[发明专利]一种熔融沉积型3D打印机喷头冷却装置

说明书

一种熔融沉积型3D打印机喷头冷却装置，包括喷头热端组件，热端组件通过螺纹结构同喉管组件连接，喉管组件通过螺纹结构同喉管冷却组件连接，喉管冷却组件通过固定架与送丝机构连接，喉管冷却组件通过第一冷却管接头及第二冷却管接同制冷装置连接，控制装置通过电源线同喷头热端组件连接，工作时，1）PTC加热器的选择，2）PTC加热器的安装；3）高温导热油的注入；4）热交换液的注入；5）进料轮组件的调整；6）制冷装置的启动；7）喉管温度传感器的启动；8）PTC加热器的启动；9）3D打印机的启动；10）料丝温度的监测；11）喉管组件的温度控制，可实现喷嘴内料丝的恒温熔化和散热体内料丝的自冷却。

技术领域

本发明属于3D打印机技术领域，具体涉及一种熔融沉积型3D打印机喷头冷却装置。

背景技术

熔融沉积型3D打印技术是快速成型技术的一种，其基本工作原理是将在计算机中建立的三维产品模型进行分层处理，得到若干二维平面图形，然后利用喷头的送丝机构将热塑性材料送至喷嘴，并将其加热至熔融态，再根据二维平面图形的轮廓信息，在计算机的控制下从喷嘴的微细孔挤出熔融态材料逐层打印这些二维平面图形，经过层层堆叠形成一个三维实体模型。

在工作过程中，3D打印机喷头经常出现堵塞现象，其中一个原因是因为加热端的热量以热辐射、热传导的形式传递到送料端，导致送料端的温度较高，料丝在散热管、喉管等位置就过早发生热膨胀和软化，以致强度不够难以推进，造成喷头堵塞，使得3D打印机无法连续稳定工作。

为了解决喷头堵塞的问题，本领域的技术人员做了大量的工作。如中国专利申请号为201620268164.7的《一种带有散热液体的3D打印机喷头》和中国专利申请号为201620020684.6的《一种水冷却3D打印机喷头》，均采用散热液体来冷却散热体、喉管，但是未能考虑沿着料丝与喉管间间隙的热传导和喷嘴的热辐射问题，同时冷却液体直接注入、流出散热腔体，会造成喷嘴的颤动，导致打印模型表面产生波纹，影响打印质量。中国专利申请号为201610004099.1的《一种电磁感应加热式3D打印机挤出喷头》和中国专利申请号为201620273122.2的《一种基于熔融沉积成型技术3D打印机的喷头组件》，采用风冷的方式来冷却喉管内的料丝，但是此种散热方式不但结构臃肿、复杂，而且尚不能完全满足需要长时间持续工作的3D打印机的降温需求，此类降温方式也会因风扇的转动而产生震动，降低3D打印机位移机构的控制精度，并影响到模型的表面质量。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种熔融沉积型3D打印机喷头冷却装置，可有效地降低散热体和喉管的温度，减小这两处料丝的受热膨胀，并使得喉管内的料丝有足够的强度将喷嘴内熔融态的料丝挤出微孔进行打印，以解决喷头堵塞问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种熔融沉积型3D打印机喷头冷却装置，包括喷头热端组件，热端组件通过螺纹结构同喉管组件连接，喉管组件通过螺纹结构同喉管冷却组件连接，喉管冷却组件通过固定架与送丝机构连接，喉管冷却组件通过第一冷却管接头、第二冷却管接头同制冷装置连接，控制装置通过电源线同喷头热端组件连接。

所述的喷头热端组件由喷嘴、导热块、防热辐射保温罩、顶盖、罩体、第一绝热铝箔、第二绝热铝箔、通气孔、喷嘴孔、螺钉、穿线孔和PTC加热器组成，喷嘴与导热块通过螺纹结构连接，PTC加热器安装在导热块的底端，顶盖的内壁上贴有第二绝热铝箔，罩体的内壁上贴有第一绝热铝箔，顶盖和罩体利用螺钉装配成防热辐射保温罩，罩体设有通气孔、喷嘴孔和穿线孔。

所述的喉管组件包括喉管、聚四氟乙烯胶管、第一密封圈和第二密封圈，聚四氟乙烯胶管以小过盈配合方式装配在喉管内，第一密封圈和第二密封圈安装在喉管两端的台阶孔内。