[发明专利]一种线性聚焦的新型3D打印喷头

说明书

本发明公开一种线性聚焦的新型3D打印喷头，包括喷头本体、送粉管和空气动力学透镜；喷头本体的顶部设有激光入口，喷头本体的底部设有喷头出口，喷头本体内的顶部设有缓冲腔，缓冲腔与激光入口连通，缓冲腔的底部设有激光出口；空气动力学透镜位于喷头本体内，空气动力学透镜的顶部与缓冲腔连接，空气动力学透镜的底部与喷头本体的底部连接，空气动力学透镜分别与激光出口和喷头出口连通，空气动力学透镜包括由上至下设置的多个透镜腔体，每个透镜腔体的底部设有穿透孔，激光入口、激光出口、穿透孔和喷头出口位于同一直线上，送粉管穿过喷头本体与空气动力学透镜连通，便于3D打印时调节喷头本体与加工件的高度位置。

技术领域

本发明涉及3D打印设备技术领域，特别涉及一种线性聚焦的新型3D打印喷头。

背景技术

3D打印是一种累积制造技术，即快速成型的机器，它通过对照数字模型文件，通过金属粉末或塑料等可粘合材料，打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段一些3D打印机通过送粉喷头将粉末喷射在加工件上，再通过激光加热使粉末融化以制造需求的产品，现阶段市场上的送粉喷头，均采用锥形结构，即粉末通过倾斜的送粉通道聚焦在一点上，该点要正好处在加工件需要被加工的位置，而后与激光接触被融化，所以带来的问题就是送粉喷头与加工件的距离固定，无法便捷地进行调整，使工艺复杂化。

同时，现有的3D打印机喷头容易出现堵头，原料断节等现象，究其原因均为散热不足，现有的打印机喷头散热不足，喷头内空间密集，无法有效散热。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种线性聚焦的新型3D打印喷头，解决了送粉喷头与加工件的距离固定，无法便捷地进行调整的问题。

本发明的技术方案为：一种线性聚焦的新型3D打印喷头，包括喷头本体、送粉管和空气动力学透镜；喷头本体的顶部设有激光入口，喷头本体的底部设有喷头出口，喷头本体内的顶部设有缓冲腔，缓冲腔与激光入口连通，缓冲腔的底部设有激光出口；空气动力学透镜位于喷头本体内，空气动力学透镜的顶部与缓冲腔连接，空气动力学透镜的底部与喷头本体的底部连接，空气动力学透镜分别与激光出口和喷头出口连通，空气动力学透镜包括由上至下设置的多个透镜腔体，每个透镜腔体的底部设有穿透孔，激光入口、激光出口、穿透孔和喷头出口位于同一直线上，送粉管穿过喷头本体与空气动力学透镜连通。通过将空气动力学透镜和送粉管一起设置于喷头本体内，使得激光和待加工粉末处于同一条直线上，便于3D打印时调节喷头本体与加工件的高度位置，并提高了送粉精度。

进一步，所述多个透镜腔体的体积由上至下逐渐缩小，多个穿透孔的直径由上至下逐渐缩小。使得多个透镜腔体形成由上至下的压力差，使得气体携带粉末由上至下射出喷头本体，并在此过程中逐渐将粉末聚焦在一条直线上。

进一步，所述送粉管倾斜设置，且送粉管的中心线的一端指向穿透孔。送粉管中的粉末可直接进入穿透孔，使得粉末在空气动力学透镜中线性聚集，通过空气动力学透镜形成精准的粒子束。

进一步，所述多个透镜腔体的底部倾斜设置，穿透孔位于底部的中心，透镜腔体的底部朝穿透孔倾斜。通过将透镜腔体的底部设置成朝穿透孔倾斜，避免各透镜腔室内落灰。

进一步，所述线性聚焦的新型3D打印喷头还包括密封玻璃，所述密封玻璃安装于激光出口处，密封缓冲腔与空气动力学透镜之间的间隙。密封玻璃用以隔绝粉末，同时不阻碍激光通过。

进一步，所述线性聚焦的新型3D打印喷头还包括多个散热片，所述喷头本体的内壁设有冷却腔，冷却腔设有冷却液入口和冷却液出口，冷却腔内填充冷却液，多个散热片分别一端抵接于空气动力学透镜，另一端抵接冷却腔。通过设置散热片，辅助空气动力学透镜进行散热，同时散热片将热量传导至冷却腔，进一步增强散热效果，避免喷头本体温度过高。