本技術(shù)涉及一種新型的微波加熱打印頭，應(yīng)用于3d打印領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、3d打印技術(shù)，也被稱作增材制造技術(shù)，依托于先進的數(shù)字和計算機技術(shù)，已經(jīng)逐步發(fā)展成為一種成熟的制造方法。3d打印機通過熔化導(dǎo)電的絲材，并逐層堆疊這些材料來構(gòu)建三維物體模型，這種方法能夠制造出設(shè)計復(fù)雜、細節(jié)豐富的三維模型。與傳統(tǒng)的制造工藝相比，3d打印技術(shù)可以簡化制造流程，減少制造成本，快速制作出成品，顯著提高生產(chǎn)效率，并減少材料的浪費。

2、然而，傳統(tǒng)的3d打印機在加熱絲材時大多采用電阻加熱方式，其加熱速度較慢，通常只有2℃/s，這導(dǎo)致升溫過程耗時較長，并且加熱過程可能不夠均勻。為了克服這些限制，本實用新型提出了一種新型的微波加熱打印頭，該打印頭采用同軸諧振器技術(shù)來加熱絲材。這種設(shè)計有望提高加熱效率，縮短加熱時間，并且實現(xiàn)更加均勻的加熱效果，從而進一步提升3d打印技術(shù)的性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型提供了一種新型的微波加熱打印頭，可以有效解決上述問題。

2、本實用新型是這樣實現(xiàn)的：

3、一種新型的微波加熱打印頭，包括：

4、外導(dǎo)體微波屏蔽殼體，其外壁導(dǎo)通設(shè)有一微波輸入源，所述外導(dǎo)體微波屏蔽殼體頂部焊接有一外導(dǎo)體微波屏蔽上殼體，所述外導(dǎo)體微波屏蔽上殼體內(nèi)固設(shè)有一同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體，所述同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體設(shè)于外導(dǎo)體微波屏蔽殼體內(nèi)，并與外導(dǎo)體微波屏蔽殼體圍合形成一同軸諧振腔，所述外導(dǎo)體微波屏蔽殼體底部焊接有一外導(dǎo)體微波屏蔽下殼體，所述外導(dǎo)體微波屏蔽下殼體底部安裝一法蘭盤，所述同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)部穿設(shè)有一石英管并延伸至法蘭盤出口端，所述同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體設(shè)于外導(dǎo)體微波屏蔽殼體內(nèi)的長度小于同軸諧振腔的高度，使所述石英管部分裸露于同軸諧振腔內(nèi)。

5、作為進一步改進的，所述外導(dǎo)體微波屏蔽下殼體底部設(shè)有一連接槽，所述法蘭盤包括安裝部以及與安裝部一體成型的連接部，所述安裝部通過第一螺栓安裝于外導(dǎo)體微波屏蔽下殼體底部，所述連接部設(shè)于所述連接槽內(nèi)，所述連接槽與連接部之間具有一扼流空腔，所述扼流空腔內(nèi)安裝有聚四氟乙烯環(huán)。

6、作為進一步改進的，定義所述同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體的外徑為，所述外導(dǎo)體微波屏蔽殼體的內(nèi)徑為，則有

7、，＜

8、其中為同軸線中填充的相對介電常數(shù)，為特性阻抗，為最小工作波長。

9、作為進一步改進的，所述同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體外壁設(shè)置有若干第一環(huán)形凹槽，所述外導(dǎo)體微波屏蔽殼體的內(nèi)壁設(shè)置有若干與所述第一環(huán)形凹槽相應(yīng)的第二環(huán)形凹槽，定義所述第一環(huán)形凹槽的半徑為，所述第二環(huán)形凹槽的半徑為，則有=(-)-(-)=0.25~0.3mm。

10、作為進一步改進的，定義所述第一環(huán)形凹槽和第二環(huán)形凹槽相對同軸諧振腔軸向的偏移量為δl,則有δl=0~0.2mm。

11、作為進一步改進的，所述外導(dǎo)體微波屏蔽上殼體包括第一安裝殼體和第二安裝殼體，所述第一安裝殼體底部焊接于外導(dǎo)體微波屏蔽殼體頂部，所述第一安裝殼體底部設(shè)有一與同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體適配的第一穿透孔，所述第一安裝殼體遠離所述外導(dǎo)體微波屏蔽殼體一端外側(cè)設(shè)有一圈環(huán)形安裝槽，所述第一安裝殼體遠離所述外導(dǎo)體微波屏蔽殼體一端內(nèi)側(cè)設(shè)有一與所述環(huán)形安裝槽同軸心的內(nèi)導(dǎo)體安裝槽，所述內(nèi)導(dǎo)體安裝槽側(cè)壁設(shè)有一螺栓安裝塊，所述第一安裝殼體側(cè)壁設(shè)有一貫穿環(huán)形安裝槽和螺栓安裝塊的螺栓固定孔，所述同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體外側(cè)壁上設(shè)有一與所述內(nèi)導(dǎo)體安裝槽適配的安裝塊，所述安裝塊設(shè)于內(nèi)導(dǎo)體安裝槽內(nèi)，所述第二安裝殼體設(shè)有一與所述環(huán)形安裝槽相應(yīng)的殼體側(cè)壁，所述殼體側(cè)壁設(shè)有與螺栓固定槽相應(yīng)的螺栓安裝孔，所述殼體側(cè)壁內(nèi)設(shè)有一與所述內(nèi)導(dǎo)體安裝槽適配的抵接塊，所述第二安裝殼體頂部設(shè)有一與同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體適配的第二穿透孔，所述殼體側(cè)壁插入所述環(huán)形安裝槽內(nèi)時，螺栓安裝孔與螺栓固定孔對齊并使用第二螺栓緊鎖固定，所述抵接塊抵接所述安裝塊，使所述同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體緊固設(shè)置于外導(dǎo)體微波屏蔽上殼體上。

12、作為進一步改進的，所述抵接塊底部設(shè)置有一聚四氟乙烯塊。

13、本實用新型的有益效果是：

14、（1）所述外導(dǎo)體微波屏蔽殼體外壁導(dǎo)通設(shè)置有微波輸入源，通過施加微波能夠短時間內(nèi)快速加熱導(dǎo)電復(fù)合熱塑性絲材，與傳統(tǒng)的電阻加熱相比，極大提高了加熱升溫速率；還可通過增加微波源的功率也能更加快速加熱導(dǎo)電熱塑性絲材，提高加熱升溫速率；當(dāng)導(dǎo)電復(fù)合熱塑性絲材的電導(dǎo)率較高時，能更好的把磁場引入到進出口附件，使絲材的加熱區(qū)域在擠出口附件，所述同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體設(shè)于外導(dǎo)體微波屏蔽殼體內(nèi)的長度小于同軸諧振腔的高度，使所述石英管部分裸露于同軸諧振腔內(nèi)，石英管屬于透波材料，微波透過石英管作用在絲材上使絲材加熱。

15、（2）所述外導(dǎo)體微波屏蔽下殼體底部設(shè)有一連接槽，所述法蘭盤包括安裝部以及與安裝部一體成型的連接部，所述安裝部通過第一螺栓安裝于外導(dǎo)體微波屏蔽下殼體底部，所述連接部設(shè)于所述連接槽內(nèi)，所述連接槽與連接部之間具有一扼流空腔，扼流空腔具有引導(dǎo)微波反轉(zhuǎn)相位的作用，在扼流空腔入口處，微波會被它逆向的反射波抵消，即限制某些頻段的電流通過，防止微波的泄露，所述扼流空腔內(nèi)安裝有聚四氟乙烯（ptfe）環(huán)，聚四氟乙烯環(huán)不僅具有耐磨耐老化的特點，可有效加強打印頭的使用壽命，扼流腔體內(nèi)可有效減少信號的傳輸損耗，防止微波泄露，造成危害。

16、（3）根據(jù)同軸線中填充的相對介電常數(shù)、特性阻抗、最小工作波長可以計算出合適的同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體的外徑，以及外導(dǎo)體微波屏蔽殼體的內(nèi)徑，增加同軸諧振腔內(nèi)的q值，q值是衡量諧振腔性能的一個指標(biāo)，它定義為諧振腔儲存的總能量與每個周期損耗的能量之比。高q值表示諧振腔在單位時間內(nèi)的能量損耗很低，因此能夠維持較長時間的振蕩。

17、（4）所述同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體外壁設(shè)置有若干第一環(huán)形凹槽，所述外導(dǎo)體微波屏蔽殼體的內(nèi)壁設(shè)置有若干與所述第一環(huán)形凹槽相應(yīng)的第二環(huán)形凹槽，當(dāng)所述=(-)-(-)=0.25~0.3mm時，設(shè)置第一環(huán)形凹槽和第二環(huán)形凹槽，并且所述第一環(huán)形凹槽和第二環(huán)形凹槽相對同軸諧振腔軸向的偏移量為δl=0~0.2mm可有效增加同軸諧振腔的q值，高q值意味著諧振腔在單位時間內(nèi)的能量損耗較低，這通常有利于提高設(shè)備的性能，提高微波能量的利用率，并且可以抑制自激振蕩，確保打印過程的穩(wěn)定進行。

18、（5）由于隨著所述第一環(huán)形凹槽和第二環(huán)形凹槽相對同軸諧振腔軸向的偏移量δl的增大，所述同軸諧振腔的q值減小，如果使用如螺紋固定、卡扣固定等方式安裝同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體，可能造成同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體微波屏蔽殼體沿軸向發(fā)生移動，因為石英管作為易損件需要較為頻繁更換，在更換過程中，極有可能造成未旋緊，或者卡扣安裝不到位的情況，造成第一環(huán)形凹槽和第二環(huán)形凹槽錯位設(shè)置，因此，通過第二螺栓可將同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體安裝于第一安裝殼體和第二安裝殼體之間，防止第一環(huán)形凹槽和第二環(huán)形凹槽錯位，從而減小同軸諧振腔工作效率的情況發(fā)生，并且能夠有效防止微波泄露。

技術(shù)特征：

1.一種新型的微波加熱打印頭，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的微波加熱打印頭，其特征在于，所述外導(dǎo)體微波屏蔽下殼體（40）底部設(shè)有一連接槽（41），所述法蘭盤（50）包括安裝部（51）以及與安裝部（51）一體成型的連接部（52），所述安裝部（51）通過第一螺栓（53）安裝于外導(dǎo)體微波屏蔽下殼體（40）底部，所述連接部（52）設(shè)于所述連接槽（41）內(nèi)，所述連接槽（41）與連接部（52）之間具有一扼流空腔（54），所述扼流空腔（54）內(nèi)安裝有聚四氟乙烯環(huán)（55）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的微波加熱打印頭，其特征在于，定義所述同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體（30）的外徑為，所述外導(dǎo)體微波屏蔽殼體（10）的內(nèi)徑為，則有

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型的微波加熱打印頭，其特征在于，所述同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體（30）外壁設(shè)置有若干第一環(huán)形凹槽（31），所述外導(dǎo)體微波屏蔽殼體（10）的內(nèi)壁設(shè)置有若干與所述第一環(huán)形凹槽（31）相應(yīng)的第二環(huán)形凹槽（12），定義所述第一環(huán)形凹槽（31）的半徑為，所述第二環(huán)形凹槽（12）的半徑為，則有=(-)-(-)=0.25~0.3mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型的微波加熱打印頭，其特征在于，定義所述第一環(huán)形凹槽（31）和第二環(huán)形凹槽（12）相對同軸諧振腔（21）軸向的偏移量為δl,則有δl=0~0.2mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型的微波加熱打印頭，其特征在于，所述外導(dǎo)體微波屏蔽上殼體（20）包括第一安裝殼體（22）和第二安裝殼體（23），所述第一安裝殼體（22）底部焊接于外導(dǎo)體微波屏蔽殼體（10）頂部，所述第一安裝殼體（22）底部設(shè)有一與同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體（30）適配的第一穿透孔（221），所述第一安裝殼體（22）遠離所述外導(dǎo)體微波屏蔽殼體（10）一端外側(cè)設(shè)有一圈環(huán)形安裝槽（222），所述第一安裝殼體（22）遠離所述外導(dǎo)體微波屏蔽殼體（10）一端內(nèi)側(cè)設(shè)有一與所述環(huán)形安裝槽（222）同軸心的內(nèi)導(dǎo)體安裝槽（223），所述內(nèi)導(dǎo)體安裝槽（223）側(cè)壁設(shè)有一螺栓安裝塊（2231），所述第一安裝殼體（22）側(cè)壁設(shè)有一貫穿環(huán)形安裝槽（222）和螺栓安裝塊（2231）的螺栓固定孔（2232），所述同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體（30）外側(cè)壁上設(shè)有一與所述內(nèi)導(dǎo)體安裝槽（223）適配的安裝塊（32），所述安裝塊（32）設(shè)于內(nèi)導(dǎo)體安裝槽（223）內(nèi)，所述第二安裝殼體（23）設(shè)有一與所述環(huán)形安裝槽（222）相應(yīng)的殼體側(cè)壁（231），所述殼體側(cè)壁（231）設(shè)有與螺栓固定槽相應(yīng)的螺栓安裝孔（232），所述殼體側(cè)壁（231）內(nèi)設(shè)有一與所述內(nèi)導(dǎo)體安裝槽（223）適配的抵接塊（233），所述第二安裝殼體（23）頂部設(shè)有一與同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體（30）適配的第二穿透孔（234），所述殼體側(cè)壁（231）插入所述環(huán)形安裝槽（222）內(nèi)時，螺栓安裝孔（232）與螺栓固定孔（2232）對齊并使用第二螺栓（235）緊鎖固定，所述抵接塊（233）抵接所述安裝塊（32），使所述同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體（30）緊固設(shè)置于外導(dǎo)體微波屏蔽上殼體（20）上。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型的微波加熱打印頭，其特征在于，所述抵接塊（233）底部設(shè)置有一聚四氟乙烯塊（236）。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提供了一種新型的微波加熱打印頭，包括外導(dǎo)體微波屏蔽殼體，其外壁導(dǎo)通設(shè)有一微波輸入源，外導(dǎo)體微波屏蔽殼體頂部焊接有一外導(dǎo)體微波屏蔽上殼體，外導(dǎo)體微波屏蔽上殼體內(nèi)固設(shè)有一同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體，同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體設(shè)于外導(dǎo)體微波屏蔽殼體內(nèi)，并與外導(dǎo)體微波屏蔽殼體圍合形成一同軸諧振腔，外導(dǎo)體微波屏蔽殼體底部焊接有一外導(dǎo)體微波屏蔽下殼體，外導(dǎo)體微波屏蔽下殼體底部安裝一法蘭盤，同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)部穿設(shè)有一石英管并延伸至法蘭盤出口端，同軸微波屏蔽內(nèi)導(dǎo)體設(shè)于外導(dǎo)體微波屏蔽殼體內(nèi)的長度小于同軸諧振腔的高度，使石英管部分裸露于同軸諧振腔內(nèi)。通過施加微波能夠短時間內(nèi)快速加熱導(dǎo)電復(fù)合熱塑性絲材，與傳統(tǒng)的電阻加熱相比，極大提高了加熱升溫速率。

技術(shù)研發(fā)人員：王霏,何培文,張喆,張際亮,江開勇
受保護的技術(shù)使用者：華僑大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240428
技術(shù)公布日：2024/12/19