CN215512294U - 3d打印头及3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种3D打印头及包括该3D打印头的3D打印机。3D打印头包括旋转驱动件、挤出件、喷嘴和固化灯；挤出件包括输送管和穿设于输送管的转动杆；输送管和转动杆之间具有挤出间隙；旋转驱动件用于驱动转动杆在输送管内转动，以将物料从挤出间隙挤出；输送管内挤出的物料经过喷嘴流出到打印平台；固化灯设置于喷嘴的上方，固化灯用于对打印平台上的物料进行照射并固化。由于固化成型过程是瞬间完成的，因此不存在冷却过程中产生的应力释放导致模型形变的问题，也就无需打印支撑位，进而就不存在人工去掉支撑导致打印模型损坏的可能；并且由于无需打印支撑，从而能够缩短打印时间，进一步提高打印效率，且能够节省人工去掉支撑的成本。

Description

3D打印头及3D打印机

技术领域

本实用新型涉及快速成型技术领域，特别是涉及一种3D打印头及3D打印机。

背景技术

3D打印技术是快速成型技术的一种，又称增材制造，是一种以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

现有的3D打印技术是通过加热块将耗材熔融后，通过喷头挤出，然后冷却成型。冷却过程中存在应力释放使得打印出的模型易产生形变，因而还需要打印支撑，以对打印模型进行固定。打印完成后，需要人工将支撑去掉，增加了人工成本的同时，还容易对打印模型造成损坏，影响打印质量，而且降低了打印效率。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有的3D打印头存在打印效率较低的问题，提供一种解决上述问题的3D打印头。

一种3D打印头，包括：

旋转驱动件；

挤出件；所述挤出件包括输送管和穿设于所述输送管的转动杆；所述输送管和所述转动杆之间具有挤出间隙，所述转动杆连接于所述旋转驱动件；所述旋转驱动件用于驱动所述转动杆在所述输送管内转动，以将物料从所述挤出间隙挤出；

喷嘴；所述喷嘴与所述输送管连通；所述输送管内挤出的物料经过所述喷嘴流出到打印平台；

固化灯；所述固化灯设置于所述喷嘴的上方，所述固化灯用于对打印平台上的所述物料进行照射并固化。

在其中一个实施例中，所述固化灯包括多个灯珠；多个所述灯珠位于所述喷嘴的外周侧，并沿所述喷嘴的周向间隔均布。

在其中一个实施例中，所述3D打印头还包括罩设于所述喷嘴的周侧的防护罩，且多个所述灯珠环绕于所述防护罩的外周侧；所述防护罩用于将所述喷嘴与所述灯珠隔离。

在其中一个实施例中，所述3D打印头还包括连接于所述输送管的灯安装座；所述灯安装座开设有通孔，所述喷嘴的一端穿过所述通孔与所述输送管连接；所述固化灯安装于所述灯安装座背离所述输送管的一端。

在其中一个实施例中，所述灯安装座还开设有与所述通孔连通的安装孔；

所述3D打印头还包括安装于所述灯安装座的散热风扇；所述散热风扇设置于所述固化灯的上方，且所述散热风扇的出风口与所述安装孔连通。

在其中一个实施例中，所述灯安装座还开设有与所述通孔连通的散热孔。

在其中一个实施例中，所述3D打印头还包括连接于所述灯安装座的灯罩；所述灯罩罩设于所述固化灯的周侧。

在其中一个实施例中，所述3D打印头还包括固定座和连接于所述固定座的卡箍；所述旋转驱动件安装于所述固定座；所述输送管安装于所述卡箍。

在其中一个实施例中，所述3D打印头还包括套设于所述输送管的套筒；所述套筒设置有用于注入所述物料的进料口。

本实用新型还提供一种3D打印机，能够解决上述至少一个技术问题。

一种3D打印机，包括机架和安装于所述机架的如上所述的3D打印头。

本技术方案具有以下有益效果：上述3D打印头，包括旋转驱动件、挤出件、喷嘴和固化灯。相较于现有的3D打印头，本申请输入的物料为流体状，因而无需设置加热块对物料进行熔融，从而能够减少3D打印头的结构组成并降低制造成本。通过旋转驱动件带动转动杆转动，以增加流体物料在输送管内的流动性，使得物料能够从挤出间隙流出，并经过喷嘴挤出到打印平台，然后在固化灯的作用下对流体状的物料进行照射使其固化成型。由于固化成型过程是瞬间完成的，因此不存在冷却过程中产生的应力释放导致模型形变的问题，也就无需打印支撑位，进而就不存在人工去掉支撑导致打印模型损坏的可能；并且由于无需打印支撑，从而能够缩短打印时间，进一步提高打印效率，且能够节省人工去掉支撑的成本。

本实用新型提供的一种3D打印机，包括上述的3D打印头，由于无需打印支撑，因而能够节省打印时间，提高打印效率。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的3D打印头的结构示意图；

图2为图1所示的3D打印头的爆炸示意图。

附图标号：10-3D打印头；110-旋转驱动件；120-挤出件；121-输送管；122-转动杆；130-喷嘴；140-固化灯；141-灯盘；142-灯珠；150-防护罩；160-灯安装座；161-散热孔；162-安装孔；170-灯罩；180-散热风扇；190-固定座；210-卡箍；220-套筒；221-进料口。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，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，除非另有明确的限定。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。

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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

正如背景技术中所言，基于熔融沉积成型的3D打印技术是将丝状热熔性材料加热融化后，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。热熔材料熔化后从喷头喷出，沉积在打印工作台面板或者前一层已固化的材料上，经冷却使其温度低于固化温度后开始固化，通过材料的层层堆积形成最终成品。在熔融过程中，若加热块的加热温度不足会造成材料的熔融效果不佳导致流动性变差，当其流动能力小于物料与喉管的摩擦力时，就会造成喷嘴堵塞的情况。在冷却过程中，由于存在应力释放使得打印出的模型易产生形变，因而还需要打印支撑，以对打印模型进行固定。打印完成后，需要人工将支撑去掉，增加了人工成本的同时，还容易对打印模型造成损坏，影响打印质量，而且降低了打印效率。

基于此，本实用新型提供了一种3D打印机(图未示)，该3D打印机包括机架和安装机架上的3D打印头10。该3D打印头10所采用的物料为流体物料，所以无需设置加热装置对物料进行熔融，因而不会产生由于加热温度不足造成喷嘴130堵塞的情况。同时，经喷嘴130挤出的流体物料在固化灯140的照射下能够瞬间固化成型，因此模型不存在产生形变的问题，也就无需打印支撑，从而能够节省打印时间。

下面结合附图，对该3D打印头10的一些实施方式作详细说明。

图1为本实用新型一实施例提供的3D打印头10的结构示意图，图2为图1所示的3D打印头的爆炸示意图。如图1和图2所示，本实施例提供的3D打印头10包括旋转驱动件110、挤出件120、喷嘴130和固化灯140；挤出件120包括输送管121和穿设于输送管121的转动杆122；输送管121和转动杆122之间具有挤出间隙，转动杆122连接于旋转驱动件110；旋转驱动件110用于驱动转动杆122在输送管121内转动，以将物料从挤出间隙挤出；喷嘴130与输送管121连通；输送管121内挤出的物料经过喷嘴130流出到打印平台；固化灯140设置于喷嘴130的上方，固化灯140用于对打印平台上的物料进行照射并固化。

相较于现有的3D打印头10，本申请输入的物料为流体状，因而无需设置加热块对物料进行熔融，从而能够减少3D打印头10的结构组成并降低制造成本。旋转驱动件110驱动转动杆122沿自身轴线转动的同时还能沿自身轴线往复运动，以增加流体物料在输送管121内的流动性，并将物料从挤出间隙挤出，经过喷嘴130挤出到打印平台，然后在固化灯140的作用下对流体状的物料进行照射使其固化成型。由于固化成型过程是瞬间完成的，因此不存在冷却过程中产生的应力释放导致模型形变的问题，也就无需打印支撑位，进而就不存在人工去掉支撑导致打印模型损坏的可能；并且由于无需打印支撑，从而能够缩短打印时间，进一步提高打印效率，且能够节省人工去掉支撑的成本。

旋转驱动件110具体可以为步进电机；挤出件120具体可以为螺杆泵，则输送管121为定子部分，其内部开设有螺旋槽，转动杆122对应为螺杆转子，螺杆与电机的输出轴连接，电机驱动螺杆转子在螺旋槽内螺旋移动，使得二者形成的密封空间的容积产生变化，以将密封空间内的流体挤出，从而实现流体的输送。在其他实施方式中，挤出件120也可以为柱塞泵、叶片泵等能够控制流态物料流出的部件。

在本实施例中，螺杆转子每转动一个角度，螺杆转子带动挤出的物料的量的多少确定，因此可以通过控制螺杆转子的转速便可精准控制喷嘴130挤出量；另外，也可通过改变螺旋槽的截面尺寸的大小与实际的出料速度匹配，以满足实际的打印速度的需求。而且，由于不再依赖于未融化物料去推动融化物料以实现进料，因此也不会限制挤出量从而也不会存在喷头堵塞的问题。

如图1和图2所示，在一可选的实施例中，3D打印头10还包括连接于输送管121的灯安装座160；灯安装座160开设有通孔，喷嘴130的一端穿过通孔与输送管121连接；固化灯140安装于灯安装座160背离输送管121的一端。通过设置灯安装座160以对固化灯140进行安装固定，保证出光位置的稳定性，使得固化灯140照射出的光线始终能够作用于打印平台上的物料，从而起到固化成型的作用。

如图1所示，在一具体的实施例中，固化灯140包括卡接于灯安装座160的灯盘141和安装于灯盘141上的多个灯珠142，多个灯珠142位于喷嘴130的周侧，并沿灯盘141的周向间隔均布。由于挤出的流体物料是通过固化灯照射成型，因此通过设置多个灯珠142，保证光源的照射强度，进而保证固化成型的稳定性。通过将灯珠142均匀布置在喷嘴130的周侧，使得散发出的光线分布均匀，以保证光源照射到打印模型固化面的固化效果的均匀性，保证打印模型在各个位置的固化效果的一致性，防止由于灯珠142照射不到，导致模型的某一位置处的固化效果不佳，影响模型后续的层层堆积，进而影响打印模型的整体成型效果，从而降低固化模型的残次品，保证成型质量。固化灯140具体可以为UV灯，物料具体可以为液态树脂。

如图1所示，在又一个实施例中，3D打印头10还包括防护罩150；防护罩150罩设于喷嘴130的周侧，且多个灯珠142环绕于防护罩150的外周侧，以将喷嘴130与固化灯140隔离开来。通过设置防护罩150以对喷嘴130起到保护作用，防止固化灯140照到喷嘴130末端并将喷嘴130末端的原料固化，从而影响喷嘴130的出料功能，进而影响正常打印，降低废品率并保证打印质量。另外，通过设置防护罩150还能防止粉尘等污染物粘附在喷嘴130的出口，影响模型的打印质量。

如图1所示，在再一个具体的实施例中，3D打印头10还包括连接于灯盘141的灯罩170；灯罩170罩设于灯珠142的周侧。灯罩170的设计，一方面能够起到防护作用，防止紫外线照射到人眼，威胁操作人员的人身安全；另一方面，防止UV灯的能量发散，影响物料的固化效果。

如图2所示，在其中一个实施例中，灯安装座160还开设有与通孔连通的安装孔162。3D打印头10还包括安装于灯安装座160的散热风扇180；散热风扇180设置于固化灯140的上方，且散热风扇180的出风口与安装孔162连通。由于固化灯140工作时会产生大量的热量，通过设置散热风扇180，将其产生的热量及时散出，防止温度过高将灯珠142烧毁，从而提高固化灯140的使用寿命，降低维修和更换成本，提高装置的实用性。

请参阅图2，进一步地，灯安装座160沿自身周侧还开设有多个散热孔161。通过在灯安装座160的表面设置散热孔161，使固化灯140附近的空气得到很好的流通，从而可以有效地防止固化灯140因过热而损坏。

如图2所示，在一实施方式中，3D打印头10还包括固定座190和连接于固定座190的卡箍210；旋转驱动件110安装于固定座190；输送管121安装于卡箍210。通过此种设计，保证旋转驱动件110和挤出件120的稳定连接。卡箍210具体可包括紧固螺钉和通过紧固螺钉固定连接的两个锁定部，两个锁定部围设形成固定槽。紧固螺钉松开时，两个锁定部之间产生一定的间隙，定子穿设固定槽后通过紧固螺钉锁紧。

请继续参阅图2，在其中一个实施例中，3D打印头10还包括套设于输送管121的套筒220；套筒220包括进料套筒和出料套筒，进料套筒设置于卡箍210和定子之间，出料套筒设置于定子和灯安装座160之间。通过设置套筒，减少挤出件120和灯安装座160直接接触造成磨损等。进一步地，进料套筒设置有用于注入物料的进料口221。通过该进料口221向腔体内持续注入流体物料，保证打印节拍。

上述3D打印头10，由于所采用的物料为流体树脂，因而无需设置加热块对物料进行熔融，从而能够减少3D打印头10的结构组成并降低制造成本；另外也不会产生由于加热温度不足造成喷嘴130堵塞的情况。旋转驱动件110安装于安装座上，旋转驱动件110的输出轴与螺杆转子固接，通过旋转驱动件110带动螺杆转子在螺旋槽内螺旋运动，从而将螺旋槽内的物料挤出，并经过喷嘴130挤出到打印平台，然后在UV灯的作用下对流体状的物料进行照射使其固化成型。喷嘴130的周侧设置有防护罩150，因而能够防止UV灯误将喷嘴130末端的物料固化，降低废品率并保证打印质量。通过设置散热风扇180和散热孔161，将UV灯产生的热量及时散出，提升UV灯的使用寿命。由于流体物料的固化成型是瞬间完成的，因此不存在冷却过程中产生的应力释放导致打印模型形变的问题，也就无需打印支撑位，进而就不存在人工去掉支撑导致打印模型损坏的可能，保证打印质量；由于无需打印支撑，从而能够缩短打印时间，进一步提高打印效率，且能够节省人工去掉支撑的成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种3D打印头，其特征在于，包括：

旋转驱动件(110)；

挤出件(120)；所述挤出件(120)包括输送管(121)和穿设于所述输送管(121)的转动杆(122)；所述输送管(121)和所述转动杆(122)之间具有挤出间隙，所述转动杆(122)连接于所述旋转驱动件(110)；所述旋转驱动件(110)用于驱动所述转动杆(122)在所述输送管(121)内转动，以将物料从所述挤出间隙挤出；

喷嘴(130)；所述喷嘴(130)与所述输送管(121)连通；所述输送管(121)内挤出的物料经过所述喷嘴(130)流出到打印平台；

固化灯(140)；所述固化灯(140)设置于所述喷嘴(130)的上方，所述固化灯(140)用于对打印平台上的所述物料进行照射并固化。

2.根据权利要求1所述的3D打印头，其特征在于，所述固化灯(140)包括多个灯珠(142)；多个所述灯珠(142)位于所述喷嘴(130)的外周侧，并沿所述喷嘴(130)的周向间隔均布。

3.根据权利要求2所述的3D打印头，其特征在于，所述3D打印头还包括罩设于所述喷嘴(130)的周侧的防护罩(150)，且多个所述灯珠(142)环绕于所述防护罩(150)的外周侧；所述防护罩(150)用于将所述喷嘴(130)与所述灯珠(142)隔离。

4.根据权利要求1所述的3D打印头，其特征在于，所述3D打印头还包括连接于所述输送管(121)的灯安装座(160)；所述灯安装座(160)开设有通孔，所述喷嘴(130)的一端穿过所述通孔与所述输送管(121)连接；所述固化灯(140)安装于所述灯安装座(160)背离所述输送管(121)的一端。

5.根据权利要求4所述的3D打印头，其特征在于，所述灯安装座(160)还开设有与所述通孔连通的安装孔(162)；

所述3D打印头还包括安装于所述灯安装座(160)的散热风扇(180)；所述散热风扇(180)设置于所述固化灯(140)的上方，且所述散热风扇(180)的出风口与所述安装孔(162)连通。

6.根据权利要求4所述的3D打印头，其特征在于，所述灯安装座(160)还开设有与所述通孔连通的散热孔(161)。

7.根据权利要求4所述的3D打印头，其特征在于，所述3D打印头还包括连接于所述灯安装座(160)的灯罩(170)；所述灯罩(170)罩设于所述固化灯(140)的周侧。

8.根据权利要求1所述的3D打印头，其特征在于，所述3D打印头还包括固定座(190)和连接于所述固定座(190)的卡箍(210)；所述旋转驱动件(110)安装于所述固定座(190)；所述输送管(121)安装于所述卡箍(210)。

9.根据权利要求1所述的3D打印头，其特征在于，所述3D打印头还包括套设于所述输送管(121)的套筒(220)；所述套筒(220)设置有用于注入所述物料的进料口(221)。

10.一种3D打印机，其特征在于，包括机架及安装于所述机架的权利要求1-9任一项所述的3D打印头(10)。

Images