一种可调散热式3D打印喷头制造技术

本实用新型专利技术涉及一种可调散热式3D打印喷头，包括第一风扇、第二风扇、进料口、进料装置、电机、散热鳍片块、导风管、出风口、加热块、可调式导风板、进料喉管、出料喷头及转轴。通过调节可调式导风板改变来自第一风扇的冷却气流，从而达到改变整体散热的效果。当可调式导风板旋转至位置B时，可以实现使用高于环境空气温度的气流对出料喷嘴进行冷却，从而减少出料喷嘴处的温度梯度，为打印材料提供更平缓的冷却曲线，从而使制件实现从透明到不透明的更宽阔范围的成型效果。当可调式导风板旋转至位置A时，通过调节第二风扇的功率，可以实现1‑2倍于现有喷嘴技术的冷却气流流量。

【技术实现步骤摘要】
一种可调散热式3D打印喷头
本技术涉及3D打印喷头，尤其是涉及一种可调散热式3D打印喷头。
技术介绍
3D打印属于快速原型制造技术的一种，是一种以数字模型文件为基础，运用工程塑料或金属粉末等可粘合特性，通过逐层打印的方式来构造物体的快速成形技术。3D打印是一种新型加工工艺，与传统的“减材制造”的机械加工方法不同，其采用逐层“材料累积”的创新加工方法，能够快速精确的将三维模型图转化为三维实体。该技术能够简化产品制造程序，缩短产品研制周期，提高制造效率并降低成本，已广泛应用于航天、国防、医疗、文化、汽车及金属制造等产业，被认为是近几十年制造领域的一个重大技术成果。根据打印技术原理的不同，3D打印技术又可分为熔融沉积快速成型技术(FDM)、立体光固化技术(SLA)、激光熔覆成型技术(LCF)、选择性激光烧结技术(SLS)、三维印刷成型(3DP)等。其中熔融沉积快速成型技术(FDM)是其中应用最为广泛的，也是有望最早实现民用化，家庭化的3D打印技术。对于使用FDM技术的3D打印机而言，其3D打印喷头是最为关键和重要的组件，其主要包括进料装置、喷嘴模块、温控装置、传动机构等组件。在3D打印过程中，进料装置将固体的热塑性线材送入喷嘴模块，并在温控装置的控制下将送入的热塑性线材加热至熔融状态，并伴随传动机构不断运动过程中将熔融状态的材料堆积到指定位置，该过程不断重复直至完成3D打印过程。在3D打印过程中，温度的控制对3D打印效果起到极其关键的影响。现有的喷头存在以下问题：温控装置中的散热组件设计单一固定，对整个3D打印喷头的散热仅能提供单一散热的效果。对于如PETG类材料，其对于3D打印成型过程中的散热有着极高的敏感性，根据散热效果的不同，其成品色泽可以呈现高透光、半透明和哑光不透明效果，而现有3D打印喷头因为散热组件效果的限制仅能呈现其中的1种或2种。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可调散热式3D打印喷头。可以通过改变喷头散热的气流方式，实现改变喷头冷却成形条件的功能。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种可调散热式3D打印喷头，包括第一风扇、第二风扇、进料口、进料装置、电机、散热鳍片块、导风管、出风口、加热块、可调式导风板、进料喉管、出料喷头及转轴；所述进料口开设在进料装置的上部；用于3D打印线材从进料口进入，所述进料喉管连接在进料装置的下部，所述进料喉管的下方连接出料喷头，所述进料装置与电机连接，所述进料装置在电机的带动下用于将3D打印线材从进料口送入进料喉管，所述进料喉管出料端外侧设置有用于对进料喉管内3D打印线材进行加热的加热块，所述出料喷头用于将加热后的3D打印线材挤出并堆积至指定位置；所述进料喉管进料端外侧设置有散热鳍片块，所述散热鳍片块位于第一风扇的出风方向上，通过第一风扇提供的冷却空气经由散热鳍片块后用于实现对进料喉管进料端降温；所述第二风扇的出风口吹向出料喷头的出口，用于对出料喷头挤出的材料进行冷却；所述导风管与第二风扇相连，所述可调式导风板通过转轴与散热鳍片块连接，所述可调式导风板具有A、B两种旋转位置，在位置A处，所述可调式导风板将由第一风扇吹出并经由散热鳍片块加热过的冷却空气由导风管导向出风口，在位置B处，由第一风扇吹出并经由散热鳍片块加热过的冷却空气不导通至所述导风管。所述进料喉管进料端的内部嵌设有耐热管，以避免进料段材料提前受热软化。所述耐热管为耐热塑料管，也可以用起同等效果的其他材质管材，长度设置为15-25mm，优选18mm。所述第一风扇与第二风扇之间通过长螺丝连接，在长螺丝的外部套设螺丝套管。所述第一风扇与进料装置之间通过长螺丝连接，所述进料装置与电机之间通过长螺丝连接，所述第一风扇与散热鳍片块之间通过长螺丝连接。所述散热鳍片块位于进料装置的下方。所述导风管通过上方与侧面开口分别与第二风扇和散热鳍片块的鳍片部分相连接，导风管下方与出风口相连接。所述第一风扇、第二风扇为离心风扇或可以产生同等侧面出风效果的结构组合，其风量不小于3.0CFM。所述可调式导风板可通过转轴旋转90度，从而改变来自第一风扇的风向，使出风方向可以根据需要在导风管与进料喉管两个方向之间进行切换。所述散热鳍片块下方设置支架，所述可调式导风板通过转轴与散热鳍片块下方支架连接。所述导风管与可调式导风板连接处管口内有一弧形凹槽与可调式导风板的旋转位置对应；所述进料喉管与散热鳍片块上端面齐平。实际应用时，根据实际使用的3D打印材料特性，选择将可调式导风板旋转至位置A或位置B处，如图3、图4所示，并开启第一风扇，开启电机，将3D打印线材由进料口送入，经进料装置在电机的带动下，进入进料喉管；送入材料经由加热块加热后，通过出料喷头挤出并堆积至指定位置；与散热鳍片块相连的第一风扇吸入空气吹扫散热鳍片块以吸收散热鳍片块的热量，从而降低与散热鳍片块相连的进料喉管部位温度，同时使吹扫入的空气升温。当可调式导风板旋转至位置A时，第一风扇将经由散热鳍片块加热过的冷却空气经由导风管后由出风口喷出，对出料喷头挤出的材料进行冷却，由于冷却空气经由散热鳍片块加热后获得一定温度，因此挤出成型的材料将会获得较为缓慢的冷却速度；此时也可开启第二风扇，并调节第二风扇的功率辅助冷却进一步微调冷却效果；当可调式导风板置于位置B时，第一风扇提供的冷却空气在经由散热鳍片块后向进料喉管方向吹出，对进料喉管进行进一步的冷却，以此最大化对散热鳍片块进行冷却，降低进料喉管进料端的温度；此时开启第二风扇可以为出料喷头使用常温冷却空气进行冷却。本技术可以通过调节可调式导风板改变来自第一风扇的冷却气流，从而达到改变整体散热的效果。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、当可调式导风板旋转至位置B时，来自第一风扇的冷却气流经由散热鳍片块加热后，再经由导风管吹向出料喷嘴，可以实现使用高于环境空气温度的气流对出料喷嘴进行冷却，从而减少出料喷嘴处的温度梯度，为打印材料提供更平缓的冷却曲线，对于如petg类材料提供更多冷却工艺选择，从而使制件实现从透明到不透明的更宽阔范围的成型效果。2、当可调式导风板旋转至位置A时，通过调节第二风扇的功率，可以实现1-2倍于现有喷嘴技术的冷却气流流量。附图说明图1：本技术可调散热式3D打印喷头的结构示意图。图2：本技术可调散热式3D打印喷头在进料口处的剖面图。图3：本技术可调散热式3D打印喷头可调式导风板的可选旋转位置A及对应风向示意图。图4：本技术可调散热式3D打印喷头可调式导风板的可选旋转位置B及对应风向示意图。图中标号：1、第一风扇，2、第二风扇，3、进料口，4、进料装置，5、电机，6、螺丝套管，7、散热鳍片块，8、导风管，9、出风口，10、加热块，11、可调式导风板，12、耐热管，13、进料喉管，14、出料喷头，15、转轴。具体实施方式下面结合附图和具体实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调散热式3D打印喷头，其特征在于，包括第一风扇(1)、第二风扇(2)、进料口(3)、进料装置(4)、电机(5)、散热鳍片块(7)、导风管(8)、出风口(9)、加热块(10)、可调式导风板(11)、进料喉管(13)、出料喷头(14)及转轴(15)；/n所述进料口(3)开设在进料装置(4)的上部；用于3D打印线材从进料口(3)进入，所述进料喉管(13)连接在进料装置(4)的下部，所述进料喉管(13)的下方连接出料喷头(14)，所述进料装置(4)与电机(5)连接，所述进料装置(4)在电机(5)的带动下用于将3D打印线材从进料口(3)送入进料喉管(13)，所述进料喉管(13)出料端外侧设置有用于对进料喉管(13)内3D打印线材进行加热的加热块(10)，所述出料喷头(14)用于将加热后的3D打印线材挤出并堆积至指定位置；/n所述进料喉管(13)进料端外侧设置有散热鳍片块(7)，所述散热鳍片块(7)位于第一风扇(1)的出风方向上，通过第一风扇(1)提供的冷却空气经由散热鳍片块(7)后用于实现对进料喉管(13)进料端降温，所述第二风扇(2)的出风口吹向出料喷头(14)的出口，用于对出料喷头(14)挤出的材料进行冷却，所述导风管(8)与第二风扇(2)相连，所述可调式导风板(11)通过转轴(15)与散热鳍片块(7)连接，所述可调式导风板(11)具有A、B两种旋转位置，在位置A处，所述可调式导风板(11)将由第一风扇(1)吹出并经由散热鳍片块(7)加热过的冷却空气由导风管(8)导向出风口(9)，在位置B处，由第一风扇(1)吹出并经由散热鳍片块(7)加热过的冷却空气不导通至所述导风管(8)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可调散热式3D打印喷头，其特征在于，包括第一风扇(1)、第二风扇(2)、进料口(3)、进料装置(4)、电机(5)、散热鳍片块(7)、导风管(8)、出风口(9)、加热块(10)、可调式导风板(11)、进料喉管(13)、出料喷头(14)及转轴(15)；
所述进料口(3)开设在进料装置(4)的上部；用于3D打印线材从进料口(3)进入，所述进料喉管(13)连接在进料装置(4)的下部，所述进料喉管(13)的下方连接出料喷头(14)，所述进料装置(4)与电机(5)连接，所述进料装置(4)在电机(5)的带动下用于将3D打印线材从进料口(3)送入进料喉管(13)，所述进料喉管(13)出料端外侧设置有用于对进料喉管(13)内3D打印线材进行加热的加热块(10)，所述出料喷头(14)用于将加热后的3D打印线材挤出并堆积至指定位置；
所述进料喉管(13)进料端外侧设置有散热鳍片块(7)，所述散热鳍片块(7)位于第一风扇(1)的出风方向上，通过第一风扇(1)提供的冷却空气经由散热鳍片块(7)后用于实现对进料喉管(13)进料端降温，所述第二风扇(2)的出风口吹向出料喷头(14)的出口，用于对出料喷头(14)挤出的材料进行冷却，所述导风管(8)与第二风扇(2)相连，所述可调式导风板(11)通过转轴(15)与散热鳍片块(7)连接，所述可调式导风板(11)具有A、B两种旋转位置，在位置A处，所述可调式导风板(11)将由第一风扇(1)吹出并经由散热鳍片块(7)加热过的冷却空气由导风管(8)导向出风口(9)，在位置B处，由第一风扇(1)吹出并经由散热鳍片块(7)加热过的冷却空气不导通至所述导风管(8)。


2.根据权利要求1所述的一种可调散热式3D打印喷头，其特征在于，所述进料喉管(13)进料端的内部嵌设有耐热管(12)。

【专利技术属性】
技术研发人员：胡浩，杨飏，乔雯钰，顾哲明，王晨蕾，
申请(专利权)人：上海材料研究所，
类型：新型
国别省市：上海;31