一種風道組件、三維列印頭及三維印表機的製作方法

2023-10-05 12:14:17

1.本發明實施例涉及三維列印技術領域，特別是涉及一種風道組件、三維列印頭及三維印表機。


背景技術：

2.三維印表機又稱3d印表機，其工作原理為把液態光敏樹脂材料、熔融的塑料絲、石膏粉等列印材料熱熔後通過列印頭噴出，層層堆積疊加形成三維實體。目前的列印頭包括噴頭組件、風道組件和風機，風機迫使氣流流經風道組件對噴頭組件的喉管進行散熱，以防止在噴頭組件內部的列印材料由於溫度過高導致粘度小，缺少剛度而不能正常列印。
3.目前的列印頭僅設置風道組件對處於噴頭組件內的列印材料進行降溫，而由噴頭組件噴出的列印材料即列印模型僅通過與外界環境進行熱交換實現冷卻凝固，列印模型若未能及時冷卻，容易發生變形。因此，開發一款同時可以冷卻噴頭組件，還可以冷卻列印模型的風道組件具有重要意義。


技術實現要素：

4.鑑於上述問題，本發明實施例提供了一種風道組件、三維列印頭及三維印表機，克服了上述問題或者至少部分地解決了上述問題。
5.為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是：提供一種風道組件，應用於三維列印頭，其特徵在於，包括第一風道和第二風道，所述第一風道包括第一通風口、第一導風通道、散熱腔和第二通風口，所述第一導風通道的第一端與所述第一通風口連通，所述第一導風通道的第二端與所述散熱腔連通，所述第二通風口與所述散熱腔連通所述第一風道用於供第一氣流流過，以對所述三維列印頭的喉管進行冷卻；所述第二風道包括第三通風口、容納腔、第二導風通道和第四通風口，所述第三通風口與所述容納腔連通，所述第二導風通道的第一端與所述容納腔連通，所述第二導風通道的第二端與所述第四通風口連通，所述第二風道用於供第二氣流流過，以對所述三維列印頭的列印模型進行冷卻。
6.可選的，所述風道組件包括導風件和安裝座，所述導風件的一端設置有所述第一通風口，所述導風件的另一端設置有第一連接口，所述導風件還設置有所述容納腔、第三通風口、第二導風通道和第四通風口，所述安裝座與所述導風件連接，所述安裝座設置有第二連接口、所述第二通風口、第一開口和所述散熱腔，所述第二連接口、第二通風口和第一開口均與所述散熱腔連通，所述第二連接口與所述第一連接口連通，所述散熱腔用於容納所述三維列印頭的喉管，所述第一開口用於供所述三維列印頭的噴頭伸出所述安裝座。
7.可選的，所述導風件還設置有安裝口，所述安裝口與所述容納腔連通，所述風道組件還包括第二風機安裝座，所述第二風機安裝座設置有風機進風口、安裝腔和風機出風口，所述第二風機安裝座經所述安裝口插入所述容納腔內，所述第二風機安裝座將所述安裝口封閉，所述風機進風口朝向所述容納腔，所述第二風機設置於所述安裝腔內，所述風機進風口與所述容納腔連通，所述風機出風口與所述第二導風通道的第一端連通。
8.可選的，沿著所述第一導風通道的第一端往所述第一導風通道的第二端的方向，所述第一導風通道的橫截面的面積先減小後增大。
9.為解決上述技術問題，本發明採用的另一個技術方案是：提供一種三維列印頭，包括殼體、上述的風道組件、噴頭組件、第一風機和第二風機，所述殼體設置有收容腔、第五通風口、第六通風口、第七通風口和第二開口，所述第五通風口、第六通風口、第七通風口和第二開口均與所述安裝腔連通；所述風道組件設置於所述安裝腔，所述第一通風口與所述第五通風口連通，所述第二通風口與所述第六通風口連通，所述第三通風口與所述第七通風口連通，所述第四通風口與所述第二開口連通；所述噴頭組件包括喉管和噴頭，所述噴頭與所述喉管的一端連接，所述喉管設置於所述散熱腔，所述噴頭通過所述第二開口伸出所述殼體；所述第一風機設置於所述安裝腔，所述第一風機用於迫使所第一氣流流經所述第一通風口、第一導風通道、散熱腔和第二通風口，以對所述三維列印頭的喉管進行冷卻；所述第二風機設置於所述容納腔，所述第二風機用於迫使第二氣流經第三通風口、容納腔和第四通風口後，對所述三維列印頭的列印模型進行冷卻。
10.可選的，所述風道組件、第二風機、第五通風口和第七通風口的數量均為兩個，其中，兩個風道組件沿著殼體的中軸線鏡像設置，兩個所述第一通風口的朝向相背，兩個所述第五通風口相對設置，一所述第一通風口朝向一所述第五通風口，兩個所述第二通風口均朝向所述第六通風口，兩個所述第七通風口並排設置，且兩個所述第七通風口與所述第六通風口朝向相同，所述第一風機設置於所述第六通風口，一所述第二風機設置於一所述容納腔，一所述第三通風口朝向一所述第七通風口。
11.可選的，所述風道組件、第二風機和第七通風口的數量均為兩個，其中，兩個風道組件沿著殼體的中軸線鏡像設置，兩個所述第一通風口的朝向相背，兩個所述第二通風口相對且相連通，所述第五通風口和所述第六通風口相對設置，一所述第一通風口朝向所述第五通風口，另一所述第一通風口朝向所述第六通風口，所述第一風機設置於所述第五通風口，或者，所述第一風機設置於所述第六通風口，一所述第二風機設置於一所述容納腔，一所述第三通風口朝向一所述第七通風口。
12.可選的，所述第二導風通道的中軸線與所述三維列印頭的噴頭中軸線相交於所述三維列印頭的列印區域。
13.可選的，在所述列印區域內距離所述三維列印頭的噴頭1mm-4mm處，所述第二氣流的流量w的範圍為：0.5cfm≤w《1cfm。
14.為解決上述技術問題，本發明採用的又一個技術方案是：提供一種三維印表機，包括上述三維列印頭。
15.本發明實施例的有益效果是：區別於現有技術的情況，本實施例提供的風道組件，包括第一風道和第二風道，所述第一風道包括第一通風口、第一導風通道、散熱腔和第二通風口，所述第一導風通道的第一端與所述第一通風口連通，所述第一導風通道的第二端與所述散熱腔連通，所述第二通風與所述散熱腔連通所述第一風道用於供第一氣流流過，以對所述三維列印頭的喉管進行冷卻；所述第二風道包括第三通風口、容納腔、第二導風通道和第四通風口，所述第三通風口與所述容納腔連通，所述第二導風通道的第一端與所述容納腔連通，所述第二導風通道的第二端與所述第四通風口連通，所述第二風道用於供第二氣流流過，以對所述三維列印頭的列印模型進行冷卻。如此，本發明實施例提供的風道組件
可用於同時對噴頭組件的喉管以及列印模型進行冷卻，解決了列印模型冷卻不及時發生變形的問題。
附圖說明
16.為了更清楚地說明本技術實施例的技術方案，下面將對本技術實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本技術的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據附圖獲得其他的附圖。
17.圖1是本發明實施例一提供的一種三維列印頭的立體圖；
18.圖2是圖1所示的三維列印頭的爆炸圖；
19.圖3是圖1所示的三維列印頭的殼體的爆炸圖；
20.圖4是本發明實施例的提供的一種風道組件的立體圖；
21.圖5是圖4所示的風道組件的一爆炸圖；
22.圖6是圖4所示的風道組件的導風件的剖面圖；
23.圖7是圖4所示的風道組件的又一爆炸圖；
24.圖8是圖1所示的三維列印頭的剖面圖；
25.圖9是圖1所示的三維列印頭的第一風機安裝座和側蓋板的示意圖；
26.圖10是本發明實施例二提供的一種三維列印頭的剖面圖。
具體實施方式
27.為了便於理解本發明，下面結合附圖和具體實施例，對本發明進行更詳細的說明。需要說明的是，當元件被表述「固定於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上、或者其間可以存在一個或多個居中的元件。當一個元件被表述「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件、或者其間可以存在一個或多個居中的元件。本說明書所使用的術語「垂直的」、「水平的」、「左」、「右」以及類似的表述只是為了說明的目的。
28.除非另有定義，本說明書所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本說明書中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是用於限制本發明。本說明書所使用的術語「和/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
29.實施例一：
30.請參閱圖1、圖2和圖，三維列印頭1000包括殼體1、風道組件2、噴頭組件3、第一風機4和第二風機5。風道組件2、噴頭組件3、第一風機4和第二風機5均設置於殼體1內，風道組件2用於引導氣流的流向，噴頭組件3用於噴射熔融狀態下的列印材料，第一風機4和第二風機5分別用於產生第一氣流和第二氣流，以分別用於對噴頭組件3的喉管31和三維列印模型進行散熱。
31.對於上述殼體1，請參閱圖1和圖3，殼體1設置有收容腔115、第五通風口g、第六通風口h、第七通風口i和第二開口131，所述第五通風口g、第六通風口h、第七通風口i和第二開口131均與所述收容腔115連通，第五通風口g、第六通風口h、第七通風口i和第二開口131均用於收容腔115與外界進行氣體交換，同時第二開口131可供噴頭32伸出殼體1。
32.請繼續參閱圖2和圖3，在本實施例中，殼體1包括主殼11、頂蓋板12、底蓋板13和側蓋板14，主殼11包括前圍板111、後圍板112、第一側圍板113和第二側圍板114。第一側圍板113和第二側圍板114相對間隔設置於後圍板112的兩側，前圍板111的兩側分別與第一側圍板113和第二側圍板114遠離後圍板112的一側連接，前圍板111、後圍板112、第一側圍板113和第二側圍板114共同圍合形成兩端開口的腔體，第五通風口g的數量為兩個，兩個第五通風口g分別相對設置於第一側圍板113和第二側圍板114，前圍板111設置有維修窗口111a，維修窗口111a與收容腔115連通。頂蓋板12和底蓋板13分別蓋設於腔體的兩端，第二開口131設置於底蓋板13，頂蓋板12和底蓋板13相對的表面還分別設置有第一轉軸121和第二轉軸132，側蓋板14的同一側相背的兩個端面分別設置有第一軸孔141和第二軸孔142，第一轉軸121和第二轉軸132分別插裝於第一軸孔141和第二軸孔142，第一轉軸121和第二轉軸132的軸線相重合，側蓋板14可繞第一轉軸121的軸線轉動後蓋設於維修窗口111a，第六通風口h和第七通風口i均設置於側蓋板14，第七通風口i的數量為兩個，兩個第七通風口i位於第六通風口h的兩側，當側蓋板14蓋設於維修窗口111a時，第六通風口h和第七通風口i均與收容腔115連通。
33.對於上述風道組件2，請參閱圖4-7，風道組件2設置有第一風道和第二風道，第一風道包括第一通風口a、第一導風通道b、散熱腔226和第二通風口c，所述第一導風通道b的第一端與所述第一通風口a連通，所述第一導風通道b的第二端與所述散熱腔226連通，所述第二通風口c與所述散熱腔226連通，散熱腔226用於容納三維列印頭1000的喉管31，第一通風口a和第二通風口c用於供第一氣流流通，以將散熱腔226內的熱量帶走，進而對所述三維列印頭1000的喉管31進行冷卻。所述第二風道包括第三通風口d、容納腔211a、第二導風通道e和第四通風口f，所述第三通風口d與所述容納腔211a連通，所述第二導風通道e的第一端與所述容納腔211a連通，所述第二導風通道e的第二端與所述第四通風口f連通，容納腔211a用於容納風機，第三通風口d和第四通風口f用於將容納腔211a與外界連通，第二導風通道e用於引導第二氣流的流向，使第二氣流通過第四通風口f流向三維列印頭1000的列印區域，以對所述三維列印頭1000的列印模型進行冷卻。
34.在本實施例中，請繼續參閱圖4-7，具體的，風道組件2包括導風件21和安裝座22。導風件21包括主體211和第二風扇安裝座212，主體211設置有第一通風口a、第一導風通道b、第一連接口b1、容納腔211a、第三通風口d、第三連接口e1、第二導風通道e、第四通風口f和安裝口211b，第一通風口a設置於主體211的第一端，第一連接口b1設置於主體211的第二端，第一通風口a與第一導風通道b的第一端連通，第一連接口b1與第一導風通道b的第二端連通，第一導風通道b自主體211的第一端往主體211的第二端延伸；第三通風口d和安裝口211b分別設置於主體211相鄰的兩個側面，第四通風口f設置於主體211遠離第一導風通道b的一端，第三連接口e1設置於主體211朝向容納腔211a的內壁上，第三連接口e1將第二導風通道e的第一端與容納腔211a連通，第二導風通道e的第二端與第四通風口f連通，第二導風通道e用於對第二氣流起導向作用，使得第二氣流流經第二導風通道e後，可通過第四通風口f吹向三維列印模型的列印區域，以對三維列印頭1000的列印模型進行冷卻；第二風機安裝座212設置有風機進風口212a、安裝腔212b和風機出風口212c，風機進風口212a和風機出風口212c均與安裝腔212b連通，安裝腔212b用於容納三維列印頭1000的風機等風源設備，第二風機5安裝座22設置風機進風口212a的一端插裝於安裝口211b，第二風機安裝座212設
置有風機進風口212a的一端的外壁與容納腔211a的內壁貼合，第二風機安裝座212將安裝口211b封閉，風機進風口212a朝向容納腔211a，風機進風口212a與容納腔211a連通，第二風機安裝座212設置有風機出風口212c的表面抵接於主體211設置有第三連接口e1的內壁，所述風機出風口212c與第三連接口e1連通，從而使安裝腔212b與第二導風通道e連通。
35.在本實施例中，請參閱4、圖5和圖7，所述安裝座22包括後擋板221、底板222、左圍板223、右圍板224和頂板225，後擋板221的一端與底板222連接，後擋板221垂直於底板222，左圍板223和右圍板224並排間隔設置於後擋板221和底板222的兩側，頂板225蓋設於後擋板221、左圍板223和右圍板224遠離底板222的一端，後擋板221、底板222、左圍板223、右圍板224和頂板225共同圍合形成散熱腔226。左圍板223設置有第二連接口b2，底板222設置有第一開口222a，左圍板223、右圍板224和底板222三者遠離後擋板221的一端共同圍合形成第二通風口c。主體211的第二端插裝於左圍板223的第二連接口b2，以使第一連接口b1與第二連接口b2連通。
36.在本實施例中，請參閱圖3、圖5、圖7、圖8和圖9，三維列印頭1000包括有兩個沿著殼體1的中軸線z1鏡像設置的風道組件2。兩個第一通風口a分別朝向兩個第五通風口g，兩個第二通風口c均朝向第六通風口h，兩個第一開口222a均朝向第二開口131。三維列印頭1000還包括第一風機安裝座6，第一風機安裝座6設置有安裝槽61、條狀的第一卡槽62和條狀的第二卡槽63，安裝槽61的槽底設置有第四連接口h1，第一卡槽62和第二卡槽63的槽底分別設置有第一螺栓孔和第二螺栓孔，側蓋板14對應設置有第一凸條143和第二凸條144，且第一凸條143和第二凸條144上分別設置有第一螺紋孔和第二螺紋孔，三維列印頭1000還包括第一螺栓和第二螺栓，第一凸條143卡接於第一卡槽62,第一螺栓穿過第一螺栓孔後螺接於第一螺紋孔，第二凸條144卡接於第二卡槽63，第二螺栓穿過第二螺栓孔後螺接於第二螺紋孔，如此，第一風扇安裝座22固定於側蓋板14，此時，安裝槽61的槽口與第六通風口h對齊，第一風機4設置於安裝槽61內。第一凸條143和第二凸條144起到加強筋的作用，以提高側蓋板14的結構強度，同時第一凸條143和第一卡槽62配合，以及第二凸條144和第二卡槽63配合，可使第一風機安裝座6更加牢固地固定於側蓋板14，避免第一風機4工作時產生的震動導致第一風機安裝座6鬆動。第二風機5的數量為兩個，兩個第二風機5分別設置於兩個風道組件2的安裝腔212b內。
37.對於上述噴頭組件3，在本實施例中，請參閱圖2、圖4、圖5和圖8，噴頭組件3包括喉管31和噴頭32，噴頭組件3的數量為兩個，兩個噴頭組件3的喉管31分別設置於兩個散熱腔226內，一喉管31的兩端分別固定於一底板222和一頂板225，一噴頭32穿過一第一開口222a後伸出散熱腔226，兩個噴頭32均通過第二開口131伸出殼體1。
38.在本實施例中，當第一風機4工作時，第一風機4將氣體經過第六通風口h從外界吸入收容腔115內，由第四連接口h1流向第一風道，在兩個風道組件2的第一風道內分別形成兩股第一氣流，第一氣流在第一風道內依次流經：第二通風口c、散熱腔226、第二連接口b2、第一連接口b1、第一導風通道b和第一通風口a，第一氣流經過散熱腔226後，將散熱腔226內的喉管31產生的熱量一同通過第一通風口a吹向第五通風口g，最終由第五通風口g排出殼體1外，圖8中帶箭頭的虛線作為對第一氣流從散熱腔226向第五通風口g的流動路徑的示意。第二風機5工作時，第二風機5將氣體通過第七通風口i吸入收容腔115後由第三通風口d進入第二風道，在第二風道內形成第二氣流，第二氣流在第二風道內依次流經第三通風口
d、容納腔211a、風機進風口212a、安裝腔212b、風機出風口212c、第三連接口e1、第二導風通道e和第四通風口f，第二氣流在第二風道內經過第二導風通道e改變流向後，由第四通風口f吹向三維列印模型。
39.進一步的，請參閱圖6，為減小散熱腔226內的氣體進入第一連接口b1的阻力，在靠近第一連接口b1的一端，第一導風通道b的截面被設置為具有較大的面積，同時為了引導第一氣流更好地流向第一通風口a，沿著第,一連接口b1往第一通風口a的方向，第一導風通道b靠近第一連接口b1的部分截面的面積逐漸減小，第一導風通道b形成類似文丘裡管的結構，隨著第一導風通道b的截面的面積變小，第一氣流的流速變大，流速變大的第一氣流在第一導風通道b截面面積較小的區域q形成負壓，如此，使散熱腔226內的第一氣流被吸向形成負壓的區域，最終通過第一通風口a排出。
40.更進一步的，為了避免第一通風口a處第一氣流的流速過大導致產生較大的噪聲，第一導風通道b靠近第一通風口a的部分截面的面積逐漸變大。
41.為了避免第二氣流中心風速最大的部分直接吹向噴頭32，使得尚未通過噴頭32噴出的列印材料被過快冷卻，進而導致噴頭32堵塞的問題，在本實施中，請參閱圖8，第二導風通道e的中軸線z2與噴頭32的中軸線z3相交於三維列印頭1000的列印區域。更進一步的，為了保證噴頭32前方的列印區域內有足夠大的風速以滿足冷卻效果，同時避免過大的風速使噴頭32內的列印材料被過快地冷卻，在所述列印區域內距離所述三維列印頭1000的噴頭32的1mm-4mm處，所述第二氣流的流量w的範圍為：0.5cfm≤w《1cfm。
42.為了使第四通風口f吹出的風不發散，以及具有較大的覆蓋範圍，在本實施例中，第四通風口f的截面為長方形，其中，長方形的長邊與噴頭32的中軸線z3垂直。可以理解的是，第四通風口f的截面的形狀也可以為其它長條形的形狀。
43.實施例二：
44.請參閱圖10，本實施例的三維列印頭1000
′
與實施例一的三維列印頭1000的不同之處在於，第一風機4不設置於第六通風口h背向散熱腔226的一側，三維列印頭1000
′
不再包括有實施例一中的第一風機安裝座6，第五通風口g的數量為一個，第五通風口g和第六通風口h
′
相對設置於第一側圍板113和第二側圍板114，兩個第二通風口c
′
分別設置於兩個安裝座22的右圍板224，兩個第二通風口c相對且相連通，第一風機4設置於第五通風口g，本實施例的三維列印頭1000
′
的其它結構和實施例一相同。
45.在本實施例中，當第一風機4工作時，第一風機4將氣體經過第五通風口g從外界吸入收容腔115內，由第一通風口a進入第一風道，在靠近第五通風口g的一側的風道組件2中，第一氣流依次流經：第一通風口a、第一導風通道b、第一連接口b1、第二連接口b2和散熱腔226，隨後，經由兩個相互連通的第二通風口c，第一氣流進入靠近第六通風口h的風道組件2的散熱腔226內，緊接著，第一氣流依次流經靠近第六通風口h
′
的風道組件2的第二連接口b2、第一連接口b1、第一導風通道b和第一通風口a，第一氣流最終通過第六通風口h
′
排出殼體1外，圖10中帶虛線的箭頭作為對第一氣流的流動路徑的示意。在本實施例中，兩個第一通風口a不再均作為出風口，而是靠近第五通風口g的第一通風口a為進風口，另一個第一通風口a作為出風口。
46.可以理解的是，在其它一些實施例中，第一風機4還可以設置在第六通風口h
′
。
47.還可以理解的是，在其它一些實施例中，第一風機4的數量可以為兩個，兩個第一
風機4可風別設置在第五通風口g和第六通風口h
′
，兩個第一風機4吹風的方向保持一致。
48.本發明實施例的有益效果是，本實施例提供的風道組件2，包括第一風道和第二風道，所述第一風道包括第一通風口a、第一導風通道b、散熱腔226和第二通風口c，所述第一導風通道b的第一端與所述第一通風口a連通，所述第一導風通道b的第二端與所述散熱腔226連通，所述第二通風口c與所述散熱腔226連通所述第一風道用於供第一氣流流過，以對所述三維列印頭1000的喉管31進行冷卻；所述第二風道包括第三通風口d、容納腔211a、第二導風通道e和第四通風口f，所述第三通風口d與所述容納腔211a連通，所述第二導風通道e的第一端與所述容納腔211a連通，所述第二導風通道e的第二端與所述第四通風口f連通，所述第二風道用於供第二氣流流過，以對所述三維列印頭1000的列印模型進行冷卻。如此，本發明實施例提供的風道組件2可用於同時對噴頭組件3的喉管31以及列印模型進行冷卻，解決了列印模型冷卻不及時發生變形的問題。
49.需要說明的是，本發明的說明書及其附圖中給出了本發明的較佳的實施例，但是，本發明可以通過許多不同的形式來實現，並不限於本說明書所描述的實施例，這些實施例不作為對本發明內容的額外限制，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透徹全面。並且，上述各技術特徵繼續相互組合，形成未在上面列舉的各種實施例，均視為本發明說明書記載的範圍；進一步地，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。