CN217916798U - 一种3d打印头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种3D打印头，包括喷嘴单元和加热块，喷嘴单元包括喉管、微型散热块、喷嘴，喷嘴单元为一体结构，喉管一端位于喷嘴的喷嘴腔内，微型散热块设于喉管的远离喷嘴的一端的外周，喷嘴和加热块螺纹配合，微型散热块的外径小于喷嘴的螺纹段的外径。3D打印头可以快速拆卸更换，只需要将整个喷嘴单元从加热块中拧出，再将新喷嘴单元拧入加热块内，整个过程所用时间短，操作便捷。

Description

一种3D打印头

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，具体涉及一种FDM型3D打印头。

背景技术

FDM(熔融沉积)型3D打印机通过高温加热打印喷头使打印耗材熔化并沉积至打印平台，熔化打印耗材接触打印平台时受冷迅速凝结，打印喷头沿着设定好的打印路径将打印耗材层层沉积到打印平台上，从而构造具有三维结构的模型。

FDM打印头通常包括散热块、喉管、加热块及喷嘴，散热块，喷嘴和喉管需要定期更换，现有结构中喷嘴和喉管的更换十分麻烦，因此需要设计一款易拆卸更换的打印头结构。

实用新型内容

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种易于拆卸的3D打印头。

本实用新型采用以下技术方案：

一种3D打印头，包括喷嘴单元和加热块，所述喷嘴单元包括喉管、微型散热块、喷嘴，所述喷嘴单元为一体结构，所述喉管一端位于所述喷嘴的喷嘴腔内，所述微型散热块设于所述喉管的远离所述喷嘴的一端的外周，所述喷嘴和所述加热块螺纹配合，所述微型散热块的外径小于所述喷嘴的螺纹段的外径。

进一步，所述喉管与所述微型散热块过盈配合或者一体成型，所述喉管与所述喷嘴过盈配合。

进一步，所述喉管、微型散热块、喷嘴均由金属材料制成，所述喉管与所述喷嘴通过热压实现过盈配合；所述3D打印头具有进料通道，所述进料通道通过所述喉管与所述喷嘴腔连通。

进一步，所述喷嘴具有外螺纹段，所述加热块具有内螺纹，所述外螺纹段与所述内螺纹螺纹配合；所述微型散热块的外径为喷嘴的外螺纹段外径的0.1～0.9 倍；所述微型散热块呈螺纹状或者多个矩形片。

进一步，所述喷嘴具有台阶部，所述台阶部位于所述外螺纹段的靠近喷嘴口一端，所述加热块具有凹槽部，所述加热块与所述喷嘴螺纹连接时，所述台阶部位于所述凹槽部内，所述台阶部与所述凹槽部的底面抵接。

进一步，所述3D打印头包括散热风扇和风道，所述散热风扇和风道连接，所述风道出风口对准所述微型散热块。

进一步，所述3D打印头还包括导向件，所述导向件与所述加热块固定，所述导向件具有开口部，所述风道出风口与所述开口部连通，所述开口部的尺寸大于所述微型散热块，所述微型散热块位于所述开口部。

进一步，所述喉管包括隔热段，所述隔热段位于所述微型散热块与所述喷嘴之间，所述隔热段为薄壁结构，所述隔热段位于所述开口部。

进一步，所述导向件具有导向通道，所述喉管的突出于所述微型散热块的一端位于所述导向通道内；所述3D打印头还包括耗材内导向管，所述耗材内导向管内形成了所述进料通道，所述耗材内导向管插接固定于导向通道内，所述耗材内导向管与喉管连通。

进一步，所述3D打印头还包括耗材外导向管，所述耗材外导向管套于所述耗材内导向管外周，所述耗材外导向管插接固定于所述导向通道内。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：喷嘴单元为一体结构，微型散热块的外径小于喷嘴的螺纹段的外径，当需要更换喷嘴和喉管时，本申请的3D 打印头可以快速拆卸更换，只需要将整个喷嘴单元从加热块中拧出，再将新喷嘴单元拧入加热块内，整个过程所用时间短，操作便捷；喷嘴单元为一体结构，喉管与喷嘴之间不容易泄露，能够极大幅度减少3D打印过程中的漏料问题；喷嘴单元均由金属材料制成，可承受高温，适用于各种塑料耗材，例如从常规的PLA 到需要400-500℃高温打印Peek-CF材料等。

附图说明

图1是本实用新型3D打印头的第一实施例的一立体结构图；

图2是本实用新型3D打印头的第一实施例的另一立体结构图；

图3是图1所示3D打印头的一个剖面图；

图4是喷嘴单元的立体结构示意图；

图5是喷嘴单元的一个剖面图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型技术方案，以下结合附图与具体实施例进行详细说明。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“纵”、“横”、“水平”、“竖直”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，由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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接。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1-3，为本申请3D打印头的第一实施例的立体结构图和剖面图。3D 打印头100可以应用于FDM型3D打印机，3D打印头100包括喷嘴单元1和加热块2。喷嘴单元1包括喉管11、微型散热块12、喷嘴13，喷嘴单元1为一体结构。这里的一体结构指的是喉管11、微型散热块12、喷嘴13三者连接为一体常规力作用下难以分开，可以是一体成型或者单个零部件分别成型后再固定连接为一体，这里的固定连接不包括螺纹连接。喷嘴13内部具有喷嘴腔131，喷嘴腔131 沿喷嘴的轴向设置，喷嘴13具有外螺纹段132，加热块2具有内螺纹，喷嘴13 与加热块2通过螺纹固定连接。3D打印头100还具有用于进耗材的进料通道31，耗材通常为丝状耗材，喉管11的一端与进料通道31连通，喉管11的另一端与喷嘴腔132连通，通过喉管11连通进料通道31和喷嘴腔132，耗材通过进料通道 31进料，经过喉管11，进入喷嘴腔132由加热块2加热熔融后由喷嘴13的喷嘴口133喷出，进行3D打印。

喉管11、微型散热块12、喷嘴13均由金属材料制成，喉管11、微型散热块 12、喷嘴13可以采用同一种金属材料也可以采用不同的金属材料制成，具体材料选择根据实际打印情况自行选择。喉管11的一端(本实施例具体为下端)位于喷嘴腔131内，通过将喉管11与喷嘴13压接使得喉管11与喷嘴13过盈配合，优选地，可以使用热压工艺(即在加热的情况下进行压接)，通过热胀冷缩原理使得喷嘴13与喉管11之间的连接更紧密牢靠，喉管11与喷嘴13之间不容易泄露，能够极大幅度减少3D打印过程中的漏料问题。当然常规的压接工艺也能解决漏料问题。喷嘴单元1均由金属材料制成，可承受高温，适用于各种塑料耗材，例如从常规的聚乳酸(PLA)到需要400-500℃高温打印的热塑性复合材料Peek-CF 等。

喷嘴13具有台阶部134，台阶部134位于外螺纹段132的下端，相应的加热块2具有凹槽部21，凹槽部21的开口向下，当加热块2与喷嘴13螺纹配合时，台阶部134位于凹槽部21内，台阶部134与凹槽部21的底面抵接，即轴向方向加热块2与喷嘴13之间间隙基本为0。在上述结构设计下能够使得喷嘴13和加热块2之间具备良好的导热效果。喷嘴13的外螺纹段132的长度大于加热块2 的厚度，使得喷嘴13的上端略突出于加热块2的上表面。

微型散热块12安装于喉管11远离喷嘴13端的外周，用于对喉管11的上端进行散热，避免耗材软化导致堵料。微型散热块12与喉管11可以一体成型，也可以分体成型再通过压接或焊接等方式连接。喉管11的上端突出于微型散热块 12的上表面，从而对耗材起到良好的导向作用。喉管11包括隔热段111，隔热段 111位于微型散热块12与喷嘴13之间，隔热段111用于阻隔喷嘴13端的热量向上传递，从而避免上端的耗材软化导致的堵料，隔热段111可以设置为薄壁结构，例如0.2mm左右的壁厚，保证足够的支撑强度的前提下能够有效减少热量向上传导。本实施例中微型散热块12的尺寸能够做到尽量小，常规散热块为了增加散热面积其尺寸基本大于喷嘴外螺纹段外径，而本实施例中微型散热块12的外径可以做到小于喷嘴13外螺纹段132外径。微型散热块12可以做成螺纹形式增加散热面积，也可以做成本实施例所示的多个矩形片形式散热。本申请中广义上定义外径小于喷嘴13外螺纹段132外径的散热块为微型散热块，优选微型散热块12外径为喷嘴13外螺纹段132外径的0.1～0.9倍，更优选微型散热块12外径为喷嘴 13外螺纹段132外径的0.4～0.85倍。

为了对微型散热块12快速散热，3D打印头100还包括散热风扇4和风道5，散热风扇4和风道5连通，风道5出风口对准微型散热块12，散热风扇4吹出的风经过风道5吹向微型散热块12，加速微型散热块12散热。3D打印头100还包括导向件6，导向件6与加热块2通过螺钉7固定，导向件6具有开口部61，风道5出风口与开口部61连通，微型散热块12以及隔热段111位于该开口部61 中，微型散热块12的一侧被散热风扇4吹出的风吹，从开口部61吹出，加速散热。风道5包括连接部51，连接部51与导向件6通过螺钉连接，从而实现风道5 及散热风扇4的固定。开口部61的尺寸大于微型散热块12，使得微型散热块12 与导向件6不接触，减少热量传导至导向件6中。

此外，由于导向件6与加热块2通过螺钉固定连接，为了减少热量向上传导，3D打印头100还包括隔热板8，隔热板8设置于加热块2与导向件6之间，隔热板8与加热块2保持一定间隙。导向件6的形状可以设置成多个矩形片形状，也能够加速传热至导向件6的热量散发。

导向件6具有导向通道62，喉管11的突出于微型散热块12的上端位于该导向通道62的下部内。3D打印头100还包括耗材内导向管3，耗材内导向管3内形成了前述的进料通道31。耗材内导向管3插接固定于导向通道62内，耗材内导向管3与喉管11连通，耗材内导向管3可以是聚四氟乙烯(PTFE)管。3D打印头100还包括耗材外导向管9，耗材外导向管9套于耗材内导向管3外周，耗材外导向管9也插接固定于导向通道62内。耗材能够从耗材外导向管9、耗材内导向管3进入相连通的喉管11、喷嘴13。

当需要更换喷嘴13和喉管11时，本实施例的3D打印头100可以快速拆卸更换，由于微型散热块12外径小于喷嘴外螺纹段132外径，所以只需要将整个喷嘴单元1从导向件6、加热块2中拧出，再将新喷嘴单元1拧入加热块2及导向件6内，整个过程可在十几秒内完成，操作便捷。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求所限定的范围为准，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内做出的若干改进和润饰，也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种3D打印头，其特征在于：包括喷嘴单元和加热块，所述喷嘴单元包括喉管、微型散热块、喷嘴，所述喷嘴单元为一体结构，所述喉管一端位于所述喷嘴的喷嘴腔内，所述微型散热块设于所述喉管的远离所述喷嘴的一端的外周，所述喷嘴和所述加热块螺纹配合，所述微型散热块的外径小于所述喷嘴的螺纹段的外径。

2.如权利要求1所述的3D打印头，其特征在于：所述喉管与所述微型散热块过盈配合或者一体成型，所述喉管与所述喷嘴过盈配合。

3.如权利要求2所述的3D打印头，其特征在于：所述喉管、微型散热块、喷嘴均由金属材料制成，所述喉管与所述喷嘴通过热压实现过盈配合；所述3D打印头具有进料通道，所述进料通道通过所述喉管与所述喷嘴腔连通。

4.如权利要求3所述的3D打印头，其特征在于：所述喷嘴具有外螺纹段，所述加热块具有内螺纹，所述外螺纹段与所述内螺纹螺纹配合；所述微型散热块的外径为喷嘴的外螺纹段外径的0.1～0.9倍；所述微型散热块呈螺纹状或者多个矩形片。

5.如权利要求4所述的3D打印头，其特征在于：所述喷嘴具有台阶部，所述台阶部位于所述外螺纹段的靠近喷嘴口的一端，所述加热块具有凹槽部，所述加热块与所述喷嘴螺纹连接时，所述台阶部位于所述凹槽部内，所述台阶部与所述凹槽部的底面抵接。

6.如权利要求4所述的3D打印头，其特征在于：所述3D打印头包括散热风扇和风道，所述散热风扇和风道连接，所述风道出风口对准所述微型散热块。

7.如权利要求6所述的3D打印头，其特征在于：所述3D打印头还包括导向件，所述导向件与所述加热块固定，所述导向件具有开口部，所述风道出风口与所述开口部连通，所述开口部的尺寸大于所述微型散热块，所述微型散热块位于所述开口部。

8.如权利要求7所述的3D打印头，其特征在于：所述喉管包括隔热段，所述隔热段位于所述微型散热块与所述喷嘴之间，所述隔热段为薄壁结构，所述隔热段位于所述开口部。

9.如权利要求8所述的3D打印头，其特征在于：所述导向件具有导向通道，所述喉管的突出于所述微型散热块的一端位于所述导向通道内；所述3D打印头还包括耗材内导向管，所述耗材内导向管内形成了所述进料通道，所述耗材内导向管插接固定于所述导向通道内，所述耗材内导向管与所述喉管连通。

10.如权利要求9所述的3D打印头，其特征在于：所述3D打印头还包括耗材外导向管，所述耗材外导向管套于所述耗材内导向管外周，所述耗材外导向管插接固定于所述导向通道内。

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