[发明专利]具有进风装置的3D打印头以及该打印头的降温方法

说明书

技术领域：

本发明涉及3D打印机产品技术领域，特指一种具有进风装置的3D打印头以及该打印头的降温方法。

背景技术：

3D打印机在这几年得到飞速的发展，现有3D打印机在工作前首先需要利用计算机进行建模，然后将建成的三维模型进行分层的“切片”处理，然后自下而上逐层“打印”每层切片，从而最终形成与所建模型相同的3D产品。

这种3D打印机也叫热熔材料喷涂打印，其工作原理与传统的喷墨打印机原理类似，所不同的是，这种3D打印机所使用的“墨水”为一种热熔材料，比如热熔蜡、热熔胶。通过打印机构将熔融的热熔材料喷涂在打印平台上，进行逐层的“打印”，当热熔材料被喷涂出来后，其将迅速的固化。经过不断的逐层“打印”，最终形成所需要的三维物体。这种三维打印技术相对来说制作工艺简单，并且随着三维机械臂的发展，技术已经成熟。

目前常见的3D打印机采用热熔胶料带进给的方式供料，在3D打印头内具有加热组件，用于对热熔材料进行加热融化。3D打印机运作的作用中，加热组件需要不间断加热，将通过送料组件送入的热熔胶料带进行加热熔融，并在后续未熔融的料带的推进下，将熔融的原料由打印头的喷口挤出。这种方式存在的问题就是：由于加热组件发热使热量在3D打印头内部累积，容易造成打印头内部温度过高，当温度过高时，料带在还未进入到加热组件时就已经发生了软化、甚至熔融，这样将直接影响料带的进给。由于目前采用的送料组件多为齿轮组件，通过齿轮组件推动料带前进，如果料带软化或者熔融，齿轮组件就无法完成送料。为了解决这一问题，目前的做法是将加热组件尽可能的靠近打印头的喷口，同时在加热组件上方设置一个散热组件，目前的散热组件多采用直接在3D打印头内设置金属翅片型散热器，通过散热器将加热组件传导的热量发散，避免热量向上进一步传导至送料组件。但是，由于打印头内部为一个相对封闭的空间，热量很难向外发散。散热组件作用有限，所以需要解决打印头散热的问题。

另一个方面，热熔材料3D打印机打印时是一层一层的完成，每层喷涂材料与前面一层喷涂材料是通过材料自身的热熔性固化成一个整体的。如果材料固化的速度过快，当开始打印第二层喷涂材料时，第一层喷涂材料已经完全固化，这样就会导致两层材料之间没有完全固化成一个整体，这将导致最终成型的产品结构强度不够，容易破裂。为了避免这个问题，就需要令打印头将热熔材料喷涂在打印平台上以后，该材料在固化的过程不能太快。而材料的固化自身温度直接相关，所以目前解决这一问题的方案就是：对打印平台进行加热，即在打印平台上设置一个电加热元件，通过该电加热元件产生热量来保持打印平台上的被打印材料的问题，令被打印喷涂的材料层保持在一定温度下，以便于喷涂的材料层之间可以实现固化为一个整体。

由上所述可以看出，上述的3D打印头内部累积的热量需要散发，而打印机本体内部的空气需要保持一定的温度，以防止在打印过程中打印平台上的喷涂材料固话，那么，我们可以利用于打印头内产生的热量将加热组件发散的热量输送至打印机本体内，以使打印机本体内部的达到一定温度，提升整个打印环境的温度，则可以进一步提升打印质量。

再者，目前的3D打印机已经不仅可以用来打印塑胶材料，其还可以用来打印食品，例如巧克力食品。通过3D打印机制作的巧克力食品造型更加独特。这种用来制作巧克力产品的3D打印机与现有的产品类似，但是由于巧克力产品的熔点低，固化慢，其原料不再以固态的方式进入，而是直接以液态的方式进入到打印头内，打印头内部的加热组件仅仅是用来对物料进行保温，防止其固化。当这些巧克力食品原料通过打印头挤出时，必须要对原料进行特别的方式进行冷却，以防止打印的巧克力食品造型坍塌。

综合以上所述，本发明人经过不断的改进，提出了一种全新的技术方案，以可以解决上述问题。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题就在于针对目前产品所存在的不足，提供一种具有进风装置的3D打印头。

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：该具有进风装置的3D打印头包括：壳体，以及安装于壳体内的加热组件，打印用原料进入壳体内后经过加热组件的加热熔融后由打印头喷嘴送出，进行打印作业，该打印头还包括一进风装置，该进风装置包括：设置于壳体上部的进风口和设置于壳体下部的出风口，外部气体经进风口进入壳体内，经过加热组件后，由出风口排出。

进一步而言，上述技术方案中，于所述进风口上连接有风道，通过风道将外部气体经进风口送入壳体内。

进一步而言，上述技术方案中，所述风道的进口处设置有风机，或者所述的风道的进口与一具有压缩气体的压缩容器连通。