CN214294468U - 用于增材制造装置的热传递模块和熔融沉积机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于增材制造装置的热传递模块和熔融沉积机构，其中，热传递模块包括导热块体，能够传导热量并促使经过其内的打印材料融化；冷却喉管，其与导热块体相连并能引导打印材料进入导热块体内；其中，导热块体和冷却喉管为一体式结构，且由不锈钢、钛合金或铍铜材料制成。本实用新型的一种用于增材制造装置的热传递模块和熔融沉积机构能够在保证冷却喉管具有较高寿命同时提高冷却喉管在其与导热块体的连接处的强度，由此降低冷却喉管在此处发生断裂的风险，并准许导热块体的体积变得更大以放宽对熔融沉积机构熔化打印材料的效率的限制。

Description

用于增材制造装置的热传递模块和熔融沉积机构

技术领域

本实用新型属于增材打印技术领域，具体涉及一种用于增材制造装置的热传递模块和熔融沉积机构。

背景技术

熔融沉积机构属于增材制造装置的核心组成之一，该熔融沉积机构主要包括散热器、一端嵌入与散热器的冷却喉管、通过螺纹结构冷却喉管的另一端相连的导热块体、嵌入在导热块体上的电加热元件及设在导热块体远离冷却喉管的一端上的喷嘴构件。在打印过程中，固态的打印材料先被推送机构推送到熔融沉积机构内并在进入到导热块体内时立即变为富有流动性的液态材料，然后由喷嘴构件将液态材料排出并执行打印操作。

现有技术为了降低打印材料对冷却喉管的腐蚀和磨损以保证其具有更高的使用寿命，被迫选用耐磨、抗腐的黄铜或铝合金制造的冷却喉管，但由于黄铜或铝合金的强度过低，导致冷却喉管在其与导热块体的连接处发生断裂的事故偶有发生，但由于该问题的发生频率很低，且冷却喉管的成本低，更换操作简单，导致其并没有得到重视。本申请发明人秉承着精益求精的精神在付出创造性劳动后发现，断裂发生概率会随着导热块体的体积变大而增加，并已经限制了熔融沉积机构熔化打印材料的效率。因此，亟需一种熔融沉积机构，该熔融沉积机构能够在保证冷却喉管具有较高寿命同时提高冷却喉管在其与导热块体的连接处的强度。

实用新型内容

为了解决上述全部或部分问题，本实用新型目的在于提供一种用于增材制造装置的热传递模块和熔融沉积机构，其能够在保证冷却喉管具有较高寿命同时提高冷却喉管在其与导热块体的连接处的强度，由此降低冷却喉管在此处发生断裂的风险，并准许导热块体的体积变得更大以放宽对熔融沉积机构熔化打印材料的效率的限制。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种用于增材制造装置的热传递模块，包括：导热块体，能够传导热量并促使经过其内的打印材料融化；冷却喉管，其与所述导热块体相连并能引导打印材料进入所述导热块体内；其中，所述导热块体和冷却喉管为一体式结构，且由不锈钢、钛合金或铍铜材料制成。

进一步地，所述冷却喉管包括管体部及形成在所述管体部上且与所述导热块体相连的凸缘部。

进一步地，所述不锈钢材料为316不锈钢材料。

进一步地，所述导热块体的长为20-28mm，宽为10-15mm，高为20-100mm，所述冷却喉管在所述凸缘部处的横截面面积为46-50mm²，所述冷却喉管的管体部的横截面面积为35-38mm²。

进一步地，所述热传递模块还包括形成在所述导热块体和冷却喉管内的且用于输送打印材料的输送流道，以及形成在所述导热块体内并与所述输送流道共轴的内螺纹孔，所述内螺纹孔用于连接所述增材制造装置的喷嘴构件并使所述喷嘴构件的挤出通道与所述热传递模块的输送流道匹配对接。

进一步地，在所述导热块体设有用于容纳所述增材制造装置的电加热元件的第一凹槽。

进一步地，在所述导热块体设有用于容纳所述增材制造装置的测温元件的第二凹槽。

进一步地，所述电加热元件为电热丝。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种熔融沉积机构，包括：根据本实用新型第一方面所提供的热传递模块；固定套设在所述热传递模块的冷却喉管上的散热器；嵌入在所述热传递模块的导热块体上的电加热元件；设在所述导热块体远离所述冷却喉管的一端上的喷嘴构件，其用于接收所述导热块体输送的打印材料并将其挤出。

进一步地，所述熔融沉积机构还包括嵌入在所述导热块体中的测温元件。

由上述技术方案可知，本实用新型的用于增材制造装置的热传递模块主要由导热块体和冷却喉管组成，其中导热块体和冷却喉管为一体式结构。由于不锈钢、钛合金或铍铜材料在耐磨、抗腐方面的性能与黄铜或铝合金相当，甚至略胜一筹，所以本实用新型所用的冷却喉管依旧具有像现有技术那样较高的使用寿命，同时由于不锈钢、钛合金和铍铜材料的强度均优于常用的黄铜和铝合金，所以采用这些制造材料的冷却喉管也将具有更高的强度，并能够降低该冷却喉管在其与导热块体的连接处发生断裂的风险，又由于一体式结构的导热块体和冷却喉管摒弃了在冷却喉管中导致应力集中现象的螺纹结构，所以可以进一步降低在冷却喉管与导热块体的连接处发生断裂的风险，通过这两种方式可以有效降低在冷却喉管与导热块体的连接处发生断裂的风险，并准许导热块体的体积变得更大以放宽对熔融沉积机构熔化打印材料的效率的限制，对于增材制造装置朝向更快、更好打印方向发展有着积极作用。此外，该热传递模块的结构简单，制造方便，使用安全可靠，不但具有较高的强度(不易断裂)及较好的耐磨性和耐腐性，而且兼具高效热传导的特性，保证了增材制造装置能更快速地打印。

附图说明

下面将结合附图来对本实用新型的优选实施例进行详细地描述。在图中：

图1为本实用新型实施例的用于增材制造装置的熔融沉积机构的示意图；

图2为本实用新型实施例的用于增材制造装置的热传递模块的结构示意图；

图3为图2所示的用于增材制造装置的热传递模块的剖视图。

在附图中，相同的构件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做进一步说明。

图1为本实用新型实施例的用于增材制造装置的熔融沉积机构的示意图。如图1所示，本实用新型实施例的用于增材制造装置的熔融沉积机构400主要包括热传递模块100、散热器200、电加热元件(未示出)和喷嘴构件300。其中，散热器200固定套设在热传递模块100的冷却喉管1上。电加热元件嵌入在热传递模块100的导热块体2上。喷嘴构件设在导热块体2远离冷却喉管1的一端上，其用于接收导热块体2输送的打印材料并将其挤出。电加热元件优选为电热丝、热敏电阻或电热膜。优选地，本实用新型实施例的熔融沉积机构400还包括嵌入在导热块体2中的测温元件，能够方便快捷地获取导热块体2的温度，便于操作者基于导热块体2的温度对电加热元件的温度进行控制。其中，测温元件优选为热电阻类测温传感器和热电偶类测温传感器。散热器优选但不限于翅片散热器。

为了把电加热元件和测温元件装入到热传递模块100的导热块体2上，在导热块体2上可设有第一凹槽21和第二凹槽22。其中，第一凹槽21用于容纳增材制造装置的电加热元件，第二凹槽22用于容纳增材制造装置的测温元件。通过这种方式，则准许人们随意地调整的电加热元件和测温元件的型号和类型。为了防止电加热元件和测温元件分别从导热块体2中意外脱出并造成不良后果，熔融沉积机构400还可包括能够拧入热传递模块100的导热块体2内并顶紧在电加热元件或测温元件的螺钉。

如图2和图3所示，热传递模块100主要包括导热块体2和冷却喉管1。其中，导热块体2能够传导热量并促使经过其内的打印材料融化。冷却喉管1与导热块体2相连并能引导打印材料进入导热块体2内。导热块体2内和冷却喉管1 为一体式结构，且优选为由不锈钢、钛合金或铍铜材料制成。由于不锈钢、钛合金或铍铜材料在耐磨、抗腐方面的性能与黄铜或铝合金相当，甚至略胜一筹，所以本实用新型实施例的热传递模块100的所用的冷却喉管1依旧具有像现有技术那样较高的使用寿命，同时由于不锈钢、钛合金和铍铜材料的强度均优于常用的黄铜和铝合金，所以采用这些制造材料的冷却喉管1也将具有更高的强度，并能够降低该冷却喉管1在其与导热块体2的连接处发生断裂的风险，又由于一体式结构的导热块体2和冷却喉管1摒弃了在冷却喉管1中导致出容易出现应力集中现象的螺纹结构，所以可以进一步降低在冷却喉管1与导热块体2的连接处发生断裂的风险，通过这两种方式可以有效降低在冷却喉管1与导热块体2的连接处发生断裂的风险，并准许导热块体2的体积变得更大以放宽对熔融沉积机构400 熔化打印材料的效率的限制等，对于增材制造装置朝向更快、更好打印方向发展有着积极作用。

在本实施例中，冷却喉管1包括管体部12及形成在管体部12上且与导热块体2相连的凸缘部11。凸缘部11可更进一步增大冷却喉管1与导热块体2相连处的连接强度，并可以更好地降低该冷却喉管1在其与导热块体2的连接处发生断裂的风险，进一步准许导热块体2的体积变得更大以放宽对熔融沉积机构400 熔化打印材料的效率的限制。

虽然不锈钢、钛合金和铍铜材料都是制造热传递模块100的较好材料，但316 不锈钢材却是性价比最高的理想材料。验证证明，由316不锈钢制造的热传递模块100除了具有寿命大、强度高和价格低的特点之外，还有助于降低打印材料在冷却喉管1在其与导热块体2的连接处发生堵塞的几率。通过大量实验验证得知，当导热块体2由316不锈钢材制成，导热块体2的长为20-28mm，宽为10-15mm，高为20-100mm，冷却喉管1在凸缘部11处的横截面面积为46-50mm²，且冷却喉管1的管体部12的横截面面积为35-38mm²时，热传递模块100能够在保证冷却喉管1具有较高寿命同时进一步提高冷却喉管1在其与导热块体2的连接处的强度，由此大幅度地降低冷却喉管1在此处发生断裂的风险。以上尺寸限制的热传递模块100适用于目前常见尺寸的线丝(即打印材料)，例如小于等于3mm 的打印材料。但需要注意的是，在未来需要更粗的打印材料时，也可以调整导热块体2和冷却喉管1的尺寸和形状，只要保证导热块体2内和冷却喉管1为一体式结构，且优选为由不锈钢、钛合金或铍铜材料制成，那么该热传递模块100便可在保证冷却喉管1具有较高寿命同时提高冷却喉管1在其与导热块体2的连接处的强度，由此降低冷却喉管1在此处发生断裂的风险，并准许导热块体2的体积变得更大以放宽对熔融沉积机构400熔化打印材料的效率的限制等。

在本实施例中，热传递模块100包括形成在导热块体2和冷却喉管1内的且用于输送打印材料的输送流道4，以及形成在导热块体2内并与输送流道4共轴的内螺纹孔41，内螺纹孔41用于连接增材制造装置的喷嘴构件300并使喷嘴构件300的挤出通道与热传递模块100的输送流道4匹配对接。本实例的热传递模块100未采用贯穿导热块体2的且与冷却喉管1一体成型的喷嘴构件，保证了打印材料能够在输送流道4中与导热块体2直接接触，避免了热量因通过其他介质间接传递而产生损耗，从而能够有效提升熔融沉积机构400熔化打印材料的效率。现有的喷嘴构件都是带有外螺纹的，该导热块体2的内螺纹孔41可直接安装现有的喷嘴构件，无另行设计。

综上所述，本实用新型实施例的一种用于增材制造装置的热传递模块100和熔融沉积机构400，能够在保证冷却喉管1具有较高寿命同时提高冷却喉管1在其与导热块体2的连接处的强度，由此降低冷却喉管1在此处发生断裂的风险，并准许导热块体2的体积变得更大以放宽对熔融沉积机构400熔化打印材料的效率的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种用于增材制造装置的热传递模块，其特征在于，其包括

导热块体，能够传导热量并促使经过其内的打印材料融化；

冷却喉管，其与所述导热块体相连并能引导打印材料进入所述导热块体内；

其中，所述导热块体和冷却喉管为一体式结构，且由不锈钢、钛合金或铍铜材料制成。

2.根据权利要求1所述的热传递模块，其特征在于，所述冷却喉管包括管体部及形成在所述管体部上且与所述导热块体相连的凸缘部。

3.根据权利要求2所述的热传递模块，其特征在于，所述不锈钢材料为316不锈钢材料。

4.根据权利要求3所述的热传递模块，其特征在于，所述导热块体的长为20-28mm，宽为10-15mm，高为20-100mm，所述冷却喉管在所述凸缘部处的横截面面积为46-50mm²，所述冷却喉管的管体部的横截面面积为35-38mm²。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的热传递模块，其特征在于，包括形成在所述导热块体和冷却喉管内的且用于输送打印材料的输送流道，以及形成在所述导热块体内并与所述输送流道共轴的内螺纹孔，所述内螺纹孔用于连接所述增材制造装置的喷嘴构件并使所述喷嘴构件的挤出通道与所述热传递模块的输送流道匹配对接。

6.根据权利要求1到4中任一项所述的热传递模块，其特征在于，在所述导热块体设有用于容纳所述增材制造装置的电加热元件的第一凹槽。

7.根据权利要求1到4中任一项所述的热传递模块，其特征在于，在所述导热块体设有用于容纳所述增材制造装置的测温元件的第二凹槽。

8.根据权利要求6所述的热传递模块，其特征在于，所述电加热元件为电热丝。

9.一种用于增材制造装置的熔融沉积机构，其特征在于，包括：

根据权利要求1到8中任一项所述的热传递模块；

固定套设在所述热传递模块的冷却喉管上的散热器；

嵌入在所述热传递模块的导热块体上的电加热元件；

设在所述导热块体远离所述冷却喉管的一端上的喷嘴构件，其用于接收所述导热块体输送的打印材料并将其挤出。

10.根据权利要求9所述的熔融沉积机构，其特征在于，还包括嵌入在所述导热块体中的测温元件。

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