CN218928634U - 一种用于打印可熔融塑料的高速打印喷头 - Google Patents

Abstract

一种用于打印可熔融塑料的高速打印喷头，所述喷头由挤出模块、散热模块、风道、热端、安装座构成，所述挤出模块连接于散热模块上部，散热模块连接于风道和热端的上部，所述风道不少于两个，对称设置在热端的侧边，所述挤出模块、散热模块、热端均固定连接在安装座上。本实用新型可实现大挤出量、高速打印和打印悬垂角度较大的工件模型。

Description

一种用于打印可熔融塑料的高速打印喷头

技术领域

本实用新型涉及工艺熔融沉积制造（FDM）技术领域，具体涉及一种用于打印可熔融塑料的高速打印喷头。

背景技术

在工艺熔融沉积制造（FDM）行业，大多数的设备主要以桌面级为主，这种桌面级的FDM设备的打印头主要采用直径1.75毫米的丝材，主要搭载配套直径0.4毫米的喷嘴，而这种小型号的喷嘴极大限制了打印设备的挤出流量。

在保证所打印工件的强度和表面质量的情况下，在通用的切片层高参数下，匹配上述型号喷嘴的挤出速度和相应的标准挤出线宽，会使得FDM设备的整体打印速度较慢。

桌面级FDM设备的使用条件，使这种打印设备限制了单批零件制造时间，在超过24小时的工件制造过程中，单批零件的废品率会大大升高。而相反的，设备的打印速度限制了打印工件的重量、大小，因此FDM设备常用于打印体积相对较小的工件。

现有的FDM设备多数都配备有对制造零件进行及时冷却的风扇，但大部分设备的冷却效果却不尽人意，对于风道的设计并没有达到较高的水准，实际的模型冷却效率过低，导致设备的悬垂打印角度只有不到45度。

发明内容

为了解决上述几个技术问题，本实用新型提供了一种用于打印可熔融塑料的高速打印喷头。本实用新型采用高功率高效率的打印丝材加热部件，满足设备大流量挤出所需的热源；选用大挤出速度搭配稳定挤出力的电机和减速器组合部件，配合加热部件实现高速打印；选用直径不小于0.8毫米的喷嘴，既可搭配大流量的挤出，也可进一步加快工件的打印成型时间；采用大角度悬垂打印风道，可以最大程度提高成型工件的悬垂打印角度和悬垂面的打印质量。

具体技术方案如下：

一种用于打印可熔融塑料的高速打印喷头，所述喷头由挤出模块、散热模块、风道、热端、安装座、打印丝材构成，所述挤出模块连接于散热模块上部，散热模块连接于风道和热端的上部，所述风道不少于两个，对称设置在热端的侧边，所述挤出模块、散热模块、热端均固定连接在安装座上，所述打印丝材依次穿过挤出模块、散热模块和热端并挤出形成工件模型。

进一步的，所述挤出模块包括挤出轮、断料检测器、减速器、电机，所述电机用于驱动减速器，减速器输出端与挤出轮连接，进而驱动挤出轮，所述挤出轮有两个，且对称设置，挤出轮中间夹有所述打印丝材，挤出轮用于张紧和挤出打印丝材。

进一步的，所述断料检测器为光电开关或微动开关。

进一步的，所述减速器的减速比为7-12。

进一步的，所述散热模块包括模型冷却风扇，所述模型冷却风扇连接于风道的上部，且数量与风道的数量一致。

进一步的，所述模型冷却风扇为鼓风机。

进一步的，所述热端包括热端加热环、热端喷嘴、热端散热片，所述热端加热环连接于热端喷嘴的周边，所述热端散热片连接于热端加热环的上部。

进一步的，所述热端喷嘴的直径不小于0.8mm。

进一步的，所述散热模块还包括热端冷却风扇，所述热端冷却风扇设置于热端散热片的一侧。

进一步的，所述风道是剖截面为回形的拉伸体。

本实用新型的有益技术效果是：

1、本实用新型可实现大挤出流量，挤出量为达到70-80mm³/s；

2、本实用新型可实现较高的打印速度，打印速度可达200-240mm/s；

3、本实用新型的结构设计，尤其是风道的设计，可打印悬垂角度较大的工件模型，具体可打印悬垂角度达75-80度的工件模型。

附图说明

图1是本实用新型的结构分解示意图。

图2是本实用新型的侧视图的截面示意图。

图3是本实用新型的主视图的截面示意图。

图4是本实用新型风道的结构示意图。

图5是本实用新型风道的侧视图。

图中：挤出模块1、挤出轮11、断料检测器12、减速器13、电机14、散热模块2、热端冷却风扇21、模型冷却风扇23、风道3、入风口3a、出风口3b、热端4、热端加热环41、热端喷嘴42、热端散热片43、安装座5、打印丝材6。

具体实施方式

下面将结合实施例及附图，对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他是实施例，都属于本实用新型的保护范围。

具体参考图1-5

如图1所示，本实用新型主要由挤出模块1、散热模块2、风道3、热端4、安装座5、打印丝材6构成。挤出模块1位于散热模块2上部，挤出模块1、散热模块2、热端4螺栓固定于安装座5并通过安装座5与打印机器人连接。风道3、热端4螺栓固定于散热模块2下部，风道3为两个且对称设置于热端4的侧部，打印丝材6分别经挤出模块1、散热模块2和热端4挤出，用于打印工件模型。

挤出模块1包括挤出轮11、断料检测器12、减速器13、电机14，电机14用于驱动减速器13，减速器13输出端与挤出轮11连接，进而驱动挤出轮11，挤出轮11有两个，且对称设置，挤出轮11中间夹有打印丝材6，挤出轮11用于张紧和挤出打印丝材6。

断料检测器12用于检测打印丝材6的连续性，如果出现打印丝材6断裂或打印丝材6耗尽的情况，断料检测器12反馈信号，使打印设备能够及时暂停工作，避免打印的工件模型因此报废；断料检测器12使用光电开关或微动开关进行断料检测。

减速器13的减速比设置为7-12，使挤出模块1输出合适的挤出力和挤出速度，使打印设备满足高速打印的需求。

散热模块2包括热端冷却风扇21和两个模型冷却风扇23。热端4包括热端加热环41、热端喷嘴42、热端散热片43。热端加热环41连接于热端喷嘴42的周边，热端散热片43连接于热端加热环41的上部

热端冷却风扇21设置于热端散热片43的一侧，其风向正对热端散热片43，可以将源于热端加热环41工作时扩散至热端散热片43的额外热量带走，避免打印丝材6在热端加热环41上方软化导致热端喷嘴42的堵头现象。模型冷却风扇23为鼓风机，对称设置在热端散热片43的两侧，模型冷却风扇23下部与风道3螺栓固定连接。

如图4所示，风道3的入风口3a为长方形，为了实现将模型冷却风扇23产生的冷却风以合适的角度、方向和气流经出风口3b分布吹向工件模型，经计算机控制扫描轨迹并经终止截面仿真优化后，得到的剖截面均为回形的拉伸体。图5为风道3的侧视图。

模型冷却风扇23的风向朝向风道3，产生冷却风及时冷却熔融状态的打印丝材6，稳定已经挤出的打印丝材6的状态，从而保证打印设备达到较大的悬垂打印角度和较好的悬垂面质量，及时冷却熔融态的工件，进一步为高速打印工件续航。

热端加热环41用于加热打印丝材6，本实用新型采用环形加热的方式，可以快速、持续稳定加热打印丝材6，保证高速打印的需求。

热端喷嘴42用于限制熔融态打印丝材6的流动空间，热端喷嘴42直径不小于0.8mm，可匹配高速打印的相关配置，同时可在路径规划上进一步缩短工件的成型时间，提高打印速度。

本实用新型的工作原理是：打印丝材6首先经过挤出模块1的断料检测器12，然后到达挤出模块1的挤出轮11，电机14驱动减速器13进而驱动挤出轮11，打印丝材6在挤出轮11的作用下穿过散热模块2，输送至热端加热环41区域进行加热，这一阶段打印丝材6由固态变为熔融态，然后挤出流入热端喷嘴42，再然后由热端喷嘴42挤出至工件区域，经过模型冷却风扇23的冷却作用，固定形成工件。

需要说明的是，本文中所使用的方向用语，例如：上部、下部、侧部等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。本文中所使用的“连接”，包括但不限于螺栓固定连接、电连接等。

Claims (10)

1.一种用于打印可熔融塑料的高速打印喷头，其特征在于：所述喷头由挤出模块、散热模块、风道、热端、安装座构成，所述挤出模块连接于散热模块上部，散热模块连接于风道和热端的上部，所述风道不少于两个，对称设置在热端的侧边，所述挤出模块、散热模块、热端均固定连接在安装座上。

2.根据权利要求1所述的用于打印可熔融塑料的高速打印喷头，其特征在于：所述挤出模块包括挤出轮、断料检测器、减速器、电机，所述电机用于驱动减速器，减速器输出端与挤出轮连接，进而驱动挤出轮，所述挤出轮有两个，且对称设置，挤出轮中间夹有打印丝材，挤出轮用于张紧和挤出打印丝材。

3.根据权利要求2所述的用于打印可熔融塑料的高速打印喷头，其特征在于：所述断料检测器为光电开关或微动开关。

4.根据权利要求2所述的用于打印可熔融塑料的高速打印喷头，其特征在于：

所述减速器的减速比为7-12。

5.根据权利要求1所述的用于打印可熔融塑料的高速打印喷头，其特征在于：所述散热模块包括模型冷却风扇，所述模型冷却风扇连接于风道的上部，且数量与风道的数量一致。

6.根据权利要求5所述的用于打印可熔融塑料的高速打印喷头，其特征在于：所述模型冷却风扇为鼓风机。

7.根据权利要求1所述的用于打印可熔融塑料的高速打印喷头，其特征在于：所述热端包括热端加热环、热端喷嘴、热端散热片，所述热端加热环连接于热端喷嘴的周边，所述热端散热片连接于热端加热环的上部。

8.根据权利要求7所述的用于打印可熔融塑料的高速打印喷头，其特征在于：所述热端喷嘴的直径不小于0.8mm。

9.根据权利要求7所述的用于打印可熔融塑料的高速打印喷头，其特征在于：

所述散热模块还包括热端冷却风扇，所述热端冷却风扇设置于热端散热片的一侧。

10.根据权利要求1所述的用于打印可熔融塑料的高速打印喷头，其特征在于：所述风道是剖截面为回形的拉伸体。

Images