一種便攜冷凍式3d打印筆的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種便攜冷凍式3D打印筆。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印(3D printing)，又稱增材制造，其基本原理和過(guò)程是:把一個(gè)通過(guò)設(shè)計(jì)或掃描的方式做好的3D模型，按照某一坐標(biāo)軸切成無(wú)限多個(gè)刨面，然后一層一層打印出來(lái)并按照原來(lái)的位置堆積到一起，形成一個(gè)實(shí)體的立體模型。
[0003]目前3D打印使用的物料凝結(jié)方式有很多種，包括選擇性激光燒結(jié)、熔融沉積、光固化成型等。其中，選擇性激光燒結(jié)是利用粉末材料在激光照射下燒結(jié)成型的技術(shù)，熔融沉積燒結(jié)是采用熱源將材料熔融成型的技術(shù)，光固化成型是采用紫外光將液態(tài)樹脂材料固化成型的技術(shù)。這些技術(shù)均是采用光源或熱源將物料燒結(jié)、熔融或固化，能量從高溫?zé)嵩磦鬟f到低溫物料上。
[0004]然而，自3D打印的概念興起以來(lái)，近幾年逐漸大熱，從日用品、建材、汽車到人體器官、機(jī)器人……人們奇思妙想，想要借助3D打印創(chuàng)造出任何類別和形狀的物品，光依靠現(xiàn)有的物料成型來(lái)打印是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，人們應(yīng)該發(fā)散思維，拓寬3D打印的成型方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種便攜冷凍式3D打印筆，以利用冷源實(shí)現(xiàn)3D打印。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]—種便攜冷凍式3D打印筆，包括存有冷凍源的能量?jī)?chǔ)存裝置、用于緩沖冷凍源及控制冷凍源的輸出軌跡的筆體、用于輸出冷凍源的打印頭，所述能量?jī)?chǔ)存裝置的出口經(jīng)由輸送管連接至筆體的入口，筆體的出口連接所述打印頭的入口，并在所述能量?jī)?chǔ)存裝置的出口處設(shè)有壓力控制閥，在所述筆體的入口處設(shè)有控制開關(guān)。
[0008]上述技術(shù)方案利用能量?jī)?chǔ)存裝置、筆體和打印頭釋放冷凍源，同時(shí)控制筆體的運(yùn)動(dòng)軌跡及調(diào)節(jié)壓力控制閥、控制開關(guān)，使冷凍源一層層按量輸出，便可吸收相應(yīng)區(qū)域的可冷凍的打印材料中的熱量，使打印材料一層一層的冷凍成型，實(shí)現(xiàn)3D打印。
[0009]所述打印頭的出口是可活動(dòng)的，在該打印頭的出口處設(shè)有調(diào)節(jié)口徑大小的打印控制閥。可通過(guò)調(diào)節(jié)打印頭出口口徑，實(shí)現(xiàn)對(duì)打印精度的控制。
[0010]所述冷凍源為液化氮?dú)?、液化空氣?br>[0011]現(xiàn)有技術(shù)中，往往是采用高能量的熱源或光源，使相應(yīng)的打印材料融為液態(tài)，再層層堆疊為所要打印的3D物體；而本發(fā)明則從另一角度出發(fā)，利用低溫低能量的冷凍源吸收打印材料的熱量，使打印材料一層層冷凍成型，達(dá)到3D打印的目的。本發(fā)明打破了現(xiàn)有技術(shù)的僵局，提供了另一種3D打印的思路和一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理的技術(shù)方案，能夠豐富3D打印產(chǎn)品類型，并且冷凍式的3D打印安全性較高、易于控制、打印材料容易取得而且價(jià)格便宜。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1、打印頭；2、筆體；3、能量?jī)?chǔ)存裝置；4、打印控制閥；5、壓力控制閥；6、控制開關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0015]實(shí)施例
[0016]請(qǐng)參閱圖1所示，一種便攜冷凍式3D打印筆，包括存有冷凍源的能量?jī)?chǔ)存裝置3、用于緩沖冷凍源及控制冷凍源的輸出軌跡的筆體2、用于輸出冷凍源的打印頭1，所述能量?jī)?chǔ)存裝置3的出口經(jīng)由輸送管連接至筆體2的入口，筆體2的出口連接所述打印頭I的入口，并在所述能量?jī)?chǔ)存裝置3的出口處設(shè)有壓力控制閥，在所述筆體2的入口處設(shè)有控制開關(guān)6。
[0017]進(jìn)一步地，所述打印頭I的出口是可活動(dòng)的，在該打印頭I的出口處設(shè)有調(diào)節(jié)口徑大小的打印控制閥4。利用該打印控制閥4，可調(diào)節(jié)打印精度。
[0018]本發(fā)明的便攜冷凍式3D打印筆主要包括:打印頭1、筆體2、能量?jī)?chǔ)存裝置3、打印控制閥4、壓力控制閥5、控制開關(guān)6。其中，能量?jī)?chǔ)存裝置3用于儲(chǔ)存冷凍源，冷凍源為液化氮?dú)?，打印材料為杯中的液態(tài)水；筆體2設(shè)計(jì)成便于握持的形狀，以便控制打印頭I的出口位置。打印的基本過(guò)程為:打開控制開關(guān)6，調(diào)節(jié)壓力控制閥5來(lái)控制噴出冷凍源的量，調(diào)節(jié)打印控制閥4至所需要的打印頭I的口徑尺寸，手握筆體2使得打印頭I對(duì)準(zhǔn)杯中的液態(tài)水，通過(guò)手的移動(dòng)來(lái)冷凍不同位置的水，從而實(shí)現(xiàn)任意形狀的冰雕的制作。
[0019]上述過(guò)程，同樣適用于冷凍源為液化空氣，打印材料可以為水、飲料等液態(tài)或部分固態(tài)材料，可以用于冰淇淋、冰凍飲料等冷凍式物品的打印。
[0020]根據(jù)熱力學(xué)基本定律，有溫差的地方就有能量傳遞，本發(fā)明據(jù)此提出了一種新型的便攜冷凍式3D打印筆以及打印方法，使用冷源作為3D打印的能量源，從打印材料中吸收熱量，從而達(dá)到材料的快速冷凍成型，打破了傳統(tǒng)的使用熱源或光源作為能量源往打印材料中傳遞能量的方法。此種方法更便于制作日常生活中的冰雕、冰淇淋、冰凍飲料等冷凍式物品的成型，能夠豐富3D打印的產(chǎn)品類型，拓寬3D打印的思維。
[0021]上列詳細(xì)說(shuō)明是針對(duì)本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說(shuō)明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種便攜冷凍式3D打印筆，其特征在于:包括存有冷凍源的能量?jī)?chǔ)存裝置、用于緩沖冷凍源及控制冷凍源的輸出軌跡的筆體、用于輸出冷凍源的打印頭，所述能量?jī)?chǔ)存裝置的出口經(jīng)由輸送管連接至筆體的入口，筆體的出口連接所述打印頭的入口，并在所述能量?jī)?chǔ)存裝置的出口處設(shè)有壓力控制閥，在所述筆體的入口處設(shè)有控制開關(guān)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜冷凍式3D打印筆，其特征在于:所述打印頭的出口是可活動(dòng)的，在該打印頭的出口處設(shè)有調(diào)節(jié)口徑大小的打印控制閥。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜冷凍式3D打印筆，其特征在于，所述冷凍源為液化氮?dú)?、液化空氣?br>【專利摘要】本發(fā)明提供了一種便攜冷凍式3D打印筆，包括存有冷凍源的能量?jī)?chǔ)存裝置、用于緩沖冷凍源及控制冷凍源的輸出軌跡的筆體、用于輸出冷凍源的打印頭，所述能量?jī)?chǔ)存裝置的出口經(jīng)由輸送管連接至筆體的入口，筆體的出口連接所述打印頭的入口，并在所述能量?jī)?chǔ)存裝置的出口處設(shè)有壓力控制閥，在所述筆體的入口處設(shè)有控制開關(guān)。本發(fā)明打破了現(xiàn)有技術(shù)的僵局，提供了另一種3D打印的思路和一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理的技術(shù)方案，能夠豐富3D打印產(chǎn)品類型，并且冷凍式的3D打印安全性較高、易于控制、打印材料容易取得而且價(jià)格便宜。
【IPC分類】B29C67/00, B33Y30/00
【公開號(hào)】CN105034379
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510541040
【發(fā)明人】史繼富, 徐剛, 王雷雷, 朱艷青, 鐘柳文
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年8月27日