本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種FDM型3D打印設(shè)備。

背景技術(shù)：

FDM的3D打印機是使用絲狀材料(石蠟、金屬、塑料、低熔點合金絲)為原料，利用電加熱方式將絲材加熱至熔化，在計算機的控制下，噴頭作x-y平面運動，將熔融的材料涂覆在工作臺上，冷卻后形成工件的一層截面，一層成形后，噴頭作Z向運動，進行下一層涂覆，這樣逐層堆積形成三維工件。打印出的工件具有耐高熱、腐耐蝕性化學(xué)物質(zhì)、抗菌和抗強烈機械應(yīng)力等特性，被用于制造概念模型、功能模型，甚至制造零部件和生產(chǎn)工具。

FDM的3D打印機在打印噴頭根據(jù)打印需要擠出打印材料后，需要對打印材料進行快速冷卻，使其盡快固定形狀，滿足打印需求。現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用的方案為：在擠出噴頭附近設(shè)置制冷風(fēng)扇，然而制冷風(fēng)扇在轉(zhuǎn)動的過程中容易造成擠出噴頭震動，導(dǎo)致打印模型表面產(chǎn)生波紋，從而影響打印精度；同時制冷風(fēng)扇送風(fēng)范圍過大也會造成擠出噴頭降溫導(dǎo)致材料擠出不均勻的問題發(fā)生，對打印效果產(chǎn)生不利影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開了一種制冷效果好、噴頭材料擠出均勻且結(jié)構(gòu)簡單的基于FDM的3D打印設(shè)備。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于FDM的3D打印設(shè)備，包括機架和工作臺，機架上設(shè)置有移動機構(gòu)，移動機構(gòu)與打印噴頭相連，移動機構(gòu)驅(qū)動打印噴頭運動，噴嘴附近設(shè)置有半導(dǎo)體制冷單元，半導(dǎo)體制冷單元對噴嘴噴出的材料進行冷卻。

所述的半導(dǎo)體制冷單元包括套設(shè)于噴嘴外周的套筒，套筒外壁上連接有管道，管道的一端與套筒相連并與套筒內(nèi)腔形成氣流通路、另一端與氣泵相連，管道中設(shè)置有半導(dǎo)體制冷片。

套筒整體呈筒口向下的圓筒狀，筒底開設(shè)有供噴嘴穿過的孔，套筒與噴嘴同軸設(shè)置，筒口的邊沿高于噴嘴的下邊沿。

噴嘴的外壁和/或套筒的內(nèi)壁上設(shè)置有螺旋葉片，螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)方向為引導(dǎo)氣流向下的方向設(shè)置。

打印噴頭包括設(shè)置在上部的進料口，進料口通過出料通道與噴嘴連通，熔融的材料進入進料口經(jīng)出料通道后由噴嘴噴出。

打印噴頭的外周覆設(shè)有保溫層。

套筒筒底的外壁上固接有螺母，管道的后段設(shè)置有螺紋段桿身，螺紋段桿身與螺母構(gòu)成螺紋配合。

管道在套筒的筒底上均勻布置有多個。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果：半導(dǎo)體制冷單元隨著噴嘴一起運動，對噴嘴的冷卻均勻而迅速，同時半導(dǎo)體制冷單元沒有旋轉(zhuǎn)件，不會產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運動，因此不會對噴嘴的移動造成干涉。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，冷卻效果好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為打印噴頭與半導(dǎo)體制冷單元配合示意圖；

圖3為套筒的立體示意圖；

圖4為半導(dǎo)體制冷片的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合圖1、圖2，對本發(fā)明做進一步詳細敘述：

一種基于FDM的3D打印設(shè)備，包括機架10和工作臺20，機架10上設(shè)置有移動機構(gòu)30，移動機構(gòu)30與打印噴頭40相連，移動機構(gòu)30驅(qū)動打印噴頭40運動，噴嘴41附近設(shè)置有半導(dǎo)體制冷單元50，半導(dǎo)體制冷單元50對噴嘴41噴出的材料進行冷卻。半導(dǎo)體制冷單元50隨著噴嘴41一起運動，對噴嘴51的冷卻均勻，半導(dǎo)體制冷單元50沒有旋轉(zhuǎn)件，不會產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運動，因此不會對噴嘴51的移動造成干涉。將半導(dǎo)體制冷單元50設(shè)置在噴嘴41的附近，而噴嘴51又是位于打印噴頭40的下端，這樣半導(dǎo)體制冷單元50在對噴嘴51及噴出的材料進行冷卻的同時，又不會過早的對熔融材料冷卻，使熔融材料能夠順利地、流暢地從噴頭噴出，有效防止的打印噴頭40的堵塞。本發(fā)明材料噴出均勻，噴出材料冷卻速度快、效果好、精度高。

所述的半導(dǎo)體制冷單元50包括套設(shè)于噴嘴41外周的套筒51，套筒51外壁上連接有管道52，管道52的一端與套筒51相連并與套筒51內(nèi)腔形成氣流通路、另一端與氣泵相連，管道52中設(shè)置有半導(dǎo)體制冷片53。氣泵輸送過來的氣體經(jīng)半導(dǎo)體制冷片53制冷后對噴嘴41進行冷卻，冷卻速度均勻且迅速。半導(dǎo)體制冷片53還具有以下優(yōu)點：1、半導(dǎo)體制冷片53屬于電流換能型片件，通過輸入電流的控制，可實現(xiàn)高精度的溫度控制，控制系統(tǒng)根據(jù)實際情況對輸入電流進行控制，使套筒51內(nèi)腔中的溫度始終處于最適宜的溫度；2、不使用制冷劑，無泄漏，不會對環(huán)境產(chǎn)生污染，利于環(huán)保；3、半導(dǎo)體制冷片53的熱慣性非常小、制冷時間很快。

進一步的，套筒51整體呈筒口向下的圓筒狀，筒底開設(shè)有供噴嘴41穿過的孔511，套筒51與噴嘴41同軸設(shè)置，筒口的邊沿高于噴嘴41的下邊沿。筒口的邊沿處于避讓噴嘴41運動的位置，套筒51的下端為敞口狀，有利于氣流的流出，對工作臺20上的加工工件的熔融的表層進行快速冷卻，減少凝固時間，且冷卻范圍集中，使得加工工件的成形更穩(wěn)定、更精確。

為了使套筒51內(nèi)腔中的冷空氣能夠盡可能的向下流動，噴嘴41的外壁和/或套筒51的內(nèi)壁上設(shè)置有螺旋葉片60，螺旋葉片60的旋轉(zhuǎn)方向為引導(dǎo)氣流向下的方向設(shè)置。螺旋葉片60可以設(shè)置在噴嘴41的外壁上，或者設(shè)置在套筒51的內(nèi)壁上，又或者兩者上面全部都設(shè)置也可以，冷氣流經(jīng)過螺旋葉片60的引導(dǎo)，向下流動從筒口噴出，對工作臺20上的加工工件進行冷卻，提高冷卻效率。這是因為傳統(tǒng)的圓形筒內(nèi)部冷卻方法中，氣流是沿著圓柱形通道壁做沿軸向的直線運動，而本發(fā)明通過增加螺旋葉片結(jié)構(gòu)，使得氣流沿著螺旋線運動，增加了氣流的擾動和渦流，導(dǎo)致熱交換的增加，提高了打印噴頭40出口處熔融材料的降溫效果。

進一步的，打印噴頭40包括設(shè)置在上部的進料口42，進料口42通過出料通道與噴嘴41連通，熔融的材料進入進料口42經(jīng)出料通道后由噴嘴41噴出。利用電加熱方式將絲材加熱至熔融狀態(tài)，熔融的材料從進料口42進入并由噴嘴41噴出。

優(yōu)選的，為了保證套筒51中的冷氣流不會對打印噴頭40內(nèi)的熔融的材料產(chǎn)生影響，打印噴頭40的外周覆設(shè)有保溫層，這樣就有效防止的打印噴頭40內(nèi)部因受到冷氣流影響而造成堵塞，制冷氣流僅對打印噴頭40出口處熔融材料進行制冷。

為了方便裝置的檢修和更換，套筒51筒底的外壁上固接有螺母511，管道52的后段設(shè)置有螺紋段桿身，螺紋段桿身與螺母511構(gòu)成螺紋配合。管道52與套筒51的鏈接方式不限于螺紋配合，只要是能夠方便其安裝與拆卸的其他方式均可。

為了使冷空氣更加均勻，管道52在套筒51的筒底上均勻布置有多個。