3D打印喷嘴结构的制作方法

本实用新型属于3d打印领域，具体涉及一种3d打印喷嘴结构。

背景技术：

fdm(熔融沉积)3d打印机通过高温加热打印喷头使打印耗材熔化并沉积至打印平台，熔化打印耗材接触打印平台时受冷迅速凝结，打印喷头沿着设定好的打印路径将打印耗材层层沉积到打印平台上，从而构造具有三维结构的模型。

现有的3d打印喷嘴系统中的喷嘴可分为进料结构，散热结构和加热结构，打印耗材从进料结构进入喷嘴系统，加热结构产生高温熔化打印耗材，散热结构将加热结构产生的热量散发至打印系统的外部，防止喷嘴系统中的其他部件受到加热结构产生的热量影响而导致温度过高。现有的3d打印喷嘴系统设有的散热结构包括散热风扇、散热器和风道，散热器围在进料结构的外部呈多层片状，散热风扇将散热器散发的热量从风道吹出喷嘴系统外。

但是现有的散热结构具有以下不足：

1.散热结构占用空间大，导致整个喷嘴系统体积过大。而喷嘴系统的大小直接影响到3d打印机整机的空间利用率，散热结构的设置严重制约了喷头在空间结构上的优化。

2.散热机构内的结构较多，成本较高。

3.降温效果受到风扇转速、风道以及散热器大小的制约，打印高温耗材时，散热不足。

4.喷嘴加热结构将电能转换为热能，有很大一部分通过散热器消耗，造成能源浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种空间占用小、节约成本、降温效果理想并节约能源的3d打印喷嘴结构。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

3d打印喷嘴结构，包括进丝管和喷嘴本体，其特征在于：所述喷嘴本体设有加热区，所述加热区围有加热组件，所述进丝管与所述喷嘴本体之间设有隔热组件，所述加热区与所述隔热组件之间设有喉管，所述进丝管、所述隔热组件和所述喷嘴本体内设有打印耗材输送通道。隔热组件的设置将3d打印喷嘴结构分为三个区域：进丝管到隔热组件之前的部分构成非熔融区域，隔热组件内形成2-5mm的半熔融区域，半熔融区域越短越有利丝料的挤出，隔热组件底部至喷嘴本体底部构成熔融区域。喉管为薄壁结构，可增加散热，减少热量传导。隔热组件和喉管将加热组件散发的热量与进丝管隔离，直接将熔融区域高温截断，与传统的散热方式相比，能达到更好的降温效果。

进一步，隔热组件为工程塑料。工程塑料耐热性好，导热系数低，是做隔热组件的理想材料。

进一步，喉管为壁厚不大于1mm的毛细管，优选壁厚0.25mm的毛细管。喉管的壁厚越细，散热效果越好。

进一步，加热组件为加热丝或加热铝块。加热丝和加热铝块通过电加热使流经加热区的打印耗材完全熔化。

进一步，加热区的顶部设有第一凸起环，加热区的底部设有第二凸起环，加热丝位于第一凸起环和第二凸起环之间。第一凸起环和第二凸起环起到将加热区隔离的作用，并且减缓加热区的导热，防止加热区的热量传递过快。

进一步，喷嘴本体的底部设有挤出头，挤出头为金属结构，优选低导热系数金属结构。低导热系数金属的挤出头与铜喷嘴比加快耗材散热，使挤出的打印耗材自然冷却。

进一步，喷嘴本体的顶部螺纹连接隔热组件，隔热组件的底部设有倒角。倒角起到导向作用，便于喷嘴本体安装与隔热组件内。

进一步，倒角处设有密封胶。密封胶用于密封喷嘴本体，增强喷嘴本体与隔热组件之间的连接。

进一步，打印耗材输送通道内设有聚四氟乙烯管。聚四氟乙烯管可以减少打印耗材在管壁上的残留。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

1.在进丝管与喷嘴本体之间用隔热组件代替散热系统，无需安装散热风扇、散热器和风道，可以优化喷头组件的整体尺寸，从而达到在相同的机器尺寸前提下，增加打印面积。

2.喉管为薄壁结构，可增加散热，减少热量传导。

3.隔热组件优选工程塑料，工程塑料加工成本为散热风扇和散热器成本的1/5，节约成本。

4.传统的散热方式会造成熔融区域的延长，导致打印耗材过早熔融，影响最终打印效果。隔热组件的作用为隔热，直接将高温区温度截断，与传统的散热方式相比，能达到更好的降温效果。

附图说明

下面根据附图对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型中3d打印喷嘴结构的剖面图；

图2为本实用新型中3d打印喷嘴结构的结构示意图；

图3为图1中a处的放大示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示的3d打印喷嘴结构，包括进丝管1和喷嘴本体2，喷嘴本体2设有加热区，加热区围有加热丝3，进丝管1与喷嘴本体2之间设有隔热组件4，进丝管1、隔热组件4和喷嘴本体2内设有打印耗材输送通道5。隔热组件4的设置将3d打印喷嘴结构分为三个区域：进丝管1到隔热组件4之前的部分构成非熔融区域，隔热组件4内构成2-5mm的半熔融区域，半熔融区域越短越有利丝料的挤出，隔热组件4底部至喷嘴本体2底部构成熔融区域。隔热组件4将加热组件散发的热量与进丝管1隔离，直接将熔融区域高温截断，与传统的散热方式相比，能达到更好的降温效果。隔热组件4为工程塑料。工程塑料耐热性好，导热系数低，是做隔热组件4的理想材料。

加热区的顶部设有第一凸起环6，加热区的底部设有第二凸起环7，加热丝3位于第一凸起环6和第二凸起环7之间。第一凸起环6和第二凸起环7起到将加热丝3区域隔离的作用，并且减缓加热区的导热，防止加热区的热量传递过快。加热丝3连有热敏电阻玻璃球8，用于测量加热丝3的温度，从而控制其加热温度。第一凸起环6上方设有喉管9。喉管9为薄壁结构，可增加散热、减少热量传导。喉管9为壁厚不大于1mm的毛细管。毛细管不仅降低热传导，而且可以起到很好的散热作用。

喷嘴本体2的底部设有挤出头10，挤出头10为低导热系数金属结构。低导热系数金属的挤出头10与铜喷嘴比加快耗材散热，使挤出的打印耗材自然冷却。喷嘴本体2的顶部螺纹连接隔热组件4，隔热组件4的底部设有倒角11。倒角11起到导向作用，便于喷嘴本体2安装与隔热组件4内。倒角11处设有密封胶。密封胶用于密封喷嘴本体2，增强喷嘴本体2与隔热组件4之间的连接。打印耗材输送通道5内设有聚四氟乙烯管12。聚四氟乙烯管12可以减少打印耗材在管壁上的残留。

3d打印喷嘴打印时，打印耗材从打印耗材输送通道5进入进丝管1，进丝管1的温度较低，打印耗材处于固态；打印耗材从进丝管1进入隔热组件4，隔热组件4温度逐渐升高，打印耗材呈半熔融状态；打印耗材从隔热组件4进入喷嘴本体2，在加热丝3的作用下完全熔融，流经挤出头10后打印至打印平台上。

以上仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此。任何以本实用新型为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本实用新型的保护范围之中。

技术特征：

1.3d打印喷嘴结构，包括进丝管和喷嘴本体，其特征在于：所述喷嘴本体设有加热区，所述加热区围有加热组件，所述进丝管与所述喷嘴本体之间设有隔热组件，所述加热区与所述隔热组件之间设有喉管，所述进丝管、所述隔热组件和所述喷嘴本体内设有打印耗材输送通道。

2.根据权利要求1所述3d打印喷嘴结构，其特征在于：所述隔热组件为工程塑料。

3.根据权利要求1所述3d打印喷嘴结构，其特征在于：所述喉管为壁厚不大于1mm的毛细管。

4.根据权利要求1所述3d打印喷嘴结构，其特征在于：所述加热组件为加热丝或加热铝块。

5.根据权利要求1所述3d打印喷嘴结构，其特征在于：所述加热区的顶部设有第一凸起环，所述加热区的底部设有第二凸起环，所述加热组件位于所述第一凸起环和所述第二凸起环之间。

6.根据权利要求1所述3d打印喷嘴结构，其特征在于：所述喷嘴本体的底部设有挤出头，所述挤出头为金属结构。

7.根据权利要求1所述3d打印喷嘴结构，其特征在于：所述喷嘴本体的顶部螺纹连接所述隔热组件，所述隔热组件的底部设有倒角。

8.根据权利要求7所述3d打印喷嘴结构，其特征在于：所述倒角处设有密封胶。

9.根据权利要求1所述3d打印喷嘴结构，其特征在于：所述打印耗材输送通道内设有聚四氟乙烯管。

技术总结
本实用新型公开了3D打印喷嘴结构，包括进丝管和喷嘴本体，喷嘴本体设有加热区，加热区围有加热组件，进丝管与喷嘴本体之间设有隔热组件，加热区与隔热组件之间设有喉管，进丝管、隔热组件和喷嘴本体内设有打印耗材输送通道。隔热组件的设置将3D打印喷嘴结构分为三个区域：进丝管到隔热组件之前的部分构成非熔融区域，隔热组件内构成半熔融区域，隔热组件底部至喷嘴本体底部构成熔融区域。隔热组件将加热组件散发的热量与进丝管隔离，直接将熔融区域高温截断，与传统的散热方式相比，能达到更好的降温效果。

技术研发人员：林勇强;裴文剑;区宇辉;郭威
受保护的技术使用者：浙江闪铸三维科技有限公司
技术研发日：2019.08.30
技术公布日：2020.06.12