一種3d打印頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種3D打印機，尤其涉及一種基于熔融堆積快速成型的3D打印機。
【背景技術(shù)】
[0002]基于熔融堆積快速成型的3D打印機是一種精密的機電一體化設(shè)備，一般由設(shè)置在機箱上的X軸、Y軸和Z軸三個軸組成，X軸和Y軸設(shè)在一個垂直于Z軸的XY運動平面內(nèi)，統(tǒng)稱為XY軸；3D打印頭設(shè)置在XY軸上，XY軸和Z軸之間相互獨立運動，通過打印平臺來調(diào)節(jié)他們之間的間距，實現(xiàn)3D打印機的3D打印工作。
[0003]常見的3D打印機的3D打印頭普遍存在以下的缺陷:機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜；加熱裝置與打印噴頭導(dǎo)熱匹配不良，造成經(jīng)常在打印過程中出現(xiàn)打印溫度不穩(wěn)定，打印出絲不順暢，出絲不均勻；送料結(jié)構(gòu)不夠合理，將打印材料的送料到打印噴頭距離較遠，導(dǎo)致容易堵塞打印頭，長距離送料將受到導(dǎo)料管間隙的影響，送料回抽的時候，打印材料在導(dǎo)料管中彎曲，從而影響了送料的精度。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為解決現(xiàn)有3D打印機的3D打印頭存在上述缺陷，本實用新型提供一種的更為科學(xué)、先進的3D打印頭，其方案如下面所述。
[0005]一種3D打印頭，包括打印頭組件、打印頭基座、送料機構(gòu)和可耐高溫的導(dǎo)料管；其特征是:打印頭組件固定于打印頭基座下方，送料機構(gòu)固定于打印頭基座上方；打印頭組件包括將打印材料融熔并擠出的打印噴頭，可耐高溫的隔熱管，對打印噴頭進行加熱的金屬加熱塊；金屬加熱塊套在打印噴頭上，打印噴頭固定在隔熱管下端，隔熱管上端固定在打印頭基座上；導(dǎo)料管固定在打印頭基座上，并向下通過隔熱管延伸到打印噴頭的內(nèi)部。打印噴頭與打印頭基座通過隔熱管隔開，避免打印噴頭的熱量傳導(dǎo)到到打印頭基座上，造成熱量的浪費；隔熱管的隔熱作用從而降低金屬加熱塊的功率。
[0006]作為上述方案的進一步說明，前述打印噴頭下端設(shè)有圓錐結(jié)構(gòu)的噴嘴，噴嘴內(nèi)部設(shè)有一個倒圓臺形結(jié)構(gòu)的熔腔，熔腔下方設(shè)有延伸到噴嘴外的噴孔；導(dǎo)料管為塑料王管，其端部延伸到熔腔的上部。這種結(jié)構(gòu)有利于縮短送料距離，送料更精準(zhǔn)。解決了長距離送料將收到導(dǎo)料管間隙的影響，送料回抽的時候，有效防止作為打印材料的塑料絲在導(dǎo)料管中彎曲，提高了送料的精度。塑料王管耐高溫達250°C，塑料王管隔熱好，內(nèi)壁阻力小，塑料王管直接和打印噴頭的內(nèi)壁接觸，打印噴頭的溫度高達200°C以上，而一般打印材料的塑料絲融化溫度只有170°C，通過塑料王管，確保塑料王管內(nèi)的塑料絲不被熔化，只有當(dāng)塑料絲送到接觸到打印噴頭的熔腔時才熔化，確保只有一小段的塑料絲被融化，有利于控制塑料絲的熔化量的控制。塑料王管的厚度的選擇很關(guān)鍵，太薄則隔熱性能變差，導(dǎo)致塑料王管內(nèi)的塑料絲就容易提前被熔化了，無法達到出絲的精準(zhǔn)控制；太厚隔熱性能好，不利于溫差的過渡，當(dāng)塑料絲回抽的時候，熔化的塑料絲隨之進入塑料王管，此時內(nèi)外溫差大，塑料絲溫度馬上變低，熔化的塑料絲容易凝固在塑料王管內(nèi)，造成3D打印頭堵塞。
[0007]優(yōu)選地，前述噴孔的孔徑為0.4mm，所述隔熱管由PEEK材料制成。PEEK材料制成的隔熱管耐高溫達到250°C，在此高溫下材料強度變化不大，有利于穩(wěn)固地固定地打印頭。
[0008]優(yōu)選地，前述金屬加熱塊為鋁塊，其內(nèi)設(shè)有加熱管和溫度傳感器。鋁塊直接套在打印噴頭上，鋁的導(dǎo)熱性能好，可有效將加熱管的熱量傳遞到打印噴頭和溫度傳感器。溫度傳感器直接測加熱鋁塊的溫度，溫度傳感器可選用測溫精度高原測溫?zé)犭娕?。而且鋁板質(zhì)量輕，可以有效地減輕3D打印頭重量。
[0009]優(yōu)選地，為了方便維護，前述打印噴頭和隔熱管通過螺紋固定方式連接成一體，其中，打印噴頭上部設(shè)有外螺紋，隔熱管下部設(shè)有與該外螺紋匹配的內(nèi)螺紋；打印噴頭在靠近噴嘴位置設(shè)有與扳手匹配的外六角結(jié)構(gòu)。
[0010]優(yōu)選地，前述打印頭組件側(cè)面設(shè)有可對著打印噴頭的噴嘴吹風(fēng)的冷卻風(fēng)扇，冷卻風(fēng)扇通過固定板固定在打印頭基座上。冷卻風(fēng)扇將打印噴頭擠出的融熔的塑料快速冷卻成型，有利于提高打印精度，避免因材料的在融熔狀態(tài)下產(chǎn)生小變形，影響打印效果。
[0011]其中，前述打印頭基座上設(shè)有縱橫交錯設(shè)置的直線軸承。方便3D打印機的X軸和Y軸分別通過直線軸承穿過打印頭，X軸和Y軸的移動直接帶動打印頭的移動，X軸和Y軸在不同的平面，移動互不干擾，定位精度高。
[0012]另外作為配套，前述送料機構(gòu)包括擠料座和設(shè)于擠料座上的步進電機和擠料頭；步進電機的輸出軸上設(shè)有齒輪，擠料頭上設(shè)有與該齒輪相對設(shè)置的軸承，齒輪和軸承之間設(shè)有供作為打印材料的塑料絲通過的小縫隙；在縫隙相對應(yīng)的位置，擠料頭上部和下部設(shè)于彼此相對的送料口和出料口。送料機構(gòu)直接安裝在打印頭基座上，確保送料距離短，有利于準(zhǔn)確送料；避免了打印材料在導(dǎo)料管中彎曲。送料時，塑料絲從送料口穿入，通過小縫隙由齒輪將塑料絲壓緊在軸承上，再從出料口穿出，進入導(dǎo)料管并延伸到打印噴頭的熔腔中。
[0013]優(yōu)選地，前述打印頭基座上下兩個端部設(shè)有鋁板，前述隔熱管固定在打印頭基座下端部的鋁板上，送料機構(gòu)固定在打印頭基座上端部的鋁板上。鋁板質(zhì)量輕，可以有效地減輕3D打印頭重量，確保3D打印頭運動更順暢，有助于提高打印質(zhì)量。
[0014]由上可知，本實用新型具有如下的優(yōu)點:結(jié)構(gòu)科學(xué)、緊湊，結(jié)構(gòu)巧妙，整體重量輕，送料距離短，送料更精準(zhǔn)；溫度較高的打印噴頭與溫度較低的打印頭基座之間隔熱效果好，有效地降低了打印噴頭的熱量損耗，有利于節(jié)能環(huán)保；.塑料王管的隔熱控制，打印出絲均勻順暢準(zhǔn)確，打印效果更佳。
【附圖說明】
[0015]圖1為3D打印頭的立體圖。
[0016]圖2為圖1中的打印頭組件和打印頭基座的立體剖視圖。
[0017]圖3為圖1中的送料機構(gòu)的立體圖。
[0018]附圖標(biāo)號說明:1 一打印頭組件，2—打印頭基座，3—導(dǎo)料