本發(fā)明涉及一種加熱頭，尤其涉及一種三維打印筆的加熱頭。

背景技術：

近年來，隨著科技的日益發(fā)展，許多利用逐層建構模型等加成式制造技術(additivemanufacturingtechnology)來建造物理三維(threedimensional,3d)模型的不同方法已紛紛被提出。一般而言，加成式制造技術是將利用計算機輔助設計(computeraideddesign，cad)等軟件所建構的3d模型的設計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)堆棧的多個薄(準二維)橫截面層。于此同時，許多可以形成多個薄橫截面層的技術手段也逐漸被提出。舉例來說，三維打印裝置的打印單元可依三維模型的設計數(shù)據(jù)所建構的空間坐標軸(即x軸、y軸及z軸)在打印平臺的上方沿著xy平面移動，從而使建構材料形成正確的橫截面層形狀，而后驅(qū)動打印單元沿著z軸逐層移動，以使多個橫截面層逐漸堆棧而在逐層固化的狀態(tài)下形成三維物件。

然而，前述三維打印裝置的體積較大，故機動性不佳，且價格較為昂貴。另一方面，前述三維打印裝置大多是用來制作尺寸較大的三維物件，較難用以將三維物件的細部輪廓具體呈現(xiàn)、在原有的三維物件上建造其它細部特征或修補損壞的三維物件。據(jù)此，具有體積小、價格低及機動性高等優(yōu)勢的三維打印筆便應運而生。由于加熱線材所用的熱源設置于三維打印筆的內(nèi)部，因此如何建構出良好的隔熱機制便顯得重要，藉以避免手握三維打印筆的使用者被燙傷或感燙手。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種三維打印筆的加熱頭，其具有良好的隔熱效果。

本發(fā)明提出一種加熱頭，用于三維打印筆。加熱頭包括加熱管、加熱件、隔熱管、隔熱套筒以及散熱片。加熱件設置于加熱管上。隔熱管穿設于加熱管。隔熱套筒套接于加熱管，并與加熱件相對。隔熱套筒局部罩覆隔熱管，且隔熱管與隔熱套筒由加熱管分隔開來。散熱片與隔熱套筒相抵接，其中隔熱套筒位于加熱件與散熱片之間，且隔熱管穿設于散熱片。

在本發(fā)明的一實施例中，加熱管具有進料口及相對于進料口的出料口。隔熱套筒鄰近進料口并抵接加熱管的外壁面。隔熱管穿設于進料口并抵接加熱管的內(nèi)壁面，且加熱件鄰近出料口。

在本發(fā)明的一實施例中，加熱頭還包括噴嘴。噴嘴螺接于加熱管的出料口。

在本發(fā)明的一實施例中，散熱片包括板部及連接板部的管部。隔熱套筒與板部相抵接，且隔熱管穿設于管部。

在本發(fā)明的一實施例中，加熱頭還包括護罩。護罩罩覆部分加熱管、加熱件、部分隔熱套筒及部分散熱片。護罩與另一部分隔熱套筒相抵接，且另一部分隔熱套筒將護罩與散熱片分隔開來。在本發(fā)明的一實施例中，散熱片具有至少一第一鎖固孔。隔熱套筒具有至少一第二鎖固孔。護罩具有至少一第三鎖固孔。第一鎖固孔、第二鎖固孔及第三鎖固孔相互對準，且第二鎖固孔位于第一鎖固孔與第三鎖固孔之間。加熱頭還包括第一鎖固件。第一鎖固件穿過第一鎖固孔、第二鎖固孔及第三鎖固孔，以固定散熱片、隔熱套筒及護罩。

在本發(fā)明的一實施例中，加熱頭還包括散熱罩。散熱罩套接于護罩，且罩覆部分散熱片及部分隔熱套筒。散熱罩具有多個散熱孔槽。這些散熱孔槽暴露出部分散熱片及部分隔熱套筒。

在本發(fā)明的一實施例中，護罩被散熱罩所罩覆的部分具至少一第四鎖固孔。散熱罩具有至少一第五鎖固孔，且第四鎖固孔與第五鎖固孔相對準。加熱頭還包括至少一第二鎖固件。第二鎖固件穿過第四鎖固孔與第五鎖固孔，以固定護罩與散熱罩。

在本發(fā)明的一實施例中，第二鎖固件還穿過三維打印筆的主體的至少一第六鎖固孔，以將護罩與散熱罩固定于主體。

在本發(fā)明的一實施例中，隔熱管的導熱系數(shù)介于0.2至0.3w/m·k之間。

在本發(fā)明的一實施例中，隔熱套筒的導熱系數(shù)介于0.28至0.35w/m·k之間。

基于上述，本發(fā)明的加熱頭可通過加熱管將隔熱管與隔熱套筒分隔開來，其中散熱片與隔熱套筒相抵接，隔熱套筒將加熱件與散熱片分隔開來，且隔熱管穿設于散熱片。因此，加熱管周圍的溫度便能維持于高溫而不易下滑。并且，隔熱管與隔熱套筒越遠離加熱管的部分的溫度越低，故能使散熱片周圍的溫度維持于相對低溫。由于散熱片相對靠近使用者手握三維打印筆的部位，因此能避免手握三維打印筆的使用者被燙傷或感燙手。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例的三維打印筆的爆炸示意圖；

圖2為圖1的三維打印筆組合后的示意圖；

圖3為圖2的加熱頭的剖面示意圖。

附圖標號說明

10：三維打印筆；20：主體；

21：第一端部；22：第二端部；

23：開孔；24：第六鎖固孔；

30：加熱頭；31：加熱管；

31a：外壁面；31b：內(nèi)壁面

311：進料口；312：出料口；

32：加熱件；33：隔熱管；

34：隔熱套筒；341：底部；

342：第二鎖固孔；35：散熱片；

351：板部；352：管部；

353：第一鎖固孔；36：噴嘴；

37：護罩；371：開口；

372：第三鎖固孔；373：第四鎖固孔；

38：散熱罩；381：散熱孔槽；

382：第五鎖固孔；39：第一鎖固件；

39a：第二鎖固件；a、b：區(qū)塊。

具體實施方式

圖1為本發(fā)明一實施例的三維打印筆的爆炸示意圖。圖2為圖1的三維打印筆組合后的示意圖。圖3為圖2的加熱頭的剖面示意圖。請參考圖1至圖3，在本實施例中，三維打印筆10包括主體20及加熱頭30。主體20可配置有控制單元(圖未示)及驅(qū)動單元(圖未示)?？刂茊卧?圖未示)可用來控制加熱頭30的開關。驅(qū)動單元(圖未示)可用來驅(qū)動線材(圖未示)移入或移出加熱頭30。主體20包含相對的第一端部21與第二端部22。加熱頭30可拆卸地組裝于第一端部21。線材(圖未示)可自第二端部22的開孔23進入主體20內(nèi)部，并受驅(qū)動單元(圖未示)的驅(qū)動移動至加熱頭30。通過加熱頭30加熱線材(圖未示)至熔點，使用者便能以手持三維打印筆10的方式，利用自加熱頭30噴出的熔融的線材(圖未示)來繪制三維圖案或三維物件。一般來說，線材(圖未示)可為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)或聚乳酸(pla)，其中丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的熔點約210度，而聚乳酸的熔點約180度。

加熱頭30包括加熱管31、加熱件32、隔熱管33、隔熱套筒34以及散熱片35。加熱件32設置于加熱管31上，并與主體20的控制單元(圖未示)電性連接。因此，控制單元(圖未示)可用以控制電流通入至加熱件32，以使加熱件32生熱。如圖2與圖3所示，加熱件32例如是環(huán)繞設置于加熱管31的外周面，并與加熱管31熱耦接，故加熱件32所生的熱可傳導至加熱管31。此處，加熱管31的材質(zhì)可以是鋁，或其它導熱性較佳的金屬或合金，又或者是類鉆碳、納米碳或其它導熱性佳的高分子材料。

隔熱管33穿設于加熱管31，并與設置于加熱管31上的加熱件32之間保有間距。隔熱套筒34套接于加熱管31。隔熱套筒34與加熱件32相對設置，且隔熱套筒34與加熱件32之間保有間距。在本實施例中，加熱管31具有進料口311及相對于進料口311的出料口312，其中隔熱套筒34鄰近進料口311并抵接加熱管31的外壁面31a，且加熱件32鄰近出料口312。隔熱管33的其中一端部穿設于進料口311，并與加熱管31的內(nèi)壁面31b相抵接。如圖3所示，隔熱管33與隔熱套筒34分設于加熱管31的內(nèi)外，且隔熱管33暴露于加熱管31以外的部分並未接觸隔熱套筒34未與加熱管31的外壁面31a相抵接的部分，而是通過加熱管31將隔熱管33與隔熱套筒34分隔開來。在本實施例中，隔熱套筒34未與加熱管31的外壁面31a相抵接的部分環(huán)繞隔熱管33暴露于加熱管31以外的部分，即隔熱套筒34局部罩覆隔熱管33。另一方面，散熱片35與隔熱套筒34的底部341相抵接，其中隔熱套筒34位于加熱件32與散熱片35之間，且隔熱管33穿設于散熱片35。換言之，隔熱管33的兩端部分別穿設于加熱管31與散熱片35，且通過隔熱套筒34將加熱管31與散熱片35分隔開來。詳細而言，散熱片35包括板部351及連接板部351的管部352。隔熱套筒34的底部341與板部351相抵接，且隔熱管33的其中一端部穿設于管部352。如圖3所示，管部352自板部351的兩對側延伸而出，且部分管部352被隔熱套筒34所罩覆。隔熱管33的另一端部穿入管部352被隔熱套筒34所罩覆的部分，并沿管部352穿過板部351以延伸至管部352未被隔熱套筒34所罩覆的另一部分。

在本實施例中，加熱頭30還包括噴嘴36。噴嘴36螺接于加熱管31的出料口312。就線材(圖未示)的供給路徑而論，線材(圖未示)是先自第二端部22的開孔23進入主體20內(nèi)部，并受驅(qū)動單元(圖未示)的驅(qū)動移入散熱片35的管部352。接著，移入穿設于管部352的隔熱管33，再經(jīng)由隔熱管33移入加熱管31。之后，加熱件32生熱，并將熱傳導至加熱管31，以使加熱管31對應于加熱件32的區(qū)塊a的溫度約維持于210度左右，而介于區(qū)塊a與進料口311之間的區(qū)塊b約維持于170度左右。另一方面，加熱管31的進料口311約維持于160度左右。因此，當線材(圖未示)移入穿設于進料口311的隔熱管33及加熱管31的區(qū)塊b時，便會開始軟化。在軟化的線材(圖未示)于移入加熱管31的區(qū)塊a之后，便開始熔融。此時，熔融的線材(圖未示)便可經(jīng)由加熱管31的出料口312及噴嘴36噴出。

換言之，為使線材(圖未示)順利地熔融，需使加熱管31周圍的溫度約維持于160度至210度之間。在本實施例中，隔熱管33的材質(zhì)可為鐵氟龍，其導熱系數(shù)約介于0.2至0.3w/m·k之間。隔熱套筒34的材質(zhì)可為尼龍pa66-gf30材料，其導熱系數(shù)約介于0.28至0.35w/m·k之間。在以導熱系數(shù)較低的材料構成隔熱管33與隔熱套筒34的情況下，能使自加熱管31傳導至隔熱管33與隔熱套筒34的熱的傳導速率減慢。另一方面，由于隔熱套筒34將加熱件32與散熱片35分隔開來，且加熱管將隔熱管33與隔熱套筒34分隔開來，因此加熱管31周圍的溫度便能維持于160度至210度之間而不易下滑。并且，隔熱管33與隔熱套筒34越遠離加熱管31的部分的溫度越低，故能使散熱片35周圍的溫度維持于60度左右。由于散熱片35相對靠近使用者手握主體20的部位，因此使用者手握主體20的部位的溫度可維持于60度以下，藉以避免手握主體20的使用者被燙傷或感燙手。

請繼續(xù)參考圖1至圖3，在本實施例中，加熱頭30還包括護罩37與散熱罩38。護罩37罩覆部分加熱管31、加熱件32、部分隔熱套筒34及部分散熱片35，且噴嘴36穿出護罩37的開口371。另一方面，散熱片35的板部351與隔熱套筒34的底部341相抵接，護罩37與隔熱套筒34的底部341相抵接，且隔熱套筒34的底部341將護罩37與散熱片35分隔開來。散熱罩38套接于護罩37，且罩覆部分散熱片35及部分隔熱套筒34。散熱罩38具有多個散熱孔槽381，且這些散熱孔槽381暴露出部散熱片35及部分隔熱套筒34。因此，傳導至隔熱套筒34的底部341的熱、自隔熱套筒34的底部341傳導至散熱片35的熱以及自隔熱管33傳導至散熱片35的熱皆能自這些散熱孔槽381排至外界，以使散熱片35周圍的溫度能維持于60度左右。

詳細而言，散熱片35具有至少一第一鎖固孔353(示意地示出兩個)，且這兩個第一鎖固孔353位于散熱片35的板部351。隔熱套筒34具有至少一第二鎖固孔342(示意地示出兩個)，且這兩個第二鎖固孔342位于隔熱套筒34的底部341。護罩37具有至少一第三鎖固孔372(示意地示出兩個)，其中各個第一鎖固孔353會與對應的第二鎖固孔342及對應的第三鎖固孔372相互對準，且各個第二鎖固孔342位于對應的第一鎖固孔353與對應的第三鎖固孔372之間。在本實施例中，加熱頭30還包括至少一第一鎖固件39(示意地示出兩個)，各個第一鎖固件39會分別穿過相對準的第一鎖固孔353、第二鎖固孔342及第三鎖固孔372，以固定散熱片35、隔熱套筒34及護罩37。另一方面，護罩37被散熱罩38所罩覆的部分具至少一第四鎖固孔373(示意地示出兩個)。散熱罩38具有至少一第五鎖固孔382，且各個第四鎖固孔373會與對應的第五鎖固孔382相對準。加熱頭還包括至少一第二鎖固件39a(示意地示出兩個)，且各個第二鎖固件39a會分別穿過相對準第四鎖固孔373與第五鎖固孔382，以固定護罩護罩37與散熱罩38。更詳細而言，主體20具有至少一第六鎖固孔24(示意地示出兩個)，這兩個第六鎖固孔24設置鄰近第一端部21。各個第六鎖固孔24與對應的第四鎖固孔373及對應的第五鎖固孔382相對準，且位于對應的第五鎖固孔382與對應的第四鎖固孔373之間。各個第二鎖固件39a例如是先穿過對應的第五鎖固孔382，再依序穿過對應的第六鎖固孔24與第四鎖固孔373，以將護罩37與散熱罩38固定于主體20。通過上述組裝方式，加熱頭30便能牢固地設置于主體20上，以提高使用者操作上的可靠度?；蛘呤牵灾黧w20拆卸下來，便于使用者維修或更替零件。

綜上所述，本發(fā)明的加熱頭可通過加熱管將隔熱管與隔熱套筒分隔開來，其中散熱片與隔熱套筒相抵接，隔熱套筒將加熱件與散熱片分隔開來，且隔熱管穿設于散熱片。由于隔熱管與隔熱套筒是由導熱系數(shù)較低的材料所構，因此能使自加熱管傳導至隔熱管與隔熱套筒的熱的傳導速率減慢，使得加熱管周圍的溫度能維持于高溫而不易下滑。并且，隔熱管與隔熱套筒越遠離加熱管的部分的溫度越低，故能使散熱片周圍的溫度維持于相對低溫。另一方面，散熱罩的散熱孔槽可暴露出部散熱片及部分隔熱套筒。因此，傳導至隔熱套筒的熱、自隔熱套筒傳導至散熱片的熱以及自隔熱管傳導至散熱片的熱皆能自散熱孔槽排至外界，以使散熱片周圍的溫度能維持于相對低溫。換言之，本發(fā)明的加熱頭可具有良好的散熱及隔熱效果。由于散熱片相對靠近使用者手握三維打印筆的部位，因此能避免手握三維打印筆的使用者被燙傷或感燙手。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。