擠出式線材熔融熱嘴組件及使用該組件的3d打印的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及擠出式線材熔融熱嘴組件及使用該組件的3D打印機(jī)。其中擠出式線材熔融熱嘴組件包括軸線沿上下方向延伸的用于形成熔室的加熱管、對(duì)接設(shè)置在加熱管上端的隔熱管，加熱管的管孔在上下方向上具有上段和下段，上段為供隔熱管同軸插設(shè)的插套配合段、下段為熔室，隔熱管的下端插入插套配合段內(nèi)一段設(shè)定的深度而形成插合對(duì)接結(jié)構(gòu)，隔熱管的管孔與熔室相通，加熱管的管孔具有與加熱管的底部端面和/或底部外周面密封配合的密封結(jié)構(gòu)。由于隔熱管導(dǎo)熱性能差，因此只有進(jìn)入插套配合段下部的熔室的線材才能被加熱熔融，從而縮短了熔室的長(zhǎng)度，熔融線材整體的慣性和受到的熔室內(nèi)壁的附著力均降低，進(jìn)絲退絲響應(yīng)速度快。
【專利說明】擠出式線材熔融熱嘴組件及使用該組件的3D打印機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及擠出式線材熔融熱嘴組件及使用該組件的3D打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在一些場(chǎng)合需要將熱塑型線材通過擠出式線材熔融熱嘴組件熔融后從擠出口 99擠出，例如現(xiàn)有技術(shù)中采用熔融沉積成型(fused deposition modeling,FDM)技術(shù)的3D打印機(jī)，其打印頭上設(shè)有擠出式線材熔融熱嘴組件，該組件的結(jié)構(gòu)如圖1一圖2所示，包括用于固定在打印機(jī)的相應(yīng)移動(dòng)組件上的聯(lián)接板90、裝配在聯(lián)接板90上的冷端組件92和熱端組件95。其中聯(lián)接板90上設(shè)有供線材穿入的線材穿孔91，冷端組件92包括對(duì)接在線材穿孔91上的隔熱管93、套設(shè)在隔熱管93上的熱沉銅鍋94，熱端組件95包括設(shè)有軸向通孔的加熱管96。加熱管96上部的端面與隔熱管93對(duì)接、中部設(shè)有加熱裝置97、下端固定有熱嘴98，加熱管96上部的外周面通過外螺紋與對(duì)應(yīng)設(shè)置的隔熱支撐件910連接，隔熱支撐件910通過座板911和螺栓912與聯(lián)接板90固定，以實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱管96的固定并避免加熱管96的熱量傳導(dǎo)至其他零部件。熱沉銅鍋94的下表面與隔熱支撐件910的上端面壓緊配合，以避免隔熱支撐件910過熱。使用時(shí)，加熱管96的管孔形成熔室913，而隔熱管93導(dǎo)熱性很差，在隔熱管93內(nèi)的線材則不會(huì)被熔融。線材從聯(lián)接板90上的線材穿孔91穿入，經(jīng)隔熱管93、加熱管96進(jìn)入熱嘴98中，在熔室913內(nèi)的線材被加熱至熔融狀態(tài)，相應(yīng)的送絲機(jī)構(gòu)在需要出料時(shí)推動(dòng)線材向熱嘴98運(yùn)動(dòng)，即可將熔室913內(nèi)熔融狀態(tài)的線材從熱嘴98的擠出口 99中擠出。
[0003]但是，上述結(jié)構(gòu)的擠出式線材熔融熱嘴組件中的加熱管96受安裝結(jié)構(gòu)的限制長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此熔室913內(nèi)會(huì)留存過多的融化線材，由于液態(tài)體的慣性和融化線材與熔室913內(nèi)壁的附著力，打印中進(jìn)絲和退絲將存在一定延遲，響應(yīng)速度慢，從而影響了打印質(zhì)量。并且，由于隔熱管93與加熱管96是端面對(duì)接連接，因此融化線材容易從兩者的對(duì)接結(jié)合面溢出產(chǎn)生溢料，熱嘴組件回退動(dòng)作時(shí)，溢料會(huì)隨回退動(dòng)作進(jìn)入隔熱管93形成融料冷峰，造成隔熱管93與加熱管96端面不能正常壓緊密封，并且不規(guī)則形態(tài)的融料冷峰會(huì)阻礙線材之后的正常進(jìn)給，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致熱嘴98無法出絲。再者，熱沉銅鍋94的散熱性能不佳，且其上部需要對(duì)應(yīng)設(shè)置支撐套定位，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種進(jìn)絲退絲響應(yīng)快的擠出式線材熔融熱嘴組件，同時(shí)提供一種使用該組件的3D打印機(jī)。
[0005]本發(fā)明中擠出式線材熔融熱嘴組件采用的技術(shù)方案是:擠出式線材熔融熱嘴組件，包括軸線沿上下方向延伸的用于形成熔室的加熱管、對(duì)接設(shè)置在加熱管上端的隔熱管，所述加熱管的管孔在上下方向上具有上段和下段，上段為供隔熱管同軸插設(shè)的插套配合段、下段為熔室，所述隔熱管的下端插入所述插套配合段內(nèi)一段設(shè)定的深度而形成插合對(duì)接結(jié)構(gòu)，所述隔熱管的管孔與所述熔室相通，所述加熱管的管孔具有與所述加熱管的底部端面和/或底部外周面密封配合的密封結(jié)構(gòu)。
[0006]所述加熱管的管孔為頂部直徑大于底部直徑的階梯孔，所述插套配合段是階梯孔的頂部部分，所述密封結(jié)構(gòu)包括階梯孔內(nèi)朝向加熱管頂部的環(huán)形臺(tái)階面和插套配合段的內(nèi)壁面。
[0007]所述隔熱管的內(nèi)徑大于熔室的直徑。
[0008]所述加熱管的上部設(shè)有用于固定加熱管的隔熱支撐件，所述隔熱支撐件頂部設(shè)有與其頂部端面壓緊配合的散熱件，所述散熱件為太陽花鋁型材散熱片。
[0009]所述太陽花鋁型材散熱片的頂部端面與擠出式線材熔融熱嘴組件的聯(lián)接板之間設(shè)有隔熱墊片。
[0010]本發(fā)明中3D打印機(jī)采用的技術(shù)方案是:3D打印機(jī)，包括設(shè)有擠出式線材熔融熱嘴組件的打印頭，所述擠出式線材熔融熱嘴組件包括軸線沿上下方向延伸的用于形成熔室的加熱管、對(duì)接設(shè)置在加熱管上端的隔熱管，所述加熱管的管孔在上下方向上具有上段和下段，上段為供隔熱管同軸插設(shè)的插套配合段、下段為熔室，所述隔熱管的下端插入所述插套配合段內(nèi)一段設(shè)定的深度而形成插合對(duì)接結(jié)構(gòu)，所述隔熱管的管孔與所述熔室相通，所述加熱管的管孔具有與所述加熱管的底部端面和/或底部外周面密封配合的密封結(jié)構(gòu)。
[0011]所述加熱管的管孔為頂部直徑大于底部直徑的階梯孔，所述插套配合段是階梯孔的頂部部分，所述密封結(jié)構(gòu)包括階梯孔內(nèi)朝向加熱管頂部的環(huán)形臺(tái)階面和插套配合段的內(nèi)壁面。
[0012]所述隔熱管的內(nèi)徑大于熔室的直徑。
[0013]所述加熱管的上部設(shè)有用于固定加熱管的隔熱支撐件，所述隔熱支撐件頂部設(shè)有與其頂部端面壓緊配合的散熱件，所述散熱件為太陽花鋁型材散熱片。
[0014]所述太陽花鋁型材散熱片的頂部端面與擠出式線材熔融熱嘴組件的聯(lián)接板之間設(shè)有隔熱墊片。
[0015]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，所述加熱管的管孔在上下方向上具有上段和下段，上段為供隔熱管同軸插設(shè)的插套配合段、下段為熔室，所述隔熱管的下端插設(shè)在所述插套配合段內(nèi)而形成插合對(duì)接結(jié)構(gòu)，所述隔熱管的管孔與所述熔室相通，由于隔熱管導(dǎo)熱性能差，因此加熱管的插套配合段的熱量不會(huì)直接傳遞給隔熱管內(nèi)的線材，只有進(jìn)入插套配合段下部的熔室的線材才能被加熱熔融，從而縮短了熔室的長(zhǎng)度，熔融線材整體的慣性和受到的熔室內(nèi)壁的附著力均降低，因此進(jìn)絲退絲響應(yīng)速度快，能夠提高打印質(zhì)量，而所述軸向通孔具有與所述加熱管的底部端面和/或底部外周面密封配合的密封結(jié)構(gòu)，熔融線材不會(huì)從兩者的結(jié)合面溢出，能夠保證打印機(jī)的正常工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中擠出式線材熔融熱嘴組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中擠出式線材熔融熱嘴組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中各附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)的名稱為:90聯(lián)接板，91線材穿孔，92冷端組件，93隔熱管，94熱沉銅鍋，95熱端組件，96加熱管，97加熱裝置，98熱嘴，99擠出口，910隔熱支撐件，911座板，912螺栓，913熔室。
[0018]圖3是本發(fā)明中擠出式線材熔融熱嘴組件的一個(gè)實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是圖3中擠出式線材熔融熱嘴組件的另一角度的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是圖3的側(cè)視圖；
圖6是圖5的A— A剖視圖。
[0019]圖中各附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)的名稱為:1聯(lián)接板，2線材穿孔，3冷端組件，4隔熱管，5太陽花鋁型材散熱片，6隔熱墊片，7熱端組件，8金屬螺柱，9導(dǎo)熱塊，10加熱元件，11熱嘴，12擠出口，13隔熱支撐件，14座板，15螺栓，16熔室。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明中擠出式線材熔融熱嘴組件的一個(gè)實(shí)施例如圖:T圖6所示，包括用于固定在打印機(jī)的相應(yīng)移動(dòng)組件上的聯(lián)接板1、裝配在聯(lián)接板I上的冷端組件3和熱端組件7。
[0021]其中聯(lián)接板I上設(shè)有供線材穿入的線材穿孔2，冷端組件3包括對(duì)接在線材穿孔2的下端孔口上的隔熱管4、套設(shè)在隔熱管4外用于散熱的太陽花鋁型材散熱片5，隔熱管4采用PTFE材料制成，具有良好的耐高溫性能和隔熱性能，太陽花鋁型材散熱片5是現(xiàn)有技術(shù)中常用的散熱器件，具體結(jié)構(gòu)不再贅述，其套設(shè)在隔熱管4上。為避免熱量過多地傳導(dǎo)至聯(lián)接板I上，太陽花鋁型材散熱片5的頂部端面與聯(lián)接板I之間設(shè)有隔熱墊片6。
[0022]熱端組件7包括設(shè)有軸向通孔的金屬螺柱8，該金屬螺柱8為加熱管，其外表面設(shè)有外螺紋，金屬螺柱8的下端通過外螺紋螺接固定有熱嘴11，中部螺接固定有導(dǎo)熱塊9，導(dǎo)熱塊9上插設(shè)有加熱元件10。金屬螺柱8的軸向通孔為頂部直徑大于底部直徑的階梯孔，分為上段和下段，上段直徑較大，是供隔熱管4同軸插設(shè)的插套配合段，下段直徑較小，用于構(gòu)成熔融線材的熔室16，上段在金屬螺柱8頂部端面形成具有設(shè)定深度的沉孔，該沉孔為插套配合段。隔熱管4的下端插入插套配合段內(nèi)并且其管孔與熔室16相通，其底部端面與沉孔的底面壓緊配合而密封、其插設(shè)在插套配合段的底部外周面與插套配合段的內(nèi)壁面通過過盈配合密封。另外，隔熱管4的內(nèi)徑大于階梯孔底部直徑較小部分的直徑，能夠減少線材與隔熱管4內(nèi)壁的接觸，避免線材在隔熱管4內(nèi)變形甚至熔融，防止出現(xiàn)進(jìn)絲不良。金屬螺柱8的頂部通過螺紋連接與隔熱支撐件13固定，該隔熱支撐件13采用Peek材質(zhì)制作，同樣具有良好的耐高溫性能和隔熱性能，能夠減少金屬螺柱8向上端零部件的熱量傳導(dǎo)并能減少金屬螺柱8的熱量散失。隔熱支撐件13的頂部端面與太陽花鋁型材散熱片5的下端面壓緊配合，能夠及時(shí)地將熱量向外散發(fā)，散熱效果好。隔熱支撐件13的凸緣下方設(shè)置有座板14，座板14通過螺栓15與連接板固連，實(shí)現(xiàn)冷端組件3和熱端組件7的固定。
[0023]使用時(shí)，線材從聯(lián)接板I上的線材穿孔2穿入，經(jīng)隔熱管4、加熱管進(jìn)入熱嘴11中，在熔室16內(nèi)的線材被加熱至熔融狀態(tài)，相應(yīng)的送絲機(jī)構(gòu)在需要出料時(shí)推動(dòng)線材向熱嘴11運(yùn)動(dòng)，即可將熔室16內(nèi)熔融狀態(tài)的線材從熱嘴11的擠出口 12中擠出。由于采用上述將隔熱管4插設(shè)在金屬螺柱8中的結(jié)構(gòu)，一方面減少了熔室16的長(zhǎng)度，提高了打印時(shí)進(jìn)絲退絲的響應(yīng)速度，另一方面，依靠隔熱管4的底部端面與底部外周面和階梯孔內(nèi)的密封結(jié)構(gòu)，很好地解決了現(xiàn)有技術(shù)中隔熱管4與加熱管采用對(duì)接結(jié)構(gòu)時(shí)存在的溢料問題，能夠保證打印機(jī)正常工作，提高可靠性，降低維護(hù)成本。
[0024]本發(fā)明中3D打印機(jī)的一個(gè)實(shí)施例包括機(jī)架、具有擠出式線材熔融熱嘴組件的打印頭、用于帶動(dòng)打印頭在三個(gè)坐標(biāo)方向上移動(dòng)的移動(dòng)組件、驅(qū)動(dòng)裝置和控制裝置等，其中打印頭的擠出式線材熔融熱嘴組件與上述擠出式線材熔融熱嘴組件的結(jié)構(gòu)相同，打印頭之外的其他結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同，此處不再贅述。
[0025]在上述實(shí)施例中，加熱管采用的是金屬螺柱8，隔熱管4采用的PTFE管，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，加熱管和隔熱管4均可以替換成其他形式，例如加熱管外表面采用光面，相應(yīng)的熱嘴11、導(dǎo)熱塊9等可以通過緊定螺釘固定在加熱管上，而隔熱管4也可以采用其他材質(zhì)制成，例如Peek材質(zhì)等。另外，上述實(shí)施例中金屬螺柱8的軸向通孔為具有環(huán)形臺(tái)階面的階梯孔，加熱管的底部端面與環(huán)形臺(tái)階面、加熱管的底部外周面與階梯孔插套配合段的內(nèi)壁面均是密封配合，在其他實(shí)施例中，插套配合段內(nèi)壁面與隔熱管4外周面之間也可以采用間隙配合，僅依靠隔熱管4的底部端面與環(huán)形臺(tái)階面的壓緊配合實(shí)現(xiàn)密封，而金屬螺柱8的軸向通孔也可以設(shè)置成內(nèi)徑一致的形式，僅依靠階梯孔插套配合段的內(nèi)壁面與隔熱管4密封配合，或者將金屬螺柱8的軸向通孔設(shè)置成螺紋孔，隔熱管與螺紋孔采用螺紋密封配合。再者，隔熱管4的內(nèi)徑也可以小于或等于加熱管階梯孔底部的直徑。
【權(quán)利要求】
1.擠出式線材熔融熱嘴組件，包括軸線沿上下方向延伸的用于形成熔室的加熱管、對(duì)接設(shè)置在加熱管上端的隔熱管，其特征在于:所述加熱管的管孔在上下方向上具有上段和下段，上段為供隔熱管同軸插設(shè)的插套配合段、下段為熔室，所述隔熱管的下端插入所述插套配合段內(nèi)一段設(shè)定的深度而形成插合對(duì)接結(jié)構(gòu)，所述隔熱管的管孔與所述熔室相通，所述加熱管的管孔具有與所述加熱管的底部端面和/或底部外周面密封配合的密封結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠出式線材熔融熱嘴組件，其特征在于:所述加熱管的管孔為頂部直徑大于底部直徑的階梯孔，所述插套配合段是階梯孔的頂部部分，所述密封結(jié)構(gòu)包括階梯孔內(nèi)朝向加熱管頂部的環(huán)形臺(tái)階面和插套配合段的內(nèi)壁面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的擠出式線材熔融熱嘴組件，其特征在于:所述隔熱管的內(nèi)徑大于熔室的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的擠出式線材熔融熱嘴組件，其特征在于:所述加熱管的上部設(shè)有用于固定加熱管的隔熱支撐件，所述隔熱支撐件頂部設(shè)有與其頂部端面壓緊配合的散熱件，所述散熱件為太陽花鋁型材散熱片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的擠出式線材熔融熱嘴組件，其特征在于:所述太陽花鋁型材散熱片的頂部端面與擠出式線材熔融熱嘴組件的聯(lián)接板之間設(shè)有隔熱墊片。
6.3D打印機(jī)，包括設(shè)有擠出式線材熔融熱嘴組件的打印頭，所述擠出式線材熔融熱嘴組件包括軸線沿上下方向延伸的用于形成熔室的加熱管、對(duì)接設(shè)置在加熱管上端的隔熱管，其特征在于:所述加熱管的管孔在上下方向上具有上段和下段，上段為供隔熱管同軸插設(shè)的插套配合段、下段為熔室，所述隔熱管的下端插入所述插套配合段內(nèi)一段設(shè)定的深度而形成插合對(duì)接結(jié)構(gòu)，所述隔熱管的管孔與所述熔室相通，所述加熱管的管孔具有與所述加熱管的底部端面和/或底部外周面密封配合的密封結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的3D打印機(jī)，其特征在于:所述加熱管的管孔為頂部直徑大于底部直徑的階梯孔，所述插套配合段是階梯孔的頂部部分，所述密封結(jié)構(gòu)包括階梯孔內(nèi)朝向加熱管頂部的環(huán)形臺(tái)階面和插套配合段的內(nèi)壁面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的3D打印機(jī)，其特征在于:所述隔熱管的內(nèi)徑大于熔室的直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8所述的3D打印機(jī)，其特征在于:所述加熱管的上部設(shè)有用于固定加熱管的隔熱支撐件，所述隔熱支撐件頂部設(shè)有與其頂部端面壓緊配合的散熱件，所述散熱件為太陽花鋁型材散熱片。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的3D打印機(jī)，其特征在于:所述太陽花鋁型材散熱片的頂部端面與擠出式線材熔融熱嘴組件的聯(lián)接板之間設(shè)有隔熱墊片。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK103507273SQ201310448021
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】石衛(wèi)華 申請(qǐng)人:河南良益機(jī)電科技有限公司