一种便携冷冻式3d打印笔的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及3D打印设备领域，特别是涉及一种便携冷冻式3D打印笔。
【背景技术】
[0002]3D打印(3D printing)，又称增材制造，其基本原理和过程是:把一个通过设计或扫描的方式做好的3D模型，按照某一坐标轴切成无限多个刨面，然后一层一层打印出来并按照原来的位置堆积到一起，形成一个实体的立体模型。
[0003]目前3D打印使用的物料凝结方式有很多种，包括选择性激光烧结、熔融沉积、光固化成型等。其中，选择性激光烧结是利用粉末材料在激光照射下烧结成型的技术，熔融沉积烧结是采用热源将材料熔融成型的技术，光固化成型是采用紫外光将液态树脂材料固化成型的技术。这些技术均是采用光源或热源将物料烧结、熔融或固化，能量从高温热源传递到低温物料上。
[0004]然而，自3D打印的概念兴起以来，近几年逐渐大热，从日用品、建材、汽车到人体器官、机器人……人们奇思妙想，想要借助3D打印创造出任何类别和形状的物品，光依靠现有的物料成型来打印是远远不够，人们应该发散思维，拓宽3D打印的成型方式。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种便携冷冻式3D打印笔，以利用冷源实现3D打印。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下:
[0007]—种便携冷冻式3D打印笔，包括存有冷冻源的能量储存装置、用于缓冲冷冻源及控制冷冻源的输出轨迹的笔体、用于输出冷冻源的打印头，所述能量储存装置的出口经由输送管连接至笔体的入口，笔体的出口连接所述打印头的入口，并在所述能量储存装置的出口处设有压力控制阀，在所述笔体的入口处设有控制开关。
[0008]上述技术方案利用能量储存装置、笔体和打印头释放冷冻源，同时控制笔体的运动轨迹及调节压力控制阀、控制开关，使冷冻源一层层按量输出，便可吸收相应区域的可冷冻的打印材料中的热量，使打印材料一层一层的冷冻成型，实现3D打印。
[0009]所述打印头的出口是可活动的，在该打印头的出口处设有调节口径大小的打印控制阀。可通过调节打印头出口口径，实现对打印精度的控制。
[0010]所述冷冻源为液化氮气、液化空气。
[0011]现有技术中，往往是采用高能量的热源或光源，使相应的打印材料融为液态，再层层堆叠为所要打印的3D物体；而本发明则从另一角度出发，利用低温低能量的冷冻源吸收打印材料的热量，使打印材料一层层冷冻成型，达到3D打印的目的。本发明打破了现有技术的僵局，提供了另一种3D打印的思路和一种结构简单合理的技术方案，能够丰富3D打印产品类型，并且冷冻式的3D打印安全性较高、易于控制、打印材料容易取得而且价格便宜。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的整体结构示意图；
[0013]附图标记说明:1、打印头；2、笔体；3、能量储存装置；4、打印控制阀；5、压力控制阀；6、控制开关。
【具体实施方式】
[0014]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0015]实施例
[0016]请参阅图1所示，一种便携冷冻式3D打印笔，包括存有冷冻源的能量储存装置3、用于缓冲冷冻源及控制冷冻源的输出轨迹的笔体2、用于输出冷冻源的打印头1，所述能量储存装置3的出口经由输送管连接至笔体2的入口，笔体2的出口连接所述打印头I的入口，并在所述能量储存装置3的出口处设有压力控制阀，在所述笔体2的入口处设有控制开关6。
[0017]进一步地，所述打印头I的出口是可活动的，在该打印头I的出口处设有调节口径大小的打印控制阀4。利用该打印控制阀4，可调节打印精度。
[0018]本发明的便携冷冻式3D打印笔主要包括:打印头1、笔体2、能量储存装置3、打印控制阀4、压力控制阀5、控制开关6。其中，能量储存装置3用于储存冷冻源，冷冻源为液化氮气，打印材料为杯中的液态水；笔体2设计成便于握持的形状，以便控制打印头I的出口位置。打印的基本过程为:打开控制开关6，调节压力控制阀5来控制喷出冷冻源的量，调节打印控制阀4至所需要的打印头I的口径尺寸，手握笔体2使得打印头I对准杯中的液态水，通过手的移动来冷冻不同位置的水，从而实现任意形状的冰雕的制作。
[0019]上述过程，同样适用于冷冻源为液化空气，打印材料可以为水、饮料等液态或部分固态材料，可以用于冰淇淋、冰冻饮料等冷冻式物品的打印。
[0020]根据热力学基本定律，有温差的地方就有能量传递，本发明据此提出了一种新型的便携冷冻式3D打印笔以及打印方法，使用冷源作为3D打印的能量源，从打印材料中吸收热量，从而达到材料的快速冷冻成型，打破了传统的使用热源或光源作为能量源往打印材料中传递能量的方法。此种方法更便于制作日常生活中的冰雕、冰淇淋、冰冻饮料等冷冻式物品的成型，能够丰富3D打印的产品类型，拓宽3D打印的思维。
[0021]上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
【主权项】
1.一种便携冷冻式3D打印笔，其特征在于:包括存有冷冻源的能量储存装置、用于缓冲冷冻源及控制冷冻源的输出轨迹的笔体、用于输出冷冻源的打印头，所述能量储存装置的出口经由输送管连接至笔体的入口，笔体的出口连接所述打印头的入口，并在所述能量储存装置的出口处设有压力控制阀，在所述笔体的入口处设有控制开关。2.根据权利要求1所述的便携冷冻式3D打印笔，其特征在于:所述打印头的出口是可活动的，在该打印头的出口处设有调节口径大小的打印控制阀。3.根据权利要求1或2所述的便携冷冻式3D打印笔，其特征在于，所述冷冻源为液化氮气、液化空气。
【专利摘要】本发明提供了一种便携冷冻式3D打印笔，包括存有冷冻源的能量储存装置、用于缓冲冷冻源及控制冷冻源的输出轨迹的笔体、用于输出冷冻源的打印头，所述能量储存装置的出口经由输送管连接至笔体的入口，笔体的出口连接所述打印头的入口，并在所述能量储存装置的出口处设有压力控制阀，在所述笔体的入口处设有控制开关。本发明打破了现有技术的僵局，提供了另一种3D打印的思路和一种结构简单合理的技术方案，能够丰富3D打印产品类型，并且冷冻式的3D打印安全性较高、易于控制、打印材料容易取得而且价格便宜。
【IPC分类】B29C67/00, B33Y30/00
【公开号】CN105034379
【申请号】CN201510541040
【发明人】史继富, 徐刚, 王雷雷, 朱艳青, 钟柳文
【申请人】中国科学院广州能源研究所
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月27日