头在打印过程中另一个喷头将融化的其他颜色的材料滴在正在打印的产品上，不会影响产品的美观性。

本实用新型中，在两个喷头上方的加热模块上面，使用液压散热装置代替原来的散热铝片散热后，一方面，在加热时可避免加热模块的热量通过铝片传导到送料机构(送料管)，使加热模块通过热传导传到送料机构的热量减少；另一方面，在不需加热需散热时，也能快速进行冷却散热；由此使冷却风扇启动的频率减少，喷头机构的震动就会减小，打印精度就会提高，而且对工作环境造成的噪声污染也可以降到最低。

本实用新型中，通过设置两个喷头，以及与两个喷头配套的两套送料挤出机构(两个加料口、两根送料管)、两个步进电机、两组摩擦轮、两个冷却风扇、两套液压水冷散热装置、两个加热模块，可打印出精度更高更美观的产品。

Claims (3)

1.一种熔融沉积型双喷头3D打印机，其特征在于，它包括机壳、两个喷头，还包括与两个喷头配套的两套送料挤出机构、两个驱动电机、两组摩擦轮、两个冷却风扇、两套液压散热装置、两个加热模块；送料挤出机构包括送料管、加料口；在机壳顶部设有两个加料口，两个加料口分别与两根送料管连接；送料管的主体位于机壳内，摩擦轮、驱动电机、冷却风扇也位于机壳内；每组摩擦轮有两个，其中一个为主动摩擦轮，另一个为辅助摩擦轮；两个摩擦轮分别安装在送料管两侧，与送料管接触，并将送料管夹紧；主动摩擦轮与驱动电机连接；辅助摩擦轮与主动摩擦轮一起将送料管夹紧送料；在摩擦轮下方的送料管外围设有液压散热装置；所述的液压散热装置包括多根水冷散热管即循环冷却水管；在液压散热装置下面的送料管外围设有加热模块，在加热模块下面的送料管最下方连接有喷头；所述的液压散热装置、所述的加热模块均与控制器连接。

2.如权利要求1所述的熔融沉积型双喷头3D打印机，其特征在于，所述的驱动电机为步进电机或伺服电机。

3.如权利要求1或2所述的熔融沉积型双喷头3D打印机，其特征在于，所述的驱动电机、所述的冷却风扇均与控制器连接。

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