[發明專利]具有進風裝置的3D打印頭以及該打印頭的降溫方法

在審

• 申請號: 201611103010.3
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106696256A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 趙舜培;陳遠榮
• 申請（專利權）人: 東莞市瑞迪三維電子科技有限公司
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/209;B33Y30/00
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司44228
• 代理人: 羅曉聰

技術領域：

本發明涉及3D打印機產品技術領域，特指一種具有進風裝置的3D打印頭以及該打印頭的降溫方法。

背景技術：

3D打印機在這幾年得到飛速的發展，現有3D打印機在工作前首先需要利用計算機進行建模，然后將建成的三維模型進行分層的“切片”處理，然后自下而上逐層“打印”每層切片，從而最終形成與所建模型相同的3D產品。

這種3D打印機也叫熱熔材料噴涂打印，其工作原理與傳統的噴墨打印機原理類似，所不同的是，這種3D打印機所使用的“墨水”為一種熱熔材料，比如熱熔蠟、熱熔膠。通過打印機構將熔融的熱熔材料噴涂在打印平臺上，進行逐層的“打印”，當熱熔材料被噴涂出來后，其將迅速的固化。經過不斷的逐層“打印”，最終形成所需要的三維物體。這種三維打印技術相對來說制作工藝簡單，并且隨著三維機械臂的發展，技術已經成熟。

目前常見的3D打印機采用熱熔膠料帶進給的方式供料，在3D打印頭內具有加熱組件，用于對熱熔材料進行加熱融化。3D打印機運作的作用中，加熱組件需要不間斷加熱，將通過送料組件送入的熱熔膠料帶進行加熱熔融，并在后續未熔融的料帶的推進下，將熔融的原料由打印頭的噴口擠出。這種方式存在的問題就是：由于加熱組件發熱使熱量在3D打印頭內部累積，容易造成打印頭內部溫度過高，當溫度過高時，料帶在還未進入到加熱組件時就已經發生了軟化、甚至熔融，這樣將直接影響料帶的進給。由于目前采用的送料組件多為齒輪組件，通過齒輪組件推動料帶前進，如果料帶軟化或者熔融，齒輪組件就無法完成送料。為了解決這一問題，目前的做法是將加熱組件盡可能的靠近打印頭的噴口，同時在加熱組件上方設置一個散熱組件，目前的散熱組件多采用直接在3D打印頭內設置金屬翅片型散熱器，通過散熱器將加熱組件傳導的熱量發散，避免熱量向上進一步傳導至送料組件。但是，由于打印頭內部為一個相對封閉的空間，熱量很難向外發散。散熱組件作用有限，所以需要解決打印頭散熱的問題。

另一個方面，熱熔材料3D打印機打印時是一層一層的完成，每層噴涂材料與前面一層噴涂材料是通過材料自身的熱熔性固化成一個整體的。如果材料固化的速度過快，當開始打印第二層噴涂材料時，第一層噴涂材料已經完全固化，這樣就會導致兩層材料之間沒有完全固化成一個整體，這將導致最終成型的產品結構強度不夠，容易破裂。為了避免這個問題，就需要令打印頭將熱熔材料噴涂在打印平臺上以后，該材料在固化的過程不能太快。而材料的固化自身溫度直接相關，所以目前解決這一問題的方案就是：對打印平臺進行加熱，即在打印平臺上設置一個電加熱元件，通過該電加熱元件產生熱量來保持打印平臺上的被打印材料的問題，令被打印噴涂的材料層保持在一定溫度下，以便于噴涂的材料層之間可以實現固化為一個整體。

由上所述可以看出，上述的3D打印頭內部累積的熱量需要散發，而打印機本體內部的空氣需要保持一定的溫度，以防止在打印過程中打印平臺上的噴涂材料固話，那么，我們可以利用于打印頭內產生的熱量將加熱組件發散的熱量輸送至打印機本體內，以使打印機本體內部的達到一定溫度，提升整個打印環境的溫度，則可以進一步提升打印質量。

再者，目前的3D打印機已經不僅可以用來打印塑膠材料，其還可以用來打印食品，例如巧克力食品。通過3D打印機制作的巧克力食品造型更加獨特。這種用來制作巧克力產品的3D打印機與現有的產品類似，但是由于巧克力產品的熔點低，固化慢，其原料不再以固態的方式進入，而是直接以液態的方式進入到打印頭內，打印頭內部的加熱組件僅僅是用來對物料進行保溫，防止其固化。當這些巧克力食品原料通過打印頭擠出時，必須要對原料進行特別的方式進行冷卻，以防止打印的巧克力食品造型坍塌。

綜合以上所述，本發明人經過不斷的改進，提出了一種全新的技術方案，以可以解決上述問題。

發明內容：

本發明所要解決的技術問題就在于針對目前產品所存在的不足，提供一種具有進風裝置的3D打印頭。

為了解決上述技術問題，本發明采用了下述技術方案：該具有進風裝置的3D打印頭包括：殼體，以及安裝于殼體內的加熱組件，打印用原料進入殼體內后經過加熱組件的加熱熔融后由打印頭噴嘴送出，進行打印作業，該打印頭還包括一進風裝置，該進風裝置包括：設置于殼體上部的進風口和設置于殼體下部的出風口，外部氣體經進風口進入殼體內，經過加熱組件后，由出風口排出。

進一步而言，上述技術方案中，于所述進風口上連接有風道，通過風道將外部氣體經進風口送入殼體內。

進一步而言，上述技術方案中，所述風道的進口處設置有風機，或者所述的風道的進口與一具有壓縮氣體的壓縮容器連通。