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CN109094011A - 一种适合聚醚醚酮的3d打印机头 - Google Patents

一种适合聚醚醚酮的3d打印机头 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种适合聚醚醚酮的3D打印机头，其中，包括：连接座、壳体、进料装置、加热装置、螺杆和出料头，所述壳体套设在所述连接座的外侧，所述进料装置设置在所述连接座的上端，所述加热装置设置在所述连接座的下端，所述螺杆旋转设置在所述连接座的送料腔内，且所述螺杆的下端延伸到所述加热装置的热熔腔内，所述连接座内具有安装腔，所述安装腔内具有环绕所述送料腔的冷却管，所述出料头连接在所述加热装置的下端，所述加热装置的外侧设置有散热件。本申请中，由于所述连接座的安装腔内具有环绕所述送料腔的冷却管，所述冷却管内装有冷却水，用于防止所述加热装置散发的热量将所述送料腔内的耗材过早热融化导致耗材回流，因而，避免堵塞所述输料通道，提高了工作效率和工作质量。

Description

一种适合聚醚醚酮的3D打印机头
技术领域
本发明涉及一种打印设备，特别是涉及一种适合聚醚醚酮的3D打印机头。
背景技术
随着打印机技术的发展，能够打印三维立体物品的3D打印机逐渐兴起。3D打印机依靠塑料、金属等实实在在的原材料，将原材料加热软化后通过打印机头喷射到特定区域，将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个三维固体物体成型，从而提供了一种新的制造方式。典型的FDM打印机主要由散热块、喉管、加热块、喷嘴组成，打印头利用摩擦力作为动力，将后方未融化的材料向前推进，从而将前段融化的材料从喷嘴挤出。由于喉管内径大于丝材直径，在打印中如喉管散热不及时，前段熔化的材料不但会从喷嘴挤出，还将在喉管和丝材的间隙形成倒流，从而使丝材与喉管之间的摩擦力增大，甚至导致材料从喉管后端溢出，造成不出丝。现有技术的3D打印机打印头在长时间使用聚醚醚酮材料工作后，易造成喷头堵塞，不容易拆卸维修，影响打印机的工作效率和工作质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合聚醚醚酮的3D打印机头，解决了现有技术的3D打印机打印头在长时间工作后，易造成堵塞，不容易拆卸维修的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种适合聚醚醚酮的3D打印机头，其中，包括：连接座、壳体、进料装置、加热装置、螺杆和出料头，所述壳体套设在所述连接座的外侧，所述进料装置设置在所述连接座的上端，所述加热装置设置在所述连接座的下端，所述螺杆旋转设置在所述连接座的送料腔内，且所述螺杆的下端延伸到所述加热装置的热熔腔内，所述连接座内具有安装腔，所述安装腔内具有环绕所述送料腔的冷却管，所述出料头连接在所述加热装置的下端，所述加热装置的外侧设置有散热件。
进一步地，所述进料装置包括料筒和若干个进料管，所述料筒内具有由若干个分隔板分隔成的若干个分料腔，所述进料管延伸到所述分料腔内。
更进一步地，所述连接座的下端设置堵头，所述堵头的上端抵挡在所述安装腔的下端，所述堵头的下端延伸到所述加热装置的凹腔内。
更进一步地，所述连接座内具有若干个输料通道，所述输料通道的上端与所述分料腔内的出料口相贯通，所述输料通道的下端与所述送料腔相贯通。
更进一步地，所述出料头中心的挤出腔与所述加热装置的热熔腔相贯通。
更进一步地，所述料筒的底部设置有与所述螺杆连接的驱动电机，所述驱动电机的外侧套设有保护罩。
更进一步地，所述壳体的下端具有挡圈，所述挡圈抵挡在所述加热装置的连接凸起上。
更进一步地，所述壳体上端的卡口连接在所述料筒的外周上。
更进一步地，所述进料管上设置控制阀。
更进一步地，所述进料管的个数为4个，且所述进料管与所述分料腔一一对应。
由上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1.本发明提供的适合聚醚醚酮的3D打印机头，改变了传统的结构，采用螺杆式的出料方式，耗材受热融化后，在摩擦力的作用下，被所述螺杆向下挤出，从而实现连续出料，提高打印效果。
2.由于本发明具有多个分料腔，用于分隔不同颜色的耗材，便于根据打印的需要切换打印的物品的颜色，增加了实用性。
3.由于所述连接座的安装腔内具有环绕所述送料腔的冷却管，所述冷却管内装有冷却水，用于防止所述加热装置散发的热量将所述送料腔内的耗材过早热融化，导致耗材回流堵塞所述输料通道，因此可有效提高工作效率和工作质量。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明的剖面结构示意图。
图2为本发明的加热装置的剖面结构示意图。
图3为本发明的连接座的剖面结构示意图。
图4为本发明的进料装置的剖面结构示意图。
图5为本发明的图4的俯视图。
图6为本发明的壳体的剖面结构示意图。
附图标记说明：
连接座-1、输料通道-11、直线料道-111、倾斜料道-112、安装腔-12、上腔-13、送料腔-14、加热装置-2、连接凸起-21、凹腔-22、热熔腔-23、连接端-24、壳体-3、通腔-31、卡口-32、挡圈-33、散热件-4、出料头-5、挤出腔-51、堵头-6、收缩孔-61、收缩段-611、进料装置-7、料筒-71、安装孔-712、保护罩-73、进料管-74、控制阀-75、分隔板-77、分料腔-78、出料口-781、冷却管-8、螺杆-9、驱动电机-10。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
下面参考图1至图6对本申请作进一步说明，如图1所示的一种适合聚醚醚酮的3D打印机头，包括：连接座1、壳体3、进料装置7、加热装置2、螺杆9和出料头5，所述壳体3套设在所述连接座1的外侧，所述进料装置7设置在所述连接座1的上端，所述加热装置2设置在所述连接座1的下端，所述螺杆9旋转设置在所述连接座1的送料腔14内，且所述螺杆9的下端延伸到所述加热装置2的热熔腔23内，所述连接座1内具有安装腔12，所述安装腔12内具有环绕所述送料腔14的冷却管8，所述冷却管8内装有冷却水，所述冷却管8用于防止所述加热装置2散发的热量将所述连接座1的送料腔14内的耗材过融化过早造成回流，避免堵塞所述输料通道11导致耗材不能从所述输料通道11顺利落下，因此本发明提供的适合聚醚醚酮的3D打印机头经久耐用，提高了工作效率，聚醚醚酮加热室的温度在100度左后，连同打印机头、熔融材料散发的热量，传统的柱塞式的耗材牵引辊会受热变形会影响传动精度，而且丝材也会受热软化，影响正常牵引，所以本发明中通过所述螺杆9的使用就可以避免这个问题。
所述出料头5通过螺纹连接在所述加热装置2的下端，所述加热装置2的外侧设置有散热件4，具体的，所述散热件4的外周上设置有若干个散热片，有利于提高散热效果，温度过低时，聚醚醚酮-PEEK本身塑化不够完全，因此在出丝的时候会受较大阻力影响，甚至出现回流，因此填充偏低；温度过高时耗材熔融速率快，层层之间堆叠速度快，但是尺寸误差加大，出现“坍塌”现象，因而整体填充率反而有下降的可能，因此设置所述散热件4可有效避免出现“坍塌”现象。
如图4和图5所示，所述进料装置7包括料筒71和若干个进料管74，所述料筒71内具有由若干个分隔板77分隔成的分料腔78，所述进料管74延伸到所述分料腔78内，不同的分料腔78用于分隔不同颜色的耗材，便于根据打印的需要切换打印的物品的颜色，耗材从所述进料管74输送到所述分料腔78内，本发明提供的适合聚醚醚酮的3D打印机头可方便切换打印多种色彩的物品，增加了实用性。
如图1和图3所示，所述连接座1的下端设置堵头6，所述堵头6的上端抵挡在所述安装腔12的下端，所述堵头6的下端延伸到所述加热装置2的凹腔22内，所述堵头6阻挡在所述安装腔12内的冷却管8下端，便于拆卸安装所述冷却管8。
所述堵头6内具有收缩孔61、所述收缩孔61的内壁上具有收缩段611，所述收缩孔61的设置，起到了管理所述热熔腔23内的耗材输出量的作用。
所述连接座1内具有若干个输料通道11，所述输料通道11的上端与所述分料腔78内的出料口781相贯通，所述输料通道11的下端与所述送料腔14相贯通。
如图1所示，所述出料头5中心的挤出腔51与所述加热装置2的热熔腔23相贯通，所述热熔腔23融化的流体状耗材从所述出料头5中心的挤出腔51被挤出，用于打印。
如图4所示，所述料筒71的底面上具有安装孔712，所述料筒71的底部设置有与所述螺杆9连接的驱动电机10，所述驱动电机10的输出轴从所述安装孔712向下延伸，且与所述螺杆9连接，所述驱动电机10驱动所述螺杆9旋转运动，所述驱动电机10的外侧套设有保护罩73，所述保护罩73位于所述料筒的中心，保护所述驱动电机10。
如图6所示，所述壳体3的下端具有挡圈33，所述挡圈33抵挡在所述加热装置2的连接凸起21上，便于所述适合聚醚醚酮的3D打印机头安装和拆卸。
如图1所示，所述壳体3上端的卡口32连接在所述料筒71的外周上，所述卡口32将所述料筒71卡紧，便于安装和拆卸。
所述进料管74上均设置有控制阀75，通过控制不同的控制阀75的打开与闭合可实现不同进料管74内的耗材的输送，进而管控输送的耗材的颜色。
如图5所示，所述进料管74的个数为4个，且所述进料管74与所述分料腔78一一对应。
如图1和图3所示，所述连接座1的上端具有上腔13，所述料筒71的下端延伸到所述上腔13内，且所述料筒71与所述上腔13的内壁之间通过螺纹连接。
所述输料通道11包括相互贯通的直线料道111和倾斜料道112，使得进入所述分料腔78内的耗材能够顺利被输送到所述送料腔14内。
所述连接端24的下端抵挡在所述挡圈33的上端，防止所述连接端24从所述挡圈33内脱出，本发明提供的适合聚醚醚酮的3D打印机头，便于安装和拆卸，给维修和更换零部件带来了许多便利。
如图2所示，所述凹腔22位于所述连接端24的上端，所述热熔腔23与所述凹腔22相互贯通，所述连接凸起21位于所述连接端24的下侧，所述热熔腔23内具有与所述螺杆9配合的螺纹。
如图6所示，所述壳体3内具有通腔31，所述通腔31通过螺纹连接在所述连接座1的外周上。
具体的，所述冷却管8的两端也可延伸到到所述壳体3的外侧，并通过阀门连接在外界水箱上，所述冷却管8与外界水箱贯通，便于采用循环水提高冷却效果。
优选的，本发明使用的耗材选用颗粒状的聚醚醚酮-PEEK，聚醚醚酮是一种半结晶芳香族热塑性特种工程材料，拥有众多优良的性能，其本身耐高温、无毒、质轻、强度高、耐腐蚀、低摩擦，作为一种高性能特种工程塑料已经在航空航天、汽车、能源领域有着广泛的应用，尤其在微结构成型方面有着独特的优势，PEEK的打印更适合在低进料速度下进行，能够最大程度提高耗材的使用率。
使用时，不同颜色的耗材可从不同的进料管74输送到所述分料腔78内，进入到所述分料腔78内的耗材从所述出料口781进入到所述输料通道11内，再向下运动到所述送料腔14内，通过控制控制阀75，选择出合适颜色的耗材使用。
所述驱动电机10驱动所述螺杆9旋转，所述螺杆9挤压并推动所述耗材向下运动，耗材向下运动到所述热熔腔23内时，被所述加热装置2的高温加热融化为熔融状态，最后被所述出料头5挤出，用于打印。
典型的FDM打印机主要由散热块、喉管、加热块、喷嘴组成，打印头利用摩擦力作为动力，将后方未融化的材料向前推进，从而将前段融化的材料从喷嘴挤出，由于喉管内径大于耗材直径，在打印中如喉管散热不及时，前段熔化的耗材不但会从喷嘴挤出，还将在喉管和耗材之间的间隙形成倒流，从而使耗材与喉管之间的摩擦力增大，甚至导致材料从喉管后端溢出，造成不出丝，由于耗材从喷嘴挤出时依靠的是后方未融化材料向前的推力，随着打印时间的增长，若喉管后端的温度达到材料玻璃化温度以上，耗材软化，向前的推力变小，则吐丝量减小，耗材挤出宽度变窄，使得零件精度降低。尤其对于PEEK等高性能聚合物，一方面材料黏度大，可容忍的间隙倒流距离本身就短于ABS、PLA，又加之材料熔点高，喷嘴打印温度一般在350℃以上，传统的散热块散热难以使喉管后端温度降低至材料玻璃化温度以下，因此常常出现“堵头”现象。
对于PEEK等高熔点、高黏度材料，现有的打印头结构无法满足喉管的散热要求，不能实现该类材料的长时间连续精细打印，需要及时降低喉管温度，改善高温打印过程中的间隙倒流，从而在长时间连续打印过程中保持稳定的打印精度。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适合聚醚醚酮的3D打印机头，其特征在于，包括：连接座(1)、壳体(3)、进料装置(7)、加热装置(2)、螺杆(9)和出料头(5)，所述壳体(3)套设在所述连接座(1)的外侧，所述进料装置(7)设置在所述连接座(1)的上端，所述加热装置(2)设置在所述连接座(1)的下端，所述螺杆(9)旋转设置在所述连接座(1)的送料腔(14)内，且所述螺杆(9)的下端延伸到所述加热装置(2)的热熔腔(23)内，所述连接座(1)内具有安装腔(12)，所述安装腔(12)内具有环绕所述送料腔(14)的冷却管(8)，所述出料头(5)连接在所述加热装置(2)的下端，所述加热装置(2)的外侧设置有散热件(4)。
2.根据权利要求1所述的适合聚醚醚酮的3D打印机头，其特征在于，所述进料装置(7)包括料筒(71)和若干个进料管(74)，所述料筒(71)内具有由若干个分隔板(77)分隔成的若干个分料腔(78)，所述进料管(74)延伸到所述分料腔(78)内。
3.根据权利要求2所述的适合聚醚醚酮的3D打印机头，其特征在于，所述连接座(1)的下端设置堵头(6)，所述堵头(6)的上端抵挡在所述安装腔(12)的下端，所述堵头(6)的下端延伸到所述加热装置(2)的凹腔(22)内。
4.根据权利要求3所述的适合聚醚醚酮的3D打印机头，其特征在于，所述连接座(1)内具有若干个输料通道(11)，所述输料通道(11)的上端与所述分料腔(78)内的出料口(781)相贯通，所述输料通道(11)的下端与所述送料腔(14)相贯通。
5.根据权利要求4所述的适合聚醚醚酮的3D打印机头，其特征在于，所述出料头(5)中心的挤出腔(51)与所述加热装置(2)的热熔腔(23)相贯通。
6.根据权利要求5所述的适合聚醚醚酮的3D打印机头，其特征在于，所述料筒(71)的底部设置有与所述螺杆(9)连接的驱动电机(10)，所述驱动电机(10)的外侧套设有保护罩(73)。
7.根据权利要求6所述的适合聚醚醚酮的3D打印机头，其特征在于，所述壳体(3)的下端具有挡圈(33)，所述挡圈(33)抵挡在所述加热装置(2)的连接凸起(21)上。
8.根据权利要求7所述的适合聚醚醚酮的3D打印机头，其特征在于，所述壳体(3)上端的卡口(32)连接在所述料筒(71)的外周上。
9.根据权利要求8所述的适合聚醚醚酮的3D打印机头，其特征在于，所述进料管(74)上设置控制阀(75)。
10.根据权利要求8所述的适合聚醚醚酮的3D打印机头，其特征在于，所述进料管(74)的个数为4个，且所述进料管(74)与所述分料腔(78)一一对应。
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