[發(fā)明專(zhuān)利]一種工業(yè)FDM打印設(shè)備用的冷卻裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810169701.6
• 申請(qǐng)日: 2018-03-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108340576A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊保;王志勇;王彥濤;撖俊虎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 寧夏共享模具有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B29C64/20
• 分類(lèi)號(hào): B29C64/20;B29C35/16;B33Y30/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明具體涉及一種工業(yè)FDM打印設(shè)備的冷卻裝置，包括冷卻源、氣管、冷卻環(huán)等機(jī)構(gòu)，低溫氣體由多根氣管分流輸向冷卻環(huán)，冷卻環(huán)采用均布的特殊結(jié)構(gòu)出氣口，改變了傳統(tǒng)的FDM打印頭冷卻機(jī)構(gòu)和冷卻方式，采用冷卻環(huán)及外向冷卻方式，冷卻效果更均勻，避免對(duì)噴頭的激冷問(wèn)題，保證噴頭出料的流暢性；設(shè)計(jì)冷卻環(huán)的空腔結(jié)構(gòu)為弧形結(jié)構(gòu)，可有效降低氣體流速，避免氣流沖擊震動(dòng)；同時(shí)采用分體式冷卻環(huán)實(shí)施方便，安裝維護(hù)便捷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)FDM打印設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種工業(yè)FDM打印設(shè)備用的冷卻裝置。

背景技術(shù)

3D打印機(jī)是快速成型技術(shù)的一種設(shè)備，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，以粉末狀金屬或塑料等可粘接性材料，通過(guò)逐層打印方式來(lái)構(gòu)建物體的技術(shù)。

熔融沉積型技術(shù)（FDM）是增材制造的主流技術(shù)之一。它利用熱塑性材料（ABS或PLA）的熱熔性、粘接性，將熱塑性材料在擠出機(jī)構(gòu)內(nèi)加熱成熔融態(tài)。擠出機(jī)構(gòu)在設(shè)定程序控制下，沿著模型輪廓軌跡進(jìn)行X-Y平面運(yùn)動(dòng)和高度Z方向運(yùn)動(dòng)，打印材料被擠出后固化，并與周?chē)牧险辰?，每一個(gè)層面都是在上一層層面上堆積而成，直至按模型層層堆積完成為止。

現(xiàn)有工業(yè)級(jí)熔融沉積型打印設(shè)備冷卻機(jī)構(gòu)存在的主要技術(shù)不足有：一是傳承桌面級(jí)打印設(shè)備的冷卻機(jī)構(gòu)——冷卻風(fēng)扇，冷卻能力不足；二是采用壓縮空氣作為冷卻源進(jìn)行冷卻，但采用冷卻機(jī)構(gòu)不合理，鴨嘴冷卻裝置，冷卻方式不正確，采用內(nèi)向冷卻，通常出現(xiàn)激冷問(wèn)題，而導(dǎo)致打印噴頭不出料，造成噴頭堵塞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工業(yè)級(jí)FDM打印冷卻裝置及冷卻方法，使用該冷卻裝置及方法能有效解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)活料均勻冷卻，避免激冷問(wèn)題，保證噴頭出料流暢。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種工業(yè)FDM打印設(shè)備用的冷卻裝置，其特征在于，包括冷卻源、氣管、冷卻環(huán)、擠出機(jī)構(gòu)；所述冷卻源為低溫氣體，如低溫壓縮空氣、低溫壓縮氮?dú)獾?；冷卻源的出口與多根氣管相連，每根氣管將等量的冷卻氣體輸向冷卻環(huán)，在到達(dá)冷卻環(huán)附近再分流為多根支氣管，支氣管與冷卻環(huán)的進(jìn)氣口相連；

所述冷卻環(huán)安裝在擠出機(jī)構(gòu)的下部，冷卻環(huán)設(shè)有多個(gè)均布的進(jìn)氣口和出氣口，進(jìn)氣口與氣管相連，出氣口噴出冷卻氣體；出氣口方向沿?cái)D出機(jī)構(gòu)的軸線向下，擠出口內(nèi)壁的形狀為弧形，弧形將氣流向下的流向引導(dǎo)向外偏斜，避免直吹擠出的材料。

進(jìn)一步的，冷卻環(huán)的制作和內(nèi)腔結(jié)構(gòu)也是本發(fā)明的關(guān)鍵部分，所述冷卻環(huán)的材質(zhì)為鋁，其內(nèi)腔為中空結(jié)構(gòu)，裝置分為上、下兩部分，同心安裝；內(nèi)腔中空結(jié)構(gòu)為弧形結(jié)構(gòu)，可有效保障氣流的順暢性，并緩解氣流的沖擊和震動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述裝置的上部為半弧形空腔結(jié)構(gòu)，上部有多個(gè)進(jìn)氣口，均勻分布于環(huán)周；所述裝置的下部同樣為半弧形空腔結(jié)構(gòu)，與上部同心安裝，空腔對(duì)接處形狀一致，形成弧形平滑過(guò)渡，下部的底部設(shè)有多個(gè)出氣口，出氣口與空腔弧形結(jié)構(gòu)平滑過(guò)渡，出氣口是以擠出機(jī)構(gòu)軸心圓周均勻分布，保證冷卻范圍是以擠出機(jī)構(gòu)軸心為中心均勻分布的一個(gè)區(qū)域，保證對(duì)局部的原材料的冷卻程度相同，并且不會(huì)對(duì)擠出噴頭造成振動(dòng)；冷卻環(huán)的上下部組裝結(jié)構(gòu)，形成氣流的走向?yàn)榇怪庇跀D出機(jī)構(gòu)的軸線進(jìn)氣，平行于擠出機(jī)構(gòu)的軸線出氣，氣流經(jīng)90°轉(zhuǎn)彎被沖散，具有一定的方向，同時(shí)具有更寬的覆蓋面。

進(jìn)一步的，冷卻環(huán)的安裝位置直接影響冷卻效果，影響冷卻質(zhì)量，因此所述冷卻環(huán)環(huán)繞于所述擠出機(jī)構(gòu)的外側(cè)，并與所述擠出機(jī)構(gòu)同軸，且所述冷卻環(huán)下部位于靠近所述擠出機(jī)構(gòu)的端部一側(cè)，且所述下部出氣口到所述擠出機(jī)構(gòu)的端部的距離為3～5cm。

進(jìn)一步的，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)打印設(shè)備規(guī)模和尺寸，需合理設(shè)計(jì)氣管、進(jìn)氣口和出氣口的數(shù)量，保證冷卻質(zhì)量，因此所述氣管分為主氣管和支氣管，主氣管設(shè)置為3根，每根主氣管再分流成4根支氣管；所述的冷卻環(huán)中，上部進(jìn)氣口共有12個(gè)進(jìn)氣口，下部出氣口共有18個(gè)出氣口；所述的下部出氣口形狀為扇形，寬度為2～4mm。