本發(fā)明涉及一種3D打印技術(shù)領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種熔絲沉積成型3D打印噴頭。

背景技術(shù)：

熔絲沉積成型是目前發(fā)展最為迅速、最有前途的3D打印快速成型技術(shù)。熔融沉積成型的工作原理是將熱熔性材料，如ABS，先通過(guò)加熱器熔化抽成絲狀供后，F(xiàn)DM成型設(shè)備通過(guò)送絲機(jī)構(gòu)將絲狀打印材料送進(jìn)熱熔噴頭，在噴頭內(nèi)被加熱融化，噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，將半流動(dòng)狀態(tài)的材料按照加工產(chǎn)品CAD分層數(shù)據(jù)控制的路徑擠出并沉積在指定的位置凝固成形，并與周?chē)牟牧险辰Y(jié)，層層堆積成型。每一個(gè)層片都是在上一層上堆積而成，上一層對(duì)當(dāng)前層起到定位和支撐的作用，所以FDM等工藝被稱(chēng)為3D打印成型技術(shù)。熔融擠出成型(FDM)工藝的材料一般是熱塑性材料，通過(guò)送絲機(jī)構(gòu)以絲狀供料。

熔絲沉積成型機(jī)構(gòu)包括三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、送絲機(jī)構(gòu)、打印噴頭及控制機(jī)構(gòu)。其中，送絲結(jié)構(gòu)通過(guò)電機(jī)將絲狀的打印材料送入打印噴頭融化進(jìn)行打??；打印噴頭中的加熱裝置將送絲機(jī)構(gòu)送入的絲狀打印材料加熱到熔融態(tài)，然后再送絲機(jī)構(gòu)未融化材料的擠壓力下擠出打印噴頭沉積到上一層產(chǎn)品上冷卻成型。目前，基于FDM技術(shù)的3D打印機(jī)在使用過(guò)程中經(jīng)常遇到線(xiàn)材膨脹造成堵塞的問(wèn)題，究其原因主要在于，塑料絲受熱后在噴頭熱端處融化，同時(shí)由于熱傳導(dǎo)的作用，熱量會(huì)隨著線(xiàn)材向上傳遞，引起熱端上方的線(xiàn)材膨脹，線(xiàn)材膨脹后與內(nèi)襯產(chǎn)生巨大摩擦力，造成送絲困難的問(wèn)題，而且常規(guī)的3D打印機(jī)的打印噴頭的擠料噴嘴內(nèi)徑截面形狀只有固定的圓形，單位時(shí)間內(nèi)噴頭噴絲的體積一定。由于噴嘴內(nèi)徑截面面積的不可調(diào)，不能有效控制3D打印機(jī)的打印速度，然而針對(duì)不同的打印目的和不同的打印區(qū)域，需要不同的打印速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種熔絲沉積成型3D打印噴頭，其能夠通過(guò)散熱機(jī)構(gòu)的使用，能夠有效的擴(kuò)散傳遞至散熱管的熱量，通過(guò)隔熱機(jī)構(gòu)中上管插入所述散熱管的凹槽內(nèi)，其由鋁合金材料制成，鋁合金材料具有一定硬度以使散熱管與所述隔熱機(jī)構(gòu)固定連接的同時(shí)，其是熱的良導(dǎo)體，不影響散熱管熱量的導(dǎo)出，中管包括不銹鋼殼體和氣凝膠，其均為熱的不良導(dǎo)體而且通過(guò)將氣凝膠固設(shè)于不銹鋼殼體內(nèi)在增加隔熱的效果的同時(shí)有利于上管和下管與中管之間的固定，所述下管為紫銅材料，其導(dǎo)熱系數(shù)非常高，在起到固定作用的同時(shí)不影響加熱塊熱量的傳遞，有效的避免了聚熱點(diǎn)的形成，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和噴頭的配套使用，能夠間隔調(diào)配噴頭孔徑的大小，能夠有效的實(shí)現(xiàn)打印機(jī)噴頭擠出速度的調(diào)控。

為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種熔絲沉積成型3D打印噴頭，包括從上至下依次可拆卸連接并同軸設(shè)置的散熱機(jī)構(gòu)、導(dǎo)料管、隔熱機(jī)構(gòu)、加熱塊和噴頭，其特征在于；

所述隔熱機(jī)構(gòu)包括一體成型并連通的上管、中管和下管，所述上管和下管外周均具有外螺紋；

所述散熱機(jī)構(gòu)包括散熱管、沿所述散熱管外壁周向螺旋上升設(shè)置的旋轉(zhuǎn)片，其中，所述散熱管靠近所述隔熱機(jī)構(gòu)的一端具有凹槽，所述上管插入所述凹槽以與所述散熱管螺接，所述散熱管遠(yuǎn)離所述隔熱機(jī)構(gòu)的一端向內(nèi)縮合形成縮口；

所述導(dǎo)料管的一端插入到所述散熱管內(nèi)并與所述縮口貼合，另一端抵接于所述中管的上表面；

所述加熱塊上表面向下凹陷形成容置槽，所述加熱塊下表面向上凹陷形成通孔，所述容置槽底面與所述通孔頂面相通，其中，所述下管插入所述容置槽以與所述加熱塊螺接；

所述噴頭包括一體成型均呈管狀并連通的螺合部和滑動(dòng)部，所述滑動(dòng)部的橫截面的外周直徑大于所述螺合部的橫截面的外周直徑，其中，所述螺合部插入所述通孔以與所述加熱塊螺接，所述滑動(dòng)部頂面位于所述螺合部相對(duì)的兩側(cè)具有兩個(gè)下螺紋孔，所述滑動(dòng)部底面間距設(shè)置兩個(gè)滑塊，兩個(gè)滑塊的連線(xiàn)穿過(guò)所述滑動(dòng)部底面的圓心，且兩個(gè)滑塊距離所述滑動(dòng)部底面圓心的距離相等；

還包括調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括：

倒置T形桿，其包括豎直固接于所述加熱塊下表面兩側(cè)的兩個(gè)豎桿、分別固接于兩個(gè)豎桿下端面的兩個(gè)橫桿，其中，兩個(gè)豎桿的連線(xiàn)穿過(guò)所述加熱塊底面圓心，且兩個(gè)豎桿距離所述加熱塊底面圓心的距離相等；

條形桿，其水平設(shè)于所述橫桿下側(cè)面，所述條形桿上表面沿其長(zhǎng)度方向設(shè)有用于收納所述橫桿的收納槽，以使所述條形桿沿倒置T形桿水平滑動(dòng)，所述條形桿上表面中心處沿其長(zhǎng)度方向設(shè)有長(zhǎng)條形容納槽，以使所述條形桿滑動(dòng)時(shí)容納所述噴頭的滑動(dòng)部，所述容納槽底面中心處間距設(shè)置多個(gè)擠出孔，所述收納槽的上端向內(nèi)縮合形成具有卡口的縮合部，位于每個(gè)所述擠出孔上方兩側(cè)的縮合部上均設(shè)有與螺合部的下螺紋孔相配合的上螺紋孔，以螺合固定所述噴頭與條形桿時(shí)，使所述滑動(dòng)部的中心孔對(duì)準(zhǔn)其中一個(gè)擠出孔，其中，多個(gè)擠出孔組成一個(gè)長(zhǎng)條形，且孔徑依次遞減，所述擠出孔的最大孔徑等于所述噴頭的孔徑，所述擠出孔的最小孔徑等于所述噴頭的孔徑的二分之一；

其中，所述上管的管壁由鋁合金材料制成，所述下管的管壁由紫銅材料制成，所述中管的管壁包括不銹鋼殼體、以及填充在所述殼體內(nèi)的氣凝膠；

所述縮口、導(dǎo)料管、中管、下管、以及噴頭的孔徑相同，并依次連通。

優(yōu)選的是，從上至下旋轉(zhuǎn)片的厚度依次遞增。

優(yōu)選的是，所述容置槽的高度為0.5-1cm，所述通孔的高度為3-4cm。

優(yōu)選的是，所述導(dǎo)料管由聚四氟乙烯材料制成。

優(yōu)選的是，所述條形桿上表面位于所述收納槽中心沿所述條形桿長(zhǎng)度方向設(shè)有條狀凸起，所述條狀凸起的橫向截面為半圓形，所述橫桿的下側(cè)面向內(nèi)凹陷以部分容納所述凸起，并可沿所述凸起滑動(dòng)。

優(yōu)選的是，所述散熱管管壁為中空結(jié)構(gòu)，厚度為1.5-2.5mm，所述散熱管的管壁內(nèi)填充導(dǎo)熱材料。

優(yōu)選的是，所述導(dǎo)熱材料為導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱膏中的一種。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

第一、本發(fā)明所述的熔絲沉積成型3D打印噴頭中通過(guò)散熱機(jī)構(gòu)的使用，能夠有效的擴(kuò)散傳遞至散熱管的熱量，隔熱機(jī)構(gòu)包括一體成型并連通的上管、中管和下管，其中，上管插入所述散熱管的凹槽內(nèi)，其由鋁合金材料制成，鋁合金材料具有一定硬度以使散熱管與所述隔熱機(jī)構(gòu)固定連接的同時(shí)，其是熱的良導(dǎo)體，不影響散熱管熱量的導(dǎo)出，中管包括不銹鋼殼體和氣凝膠，其均為熱的不良導(dǎo)體而且通過(guò)將氣凝膠固設(shè)于不銹鋼殼體內(nèi)在增加隔熱的效果的同時(shí)有利于上管和下管與中管之間的固定，所述下管為紫銅材料，其導(dǎo)熱系數(shù)非常高，在起到固定作用的同時(shí)不影響加熱塊熱量的傳遞，有效的避免了聚熱點(diǎn)的形成，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和噴頭的配套使用，能夠間隔調(diào)配噴頭孔徑的大小，能夠有效的實(shí)現(xiàn)打印機(jī)噴頭擠出速度的調(diào)控。

第二、本發(fā)明所述因?yàn)樯峁苁軣岵痪鶆?，靠近所述加熱塊的一端的溫度遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)離所述加熱塊的一端，旋轉(zhuǎn)片的厚度的設(shè)置能夠運(yùn)用最少量的旋轉(zhuǎn)片達(dá)到最好的散熱效果。

第三、本發(fā)明所述加熱塊中容置槽和通孔高度的設(shè)置在起到承上啟下的固定作用的同時(shí)，能夠有效的利用加熱塊作用于所述噴頭內(nèi)的耗材，提高加熱塊熱量的使用效率。

第四、本發(fā)明所述導(dǎo)料管使用聚四氟乙烯材料制成，有效的降低了耗材與導(dǎo)料管的內(nèi)壁之間的摩擦力，避免耗材在所述導(dǎo)料管內(nèi)移動(dòng)困難的問(wèn)題。

第五、本發(fā)明橫向截面為半圓形的凸起和所述T形桿位于條形桿頂面的一端向內(nèi)凹陷以容納所述凸起的設(shè)置能夠更好的解決條形桿沿所述T形桿滑動(dòng)的問(wèn)題。

第六、本發(fā)明所述散熱管的管壁內(nèi)填充導(dǎo)熱材料，進(jìn)一步的提高將散熱管內(nèi)熱量導(dǎo)出的效率。

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述熔絲沉積成型3D打印噴頭的組合結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明所述熔絲沉積成型3D打印噴頭的結(jié)構(gòu)拆分圖；

圖3為本發(fā)明所述噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明所述條形桿具有擠出孔一段的截面示意圖；

圖5為本發(fā)明所述條形桿不具有擠出孔一段的截面示意圖；

圖6為本發(fā)明所述條形桿的仰視圖；

圖7為本發(fā)明所述條形桿頂面的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語(yǔ)并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。

如圖1-7所示，本發(fā)明提供一種熔絲沉積成型3D打印噴頭4，包括從上至下依次可拆卸連接并同軸設(shè)置的散熱機(jī)構(gòu)1、導(dǎo)料管5、隔熱機(jī)構(gòu)2、加熱塊3和噴頭4，其特征在于；

所述隔熱機(jī)構(gòu)2包括一體成型并連通的上管20、中管21和下管22，所述上管20和下管22外周均具有外螺紋，所述上管20用于和散熱機(jī)構(gòu)1螺接，所述下管22用于和加熱塊3螺接；

所述散熱機(jī)構(gòu)1包括散熱管10、沿所述散熱管10外壁周向螺旋上升設(shè)置的旋轉(zhuǎn)片11，其中，所述散熱管10靠近所述隔熱機(jī)構(gòu)2的一端具有凹槽12，所述凹槽12為圓環(huán)形，所述凹槽12內(nèi)壁具有與所述上管20的外螺紋相配合的內(nèi)螺紋，所述上管20插入所述凹槽12以與所述散熱管10螺接，所述上管20螺接入所述散熱管10內(nèi)后，所述中管21位于所述上管20內(nèi)的上表面與所述散熱管10的下端面接觸，所述散熱管10遠(yuǎn)離所述隔熱機(jī)構(gòu)2的一端水平向內(nèi)縮合形成縮口13；

所述導(dǎo)料管5的一端插入到所述散熱管10內(nèi)并與所述縮口13貼合，另一端抵接于所述中管21的上表面，即所述導(dǎo)料管5的長(zhǎng)度等于所述散熱管10縮口13下表面到所述散熱管10下端面的高度；

所述加熱塊3上表面向下凹陷形成容置槽30，所述容置槽30呈圓柱形，所述容置槽30內(nèi)壁具有與所述下管22的外螺紋相配合的內(nèi)螺紋，所述下管22插入所述容置槽30以與所述加熱塊3螺接，所述下管22螺接入所述加熱塊3內(nèi)后，所述中管21位于所述下管22外的下表面與所述加熱塊3的上端面接觸，所述加熱塊3下表面向上凹陷形成通孔31，所述容置槽30底面與所述通孔31頂面相通，相通的孔徑的大小等于通孔31的孔徑的大??；

所述噴頭4包括一體成型均呈管狀并連通的螺合部40和滑動(dòng)部41，所述螺合部40和所述滑動(dòng)部41的孔徑相同，所述滑動(dòng)部41的橫截面的外周直徑大于所述螺合部40的橫截面的外周直徑，其中，所述通孔31具有內(nèi)螺紋，所述螺合部40具有與所述通孔31相配合的外螺紋，所述螺合部40插入所述通孔31以與所述加熱塊3螺接，所述螺合部40與所述通孔31螺接完全后，所述螺合部40的上端面抵接在所述下管22的下端面，所述滑動(dòng)部41的上端面不與所述加熱塊3的下端面抵接，所述滑動(dòng)部41頂面位于所述螺合部40相對(duì)的兩側(cè)具有兩個(gè)下螺紋孔43，所述滑動(dòng)部41底面位于所述螺合部40相對(duì)的兩側(cè)相對(duì)設(shè)置兩個(gè)滑塊42，兩個(gè)滑塊42的連線(xiàn)穿過(guò)所述滑動(dòng)部41底面的圓心，且兩個(gè)滑塊42距離所述滑動(dòng)部41底面圓心的距離相等；

還包括調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括：

倒置T形桿60，其包括豎直固接于所述加熱塊3下表面位于所述通孔31兩側(cè)的兩個(gè)豎桿、分別水平固接于兩個(gè)豎桿下端面的兩個(gè)橫桿，其中，兩個(gè)豎桿的連線(xiàn)穿過(guò)所述加熱塊3底面圓心，且兩個(gè)豎桿距離所述加熱塊3底面圓心的距離相等；

條形桿61，其水平設(shè)于所述橫桿下側(cè)面，所述條形桿61上表面沿其長(zhǎng)度方向向上凸起69設(shè)有用于收納所述橫桿的長(zhǎng)條狀的收納槽63，以使所述條形桿61沿倒置T形桿60水平滑動(dòng)，所述條形桿61上表面中心處沿其長(zhǎng)度方向向下凹陷設(shè)有長(zhǎng)條形容納槽64，以使所述條形桿61滑動(dòng)時(shí)容納所述噴頭4的滑動(dòng)部41，所述容納槽64底面中心處間距設(shè)置多個(gè)擠出孔65，所述收納槽63的上端水平向內(nèi)縮合形成具有卡口66的縮合部67，位于每個(gè)所述擠出孔65上方兩側(cè)的縮合部67上均設(shè)有與螺合部40的下螺紋孔43相配合的上螺紋孔68，以螺合固定所述噴頭4與條形桿61時(shí)，使所述滑動(dòng)部41的中心孔對(duì)準(zhǔn)其中一個(gè)擠出孔65，其中，多個(gè)擠出孔65組成一個(gè)長(zhǎng)條形，且孔徑依次遞減，所述擠出孔65的最大孔徑等于所述噴頭4的孔徑，所述擠出孔65的最小孔徑等于所述噴頭4的孔徑的二分之一；

其中，所述上管20的管壁由鋁合金材料制成，所述下管22的管壁由紫銅材料制成，所述中管21的管壁包括不銹鋼殼體210、以及填充在所述殼體210內(nèi)的氣凝膠211；

所述縮口13、導(dǎo)料管5、中管21、下管22、以及噴頭4的孔徑相同，并依次連通。

在上述技術(shù)方案中，使用過(guò)程中，用于打印的絲狀材料穿過(guò)導(dǎo)料管5，到達(dá)隔熱機(jī)構(gòu)2，通過(guò)隔熱機(jī)構(gòu)2到達(dá)加熱塊3內(nèi)的噴頭4，用于打印的絲狀材料在加熱塊3的作用下融化成液體狀材料，熔化的材料絲通過(guò)噴頭4擠出到達(dá)條形桿61的擠出孔65，然后條形桿61和噴頭4沿零件的每一截面的輪廓準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)，擠出半流動(dòng)的熱塑材料沉積固化成精確的實(shí)際部件薄層，覆蓋于已建造的零件之上，并迅速凝固，每完成一層成型，工作臺(tái)便下降一層高度，再進(jìn)行下一層截面的掃描噴絲，如此反復(fù)逐層沉積，直到最后一層，這樣逐層由底到頂?shù)囟逊e成一個(gè)實(shí)體模型或零件，其中，在打印機(jī)打印工作的過(guò)程中，可以通過(guò)調(diào)節(jié)噴頭4內(nèi)徑截面面積，有效控制3D打印機(jī)的打印速度。

在另一種技術(shù)方案中，從上至下旋轉(zhuǎn)片11的厚度依次遞增，旋轉(zhuǎn)片11的厚度依次逐漸變化。采用這種技術(shù)方案，因?yàn)樯峁?0受熱不均勻，靠近所述加熱塊3的一端的溫度遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)離所述加熱塊3的一端，旋轉(zhuǎn)片11的厚度設(shè)置能夠運(yùn)用最少量的旋轉(zhuǎn)片11達(dá)到最好的散熱效果。

在另一種技術(shù)方案中，所述容置槽30的高度為0.5-1cm，所述通孔31的高度為3-4cm。采用這種技術(shù)方案，所述加熱塊3中容置槽30和通孔31高度的設(shè)置在起到承上啟下的固定作用的同時(shí)，能夠有效的利用加熱塊3作用于所述噴頭4內(nèi)的耗材，提高加熱塊3熱量的使用效率。

在另一種技術(shù)方案中，所述導(dǎo)料管5由聚四氟乙烯材料制成。采用這種技術(shù)方案，有效的降低了耗材與導(dǎo)料管5的內(nèi)壁之間的摩擦力，避免耗材在所述導(dǎo)料管5內(nèi)移動(dòng)困難的問(wèn)題。

在另一種技術(shù)方案中，所述條形桿61上表面位于所述收納槽63中心沿所述條形桿61長(zhǎng)度方向設(shè)有條狀凸起69，所述條狀凸起69的橫向截面為半圓形，所述橫桿的下側(cè)面向內(nèi)凹陷以部分容納所述凸起69，并可沿所述凸起69滑動(dòng)。采用這種技術(shù)方案，橫向截面為半圓形的凸起69和所述T形桿60位于條形桿61頂面的一端向內(nèi)凹陷以容納所述凸起69的設(shè)置能夠更好的解決條形桿61沿所述T形桿60滑動(dòng)的問(wèn)題。

在另一種技術(shù)方案中，所述散熱管10管壁為中空結(jié)構(gòu)，厚度為1.5-2.5mm，所述散熱管10的管壁內(nèi)填充導(dǎo)熱材料。采用這種技術(shù)方案，所述散熱管10的管壁內(nèi)填充導(dǎo)熱材料，進(jìn)一步的提高將散熱管10內(nèi)熱量導(dǎo)出的效率。

在另一種技術(shù)方案中，所述導(dǎo)熱材料為導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱膏中的一種。采用這種技術(shù)方案，導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱膏、散熱油均為熱的良導(dǎo)體。

這里說(shuō)明的設(shè)備數(shù)量和處理規(guī)模是用來(lái)簡(jiǎn)化本發(fā)明的說(shuō)明的。對(duì)本發(fā)明熔絲沉積成型3D打印噴頭的應(yīng)用、修改和變化對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。