3d印表機的列印頭噴頭結構的製作方法

2023-10-11 13:32:39 2

3d印表機的列印頭噴頭結構的製作方法
【專利摘要】本實用新型屬於印刷設備【技術領域】，涉及一種3D印表機的列印頭噴頭結構。它解決了現有技術能耗高、噴頭的出絲效率低下、噴頭易堵住、耗材擠出困難等技術問題。它包括加熱機構，所述加熱機構內設有噴嘴組件和加熱組件，加熱機構連接呈筒狀的散熱機構，加熱機構和散熱機構之間還設有隔熱機構且該隔熱機構連通噴嘴組件和散熱機構。本實用新型具有能耗低、出絲效率高、噴嘴不易堵住、耗材擠出容易等優點。
【專利說明】3D印表機的列印頭噴頭結構
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於印刷設備【技術領域】，涉及一種印表機的噴頭結構，具體涉及一種3D印表機的列印頭噴頭結構。
【背景技術】
[0002]3D印表機是一種數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層列印的方式來構造物體的技術。過去其常在模具製造、工業設計等領域被用於製造模型，現正逐漸用於一些產品的直接製造。
[0003]在3D列印時，軟體通過電腦輔助設計技術(CAD)完成一系列數字切片，並將這些切片的信息傳送到3D印表機上，後者會將連續的薄型層面堆疊起來，直到一個固態物體成型。堆疊薄層的形式有多種多樣。有些3D印表機使用「噴墨」的方式。例如，一家名為Objet的以色列3D印表機公司使用印表機噴頭將一層極薄的液態塑料物質噴塗在鑄模託盤上，此塗層然後被置於紫外線下進行處理。之後鑄模託盤下降極小的距離，以供下一層堆疊上來。另外一家總部位於美國明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一種叫做「熔積成型」的技術，整個流程是在噴頭內熔化塑料，然後通過沉積塑料纖維的方式才形成薄層。
[0004]還有一些系統使用粉末微粒作為列印介質。粉末微粒被噴撒在鑄模託盤上形成一層極薄的粉末層，然後由噴出的液態粘合劑進行固化。它也可以使用一種叫做「雷射燒結」的技術熔鑄成指定形狀。這也正是德國EOS公司在其疊加工藝製造機上使用的技術。
[0005]3D印表機與傳統印表機最大的區別在於它使用的「墨水」是實實在在的原材料。這些原材料經加熱後熔化，從3D印表機的列印頭噴頭中噴出後冷卻為固態，整個列印的過程就是噴頭按照程序不斷的噴出液體的原材料並成功在模型上冷卻，最終得到3D的固體實物。但現有的3D印表機的噴頭結構的加熱端與散熱端之間的隔熱效果較差，因此加熱端的熱量會快速傳遞到散熱端中，這樣就引起兩個問題:1、加熱端的熱量迅速傳遞到散熱端中，導致加熱端熱量散失較大，能耗較高；2、散熱端中的溫度較高，耗材在散熱端中過早軟化，導致噴頭的出絲效率低下、噴頭易堵住、耗材擠出困難。

【發明內容】

[0006]本實用新型的目的是針對上述問題，提供一種3D印表機的列印頭噴頭結構，解決了現有技術能耗高、噴頭的出絲效率低下、噴頭易堵住、耗材擠出困難等技術問題。
[0007]為達到上述目的，本實用新型採用了下列技術方案:一種3D印表機的列印頭噴頭結構，包括加熱機構，所述加熱機構內設有噴嘴組件和加熱組件，加熱機構連接呈筒狀的散熱機構，加熱機構和散熱機構之間還設有隔熱機構且該隔熱機構連通噴嘴組件和散熱機構。
[0008]在上述的3D印表機的列印頭噴頭結構中，所述隔熱機構包括隔熱連接管，所述隔熱連接管由一體成型的大管和小管組成，大管與噴嘴組件可拆卸的連接，小管與散熱機構可拆卸的連接。[0009]在上述的3D印表機的列印頭噴頭結構中，所述隔熱機構還包括設在散熱機構內的導料管，該導料管一端插入到小管內，另一端插入到散熱機構內與散熱機構的端部內壁貼合。
[0010]在上述的3D印表機的列印頭噴頭結構中，所述散熱機構包括呈圓筒狀的散熱管，散熱管外壁均勻設置有多片散熱片，小管插入到與散熱管內與散熱管螺接，散熱管遠離小管的一端設有一個卡口，該卡口與散熱管端部的連接處形成縮口，導料管一端插入到小管內，另一端插入到散熱管內與縮口貼合。
[0011]在上述的3D印表機的列印頭噴頭結構中，所述加熱機構包括呈方柱形的加熱塊，所述加熱塊內設有加熱孔且該加熱孔貫穿加熱塊相對置的兩個側面，所述加熱塊內還設有噴嘴孔且該噴嘴孔貫穿加熱塊另一相對置的兩個側面，所述加熱孔內設有加熱組件，所述噴嘴孔內設有與加熱塊螺接的噴嘴組件且噴嘴組件兩端凸出加熱塊外壁，加熱塊內還設有測溫孔且測溫孔內設有能檢測噴嘴組件溫度的熱電偶組件。
[0012]在上述的3D印表機的列印頭噴頭結構中，所述加熱孔和噴嘴孔相互垂直且不連通，所述加熱塊上還設有一個與加熱孔垂直的固定螺孔且該固定螺孔一端連通加熱孔，另一端貫穿加熱塊的外壁，所述測溫孔與加熱孔平行，測溫孔一端連通噴嘴孔，另一端貫穿加熱塊的外壁，所述加熱組件包括設在加熱孔內的熱電阻和與熱電阻連接的第一導線，所述噴嘴組件包括具有外螺紋且中間具有噴嘴流道的噴嘴本體，所述噴嘴本體的一個端部膨大形成噴頭，噴頭中心設有貫穿噴頭且連通噴嘴流道的噴孔，該噴孔的孔徑小於噴嘴流道，噴嘴本體通過噴嘴孔與加熱塊螺接且噴嘴本體的噴頭與加熱塊緊貼，噴嘴本體遠離噴頭的另一端延伸出加熱塊外壁並與大管螺接，所述熱電偶組件包括設在測溫孔內的熱電偶，所述熱電偶連接第二導線，熱電偶與噴嘴本體貼合。
[0013]在上述的3D印表機的列印頭噴頭結構中，所述噴嘴本體延伸出加熱塊外壁的一端插入到大管內與大管螺接且導料管的兩端分別抵住噴嘴本體的端部和縮口，導料管的外壁與散熱管的內壁貼合。
[0014]在上述的3D印表機的列印頭噴頭結構中，所述噴嘴流道的孔徑小於導料管的孔徑。
[0015]在上述的3D印表機的列印頭噴頭結構中，所述隔熱機構由低熱導率塑料製成。
[0016]在上述的3D印表機的列印頭噴頭結構中，所述隔熱連接管的材質為Peek，所述導料管的材質為Ptfe。
[0017]與現有的技術相比，本實用新型的優點在於:1、用Peek製成的隔熱連接管的熱導率遠低於金屬(如不鏽鋼)連接件，可可有效的阻隔加熱機構的熱量往散熱機構傳導，從而防止耗材過早軟化及加熱機構的熱量損失，既降低了能耗又保證了耗材容易擠出；2、Ptfe製成的導料管具有自潤滑特性，使得耗材在通過該導料管時阻力更小，送料更方便，該導料管內壁還可與部分熔融耗材形成類似針筒活塞結構以便將噴嘴組件中液化後的耗材擠出，該管外壁緊貼散熱管，散熱更高效，因此噴嘴組件的出絲效率高、噴嘴不易堵住、耗材擠出容易。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型提供的結構示意圖；[0019]圖2是本實用新型提供的爆炸圖；
[0020]圖3是本實用新型提供的加熱塊的內部結構示意圖。
[0021]圖中:加熱機構1、加熱塊11、加熱孔12、噴嘴孔13、測溫孔14、固定螺孔15、噴嘴組件2、噴嘴本體20、噴嘴流道21、噴頭22、加熱組件3、熱電阻31、第一導線32、散熱機構
4、散熱管40、散熱片41、卡口 42、縮口 43、隔熱機構5、隔熱連接管50、大管51、小管52、導料管53、熱電偶組件6、熱電偶61、第二導線62。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步詳細的說明。
[0023]如圖1、圖2、圖3所示，一種3D印表機的列印頭噴頭結構，包括加熱機構1，所述加熱機構I內設有噴嘴組件2和加熱組件3，加熱機構I連接呈筒狀的散熱機構4，加熱機構I和散熱機構4之間還設有隔熱機構5且該隔熱機構5連通噴嘴組件2和散熱機構4，隔熱機構5由低熱導率塑料製成。隔熱機構5可有效的阻隔加熱機構I的熱量往散熱機構4傳導，一方面可以防止加熱機構I的熱量直接傳導到散熱機構4，從而導致加熱機構I的熱量損失；另一方面可以防止散熱機構4內的耗材(如墨棒、塑料條等)過早軟化，避免耗材擠出困難。
[0024]隔熱機構5包括隔熱連接管50，所述隔熱連接管50由一體成型的大管51和小管52組成，大管51與噴嘴組件2可拆卸的連接，小管52與散熱機構4可拆卸的連接。隔熱機構5還包括設在散熱機構4內的導料管53,該導料管53 —端插入到小管52內，另一端插入到散熱機構4內與散熱機構4的端部內壁貼合。隔熱連接管50的材質為Peek，所述導料管53的材質為Ptfe。Peek屬耐高溫特種塑料，軟化溫度大於300°C，熱導率遠低於金屬(如不鏽鋼等)連接件，可有效的阻隔加熱機構I的熱量往散熱機構4傳導；Ptfe同屬耐高溫材料，軟化溫度大於250°C，且具有自潤滑特性，使得耗材在通過導料管53時阻力更小，送料更方便，該導料管53內壁還可與部分熔融耗材形成類似針筒活塞結構以便將噴嘴組件2中液化後的耗材擠出(耗材通常是條狀的，穿入在導料管53中)，該導料管53外壁緊貼散熱機構4，散熱更高效(散熱效率不高會導致上端耗材過早軟化，無法推動活塞結構出料)。
[0025]散熱機構4包括呈圓筒狀的散熱管40，散熱管40外壁均勻設置有多片散熱片41，散熱片41的形狀可以多種多樣，如三角形、多邊形、圓形、橢圓形等等，在本實施例中，散熱片41為圓形翅片，小管52插入到與散熱管40內與散熱管40螺接,散熱管40遠尚小管52的一端設有一個卡口 42，該卡口 42與散熱管40端部的連接處形成縮口 43，在這個結構中，導料管53 —端插入到小管52內，另一端插入到散熱管40內與縮口 43貼合。卡口 42便於與耗材的輸料機構連接，縮口 43與導料管53貼合後可直接將耗材輸入到導料管53中，並由導料管53進入到噴嘴組件2中。
[0026]加熱機構I包括呈方柱形的加熱塊11，所述加熱塊11內設有加熱孔12且該加熱孔12貫穿加熱塊11相對置的兩個側面，所述加熱塊11內還設有噴嘴孔13且該噴嘴孔13貫穿加熱塊11另一相對置的兩個側面，所述加熱孔12內設有加熱組件3，所述噴嘴孔13內設有與加熱塊11螺接的噴嘴組件2且噴嘴組件2兩端凸出加熱塊11外壁，加熱塊11內還設有測溫孔14且測溫孔14內設有能檢測噴嘴組件2溫度的熱電偶組件6。噴嘴組件2的材質為銅，加熱塊11的材質為鋁，銅和鋁的熱導率都較高，能夠較快的傳遞加熱組件3產生的熱量。
[0027]加熱孔12和噴嘴孔13相互垂直且不連通，從而防止加熱組件3直接給噴嘴組件2直接加熱導致噴嘴組件2的溫度過高，耗材過分軟化；所述加熱塊11上還設有一個與加熱孔12垂直的固定螺孔15且該固定螺孔15 —端連通加熱孔12，另一端貫穿加熱塊11的外壁，固定螺孔15中可以插入螺絲或螺栓等用於固定加熱組件3 ;所述測溫孔14與加熱孔12平行，測溫孔14 一端連通噴嘴孔13，另一端貫穿加熱塊11的外壁，所述加熱組件3包括設在加熱孔12內的熱電阻31和與熱電阻31連接的第一導線32，所述噴嘴組件2包括具有外螺紋且中間具有噴嘴流道21的噴嘴本體20，噴嘴流道21的孔徑小於導料管53的孔徑，顯然，噴嘴流道21與導料管53的孔徑為1:1時為最佳狀態，但當導料管53遇熱時會產生膨脹，其膨脹係數要大於噴嘴組件2的膨脹係數，因此導料管53的孔徑會縮小，此時噴嘴流道21與導料管53的孔徑基本為1:1，達到送料的最佳狀態；所述噴嘴本體20的一個端部膨大形成噴頭22，噴頭22中心設有貫穿噴頭22且連通噴嘴流道21的噴孔(圖中未示出)，該噴孔的孔徑小於噴嘴流道21，噴孔的孔徑控制在0.2-0.35_之間，噴嘴本體20通過噴嘴孔13與加熱塊11螺接且噴嘴本體20的噴頭22與加熱塊11緊貼，噴嘴本體20遠離噴頭22的另一端延伸出加熱塊11外壁，所述熱電偶組件6包括設在測溫孔14內的熱電偶61，所述熱電偶61連接第二導線62，熱電偶61與噴嘴本體20貼合，熱電偶61與噴嘴本體20貼合，使測溫更準確。
[0028]噴嘴本體20延伸出加熱塊11外壁的一端插入到大管51內與大管51螺接且導料管53的兩端分別抵住噴嘴本體20的端部和縮口 43，導料管53的外壁與散熱管40的內壁貼合，從而可以將導料管53中的耗材的熱量及時傳遞給散熱管40，防止耗材過早軟化。
[0029]下表是各種 材料的熱導率數值。
[0030]
1?I 熱導率(20°C，W/m.K)
M401
Ig237
不鏽鋼60
Peek0.25
Ptfe024
[0031]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。
[0032]儘管本文較多地使用了加熱機構1、加熱塊11、加熱孔12、噴嘴孔13、測溫孔14、固定螺孔15、噴嘴組件2、噴嘴本體20、噴嘴流道21、噴頭22、加熱組件3、熱電阻31、第一導線32、散熱機構4、散熱管40、散熱片41、卡口 42、縮口 43、隔熱機構5、隔熱連接管50、大管51、小管52、導料管53、熱電偶組件6、熱電偶61、第二導線62等術語，但並不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。
【權利要求】
1.一種3D印表機的列印頭噴頭結構，包括加熱機構(1)，所述加熱機構(I)內設有噴嘴組件(2)和加熱組件(3)，加熱機構(I)連接呈筒狀的散熱機構(4)，其特徵在於，加熱機構(I)和散熱機構(4)之間還設有隔熱機構(5)且該隔熱機構(5)連通噴嘴組件(2)和散熱機構(4)。
2.根據權利要求1所述的3D印表機的列印頭噴頭結構，其特徵在於，所述隔熱機構(5)包括隔熱連接管(50)，所述隔熱連接管(50)由一體成型的大管(51)和小管(52)組成，大管(51)與噴嘴組件(2)可拆卸的連接，小管(52)與散熱機構(4)可拆卸的連接。
3.根據權利要求2所述的3D印表機的列印頭噴頭結構，其特徵在於，所述隔熱機構(5)還包括設在散熱機構(4)內的導料管(53)，該導料管(53) —端插入到小管(52)內，另一端插入到散熱機構(4)內與散熱機構(4)的端部內壁貼合。
4.根據權利要求3所述的3D印表機的列印頭噴頭結構，其特徵在於，所述散熱機構(4)包括呈圓筒狀的散熱管(40)，散熱管(40)外壁均勻設置有多片散熱片(41)，小管(52)插入到散熱管(40)內與散熱管(40)螺接,散熱管(40)遠離小管(52)的一端設有一個卡口(42)，該卡口(42)與散熱管(40)端部的連接處形成縮口(43)，導料管(53) —端插入到小管(52)內，另一端插入到散熱管(40)內與縮口(43)貼合。
5.根據權利要求3或4所述的3D印表機的列印頭噴頭結構，其特徵在於，所述加熱機構(I)包括呈方柱形的加熱塊(11 )，所述加熱塊(11)內設有加熱孔(12)且該加熱孔(12)貫穿加熱塊(11)相對置的兩個側面，所述加熱塊(11)內還設有噴嘴孔(13)且該噴嘴孔(13)貫穿加熱塊(11)另一相對置的兩個側面，所述加熱孔(12)內設有加熱組件(3)，所述噴嘴孔(13)內設有與加熱塊(11)螺接的噴嘴組件(2)且噴嘴組件(2)兩端凸出加熱塊(11)外壁，加熱塊(11)內還設有測溫孔(14)且測溫孔(14)內設有能檢測噴嘴組件(2)溫度的熱電偶組件(6)。
6.根據權利要求5所述的3D印表機的列印頭噴頭結構，其特徵在於，所述加熱孔(12)和噴嘴孔(13)相互垂直且不連通，所述加熱塊(11)上還設有一個與加熱孔(12)垂直的固定螺孔(15)且該固定螺孔(15) —端連通加熱孔(12)，另一端貫穿加熱塊(11)的外壁，所述測溫孔(14)與加熱孔(12)平行，測溫孔(14) 一端連通噴嘴孔(13)，另一端貫穿加熱塊(11)的外壁，所述加熱組件(3 )包括設在加熱孔(12 )內的熱電阻(31)和與熱電阻(31)連接的第一導線(32)，所述噴嘴組件(2)包括具有外螺紋且中間具有噴嘴流道(21)的噴嘴本體(20)，所述噴嘴本體(20)的一個端部膨大形成噴頭(22)，噴頭(22)中心設有貫穿噴頭(22)且連通噴嘴流道(21)的噴孔，該噴孔的孔徑小於噴嘴流道(21)，噴嘴本體(20)通過噴嘴孔(13)與加熱塊(11)螺接且噴嘴本體(20)的噴頭(22)與加熱塊(11)緊貼，噴嘴本體(20)遠離噴頭(22)的另一端延伸出加熱塊(11)外壁並與大管(51)螺接，所述熱電偶組件(6)包括設在測溫孔(14)內的熱電偶(61)，所述熱電偶(61)連接第二導線(62)，熱電偶(61)與噴嘴本體(20)貼合。
7.根據權利要求6所述的3D印表機的列印頭噴頭結構，其特徵在於，所述噴嘴本體(20)延伸出加熱塊(11)外壁的一端插入到大管(51)內與大管(51)螺接且導料管(53)的兩端分別抵住噴嘴本體(20)的端部和縮口(43)，導料管(53)的外壁與散熱管(40)的內壁貼合。
8.根據權利要求6所述的3D印表機的列印頭噴頭結構，其特徵在於，所述噴嘴流道(21)的孔徑小於導料管(53)的孔徑。
9.根據權利要求1或2或3或4所述的3D印表機的列印頭噴頭結構，其特徵在於，所述隔熱機構(5)由低熱導率塑料製成。
10.根據權利要求3或4所述的3D印表機的列印頭噴頭結構，其特徵在於，所述隔熱連接管(50)的材質為Pee k,所述導料管(53)的材質為Ptfe。
【文檔編號】B29C67/00GK203697487SQ201420044669
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月23日 優先權日:2014年1月23日
【發明者】馮傳, 孫漢明, 黃朝暉, 吳凱, 趙海斌 申請人:德清中科金融信息技術研究所