[發(fā)明專利]一種新型3D打印頭

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611151453.X
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106738913A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁松松;王衛(wèi)軍;王建;張弓;候至丞;李均;顧星;林寧
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州中國科學(xué)院先進(jìn)技術(shù)研究所;深圳市中科德睿智能科技有限公司
• 主分類號: B29C64/209
• 分類號: B29C64/209;B29C64/118;B29C64/295;B33Y30/00
• 代理公司: 廣州番禺容大專利代理事務(wù)所(普通合伙)44326
• 代理人: 劉新年

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型3D打印頭。

背景技術(shù)

FDM技術(shù)在3D打印行業(yè)中又稱為熔融沉積成形技術(shù)(Fused DepositionModeling)，其工作原理是以絲狀的熱熔性材料為原料，例如蠟、聚乳酸(PLA)以及ABS等材料。這些熱熔性材料通常被制作成絲狀，以絲狀供料，經(jīng)過供絲機(jī)構(gòu)供絲給高溫噴頭，材料在噴頭中被高溫融化形成熔融狀態(tài)，噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下，將熔融的材料選擇性的涂覆在工作平臺上，形成一個截面，隨后打印頭升或下降一個層高。打印頭繼續(xù)按程序設(shè)定的零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動，同時將熔融狀態(tài)下的材料擠出，前一層的材料粘結(jié)并固化。這一過程反復(fù)進(jìn)行，各截面層層疊加，每一層都在上一層堆積而成，上一層對下一層起到了定位和支撐的作用。隨著高度的增加，最終形成三維實(shí)體模型。分層的厚度可以每一層都相等，也可以不等，層與層之間的厚度越小，生成的零件精度越高，表面的質(zhì)量越好。該技術(shù)中，關(guān)鍵的問題是打印頭，打印頭的加熱的對打印的速度和質(zhì)量影響很大。

現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺陷：現(xiàn)有的打印頭加熱棒都是圓柱棒，在加熱頭的固定塊側(cè)面上開圓孔放置，該類型的加熱容易造成熱量的損失和材料的加熱不均勻(如附圖5)；打印頭加熱處加熱不均勻；加熱棒有一部分直接暴露在外邊，浪費(fèi)能耗；材料加熱慢，不能適應(yīng)高速或超高速打印速度(材料的熔融速度跟不上打印速度)；材料溫度過高容易融化過多的材料，使得本應(yīng)處于固態(tài)部分的材料軟化，造成擠出力不夠，甚至堵頭。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提出一種新型3D打印頭。

本發(fā)明通過以下技術(shù)手段解決上述問題：

一種新型3D打印頭，包括噴頭、加熱環(huán)底座、連接件、喉管、散熱管、噴頭溫度傳感器、環(huán)形加熱棒、加熱環(huán)端蓋、散熱管溫度傳感器、打印材料、緊定螺釘；

噴頭設(shè)置在加熱環(huán)底座下方，用于傳導(dǎo)熱量給打印材料使融化的打印材料沿著噴頭中間的通道流出噴頭；

加熱環(huán)底座設(shè)置在噴頭上方，用于為環(huán)形加熱棒提供安裝位使熱量均勻傳輸至噴頭與連接件、為噴頭溫度傳感器提供安裝位；

連接件設(shè)置在加熱環(huán)底座上方，用于作為加熱環(huán)底座與散熱管的中間連接件以及為打印材料接觸噴頭提供中間通道；

喉管設(shè)置在連接件上方，用于固定打印材料與導(dǎo)熱；

散熱管通過連接件與加熱環(huán)底座連接，用于使散熱管內(nèi)的打印材料能夠散熱以免在散熱管內(nèi)融化；

噴頭溫度傳感器設(shè)置在加熱環(huán)底座內(nèi)、噴頭上方，用于最大限度地測量出打印材料的融化溫度以便于準(zhǔn)確控制加熱溫度；

環(huán)形加熱棒設(shè)置在加熱環(huán)底座的U形槽里，用于加熱加熱環(huán)底座使打印材料迅速融化；

加熱環(huán)端蓋設(shè)置在加熱環(huán)底座的U形槽之上，用于固定環(huán)形加熱棒并覆蓋加熱環(huán)底座的U形槽；

散熱管溫度傳感器設(shè)置在散熱管處喉管上方，用于監(jiān)控散熱管4處的溫度以保證散熱管內(nèi)的打印材料不被融化；

打印材料設(shè)置在喉管與連接件的內(nèi)部，用于被融化后成型打??；

緊定螺釘設(shè)置在加熱環(huán)底座內(nèi)的螺紋孔，用于使加熱環(huán)端蓋固定在加熱環(huán)底座。

進(jìn)一步地，噴頭的上半部為圓柱形狀且設(shè)置有定位臺階；

所述噴頭的下半部為倒錐形體；

所述噴頭的中間開孔且在噴頭的下半部的開口逐漸收小。

進(jìn)一步地，加熱環(huán)底座為圓柱形狀且中間開孔。

進(jìn)一步地，連接件為圓柱形狀且中間開孔；

所述連接件中間設(shè)有定位臺階以區(qū)分連接件的上半部與下半部；

所述連接件的下半部插入加熱環(huán)底座的中間孔且與加熱環(huán)底座同軸；

所述連接件的上半部設(shè)置在加熱環(huán)底座之上。

進(jìn)一步地，喉管為圓柱形狀且中間開通孔。

進(jìn)一步地，散熱管呈圓柱形狀且中間開通孔并由多個圓環(huán)組成。

進(jìn)一步地，噴頭溫度傳感器盡可能地靠近噴頭的熔融腔。

進(jìn)一步地，打印材料與喉管、連接件同軸，打印材料的端面與噴頭接觸。

進(jìn)一步地，緊定螺釘為兩枚對稱的緊定螺釘。

本發(fā)明通過改變加熱頭處的加熱塊和加熱棒的形狀、在圓形加熱塊中放置圓柱環(huán)形的加熱棒、用安裝板將圓形加熱棒隱藏在加熱塊的方式，使打印材料各部分的溫度得到合理控制，保證了在喉管部分打印材料不能被軟化，在加熱部分打印材料受熱均勻，在高速或超高的打印中可以將打印材料迅速融化以確保打印材料融化后的流動性，而且封閉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效降低了能耗，解決了加熱不均勻不合理、熱量損失的問題。