一种新型3D打印机用全金属水冷打印头结构的制作方法

一种新型3d打印机用全金属水冷打印头结构
技术领域
1.本实用新型涉及3d打印设备技术领域，尤其涉及一种新型3d打印机用全金属水冷打印头结构。


背景技术：

2.fdm级的3d打印机其基本原理是电机驱动挤出轮，将耗材以丝状进料，经过散热体、喉管，最终在喷嘴处加热熔化成微米级细丝并随着喷头的移动，按照3d模型截面轮廓通过堆积、凝固及成型，最终形成实物零件的过程。其中，散热体、喉管、加热块和喷嘴共同组成3d打印头。
3.随着工业应用的普及，不同耗材的需求也是越来越多，例如：高强度耗材、柔性耗材以及耐高温耗材等等。针对高温耗材的打印(诸如peek、pei等材料)，3d打印设备也必须具备高温打印的条件：保温腔。目前市场fdm级3d打印设备的保温腔温度一般在100
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200℃区间不等，这样的温度环境对打印头套件的整体耐温要求就较高。
4.传统的fdm级3d打印头，通常需要配置散热风扇进行冷却，以避免因喉管过热耗材无法顺利下行至喷嘴的情况。散热风扇通常采用塑料材质，以及包括橡胶绝缘皮包裹的电线等，此类塑料或橡胶材质在100
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200℃的温度环境中将不同程度的失效，这也终将导致打印头无法正常工作。


技术实现要素：

5.为克服上述缺点，本实用新型的目的在于提供了一种新型3d打印机用全金属水冷打印头结构，利用冷却水循环降温的原理，对喉管外部散热体进行外部循环冷却，最终实现将高温保温腔内的打印头的散热体降温，保证耗材打印过程中不软化不堵料，实现高温耗材的正常打印功能。
6.为了达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：一种新型3d打印机用全金属水冷打印头结构，包括散热体、喉管、加热块和喷嘴，所述散热体与加热块之间通过连接件连接，所述喷嘴穿设在加热块内，其上端与穿设在所述散热体和加热块内的喉管导通，其特征在于：所述散热体内还开设有流通冷却水的冷却水道，所述冷却水道包括位于喉管两侧且相互平行的进水流道和出水流道，所述进水流道和出水流道通过位于两者之间的贯通流道连通，所述贯通流道与进水流道垂直且位于喉管一侧。
7.本实用新型的有益效果在于：散热体内设置有冷却水道，冷却水通过进水流道进入散热体内，经过贯通流道最终从出水流道流出，实现冷却水的循环流通。利用冷却水循环降温的原理，对喉管外部散热体进行外部循环冷却，最终实现将高温保温腔内的打印头的散热体降温，保证耗材打印过程中不软化不堵料，实现高温耗材的正常打印功能。
8.进一步来说，所述散热体上开设有分别与进水流道和出水流道连通的进水口和出水口，所述进水口和出水口处分别螺纹连接有进水管接头和出水管接头。进水管接头和出水管接头便于冷却水管的连接。
9.进一步来说，所述贯通流道与所述进水流道或出水流道的交界处还设置有贯穿散热体的密封孔，所述密封孔内密封压接有密封球。密封球与散热体压接实现冷却水道的硬密封。
10.进一步来说，所述冷却水道内的冷却水在外部的冷却循环装置作用下循环流通，所述冷却循环装置包括冷水箱、盘管冷却器和循环水泵，所述冷水箱、冷却水道和盘管冷却器通过冷却水管连接形成一个闭环通道，所述循环水泵为闭环通道提供动力。冷却水箱内装有冷却水或制冷液，循环水泵工作时将冷却水注入高温散热体内，冷却水经过其内冷却水道后带走散热体的热量，且流出至外置盘管冷却器内进行散热，最终流进冷却水箱内，进行下一个循环，如此反复，冷却水不断将散热体的热量带出实现对散热体的降温，完成打印头的耗材打印功能。
11.进一步来说，所述冷水箱上设置有供水口和回水口，所述供水口通过外部冷却水管与进水管接头连通，所述出水管接头通过冷却水管与盘管冷却器的进口连通，所述盘管冷却器的出口通过冷却水管与回水口连通。
12.进一步来说，所述喉管包括散热段、加热段和连接两者的薄壁管，所述散热段和加热段采用紫铜材质，所述薄壁管采用不锈钢材质，所述散热段插接在散热体内，所述加热段插接在加热块内。薄壁管起隔热作用，与散热段和加热段过盈压接，此喉管采用双金属结构，提高了隔热及散热效果，进一步消除打印过程中的热蠕变，避免打印堵料现象。
13.进一步来说，所述散热体内设置有供散热段插入的纵向通道，所述散热体的侧壁设置有锁紧散热段的侧边顶丝。散热段与散热体的纵向通道为小间隙配合，采用侧边顶丝锁紧在散热体内，散热段与散热体紧密贴合，实现充分散热。
14.进一步来说，所述加热块上对称设置有所述连接件，所述连接件为薄壁毛细管，连接件两端分别与散热体和加热块配合，通过螺丝轴向锁紧。确保散热体与加热块的刚性连接，实现单手换喷嘴的功能，且保证用户拆装便捷。
附图说明
15.图1为本实用新型实施例的立体结构示意图；
16.图2为本实用新型实施例的半剖图；
17.图3为本实用新型实施例中打印头和冷却循环装置的连接示意图；
18.图4为本实用新型实施例的剖视图；
19.图5为本实用新型实施例的剖视图。
20.图中：
21.1、散热体；11、进水流道；111、进水管接头；12、出水流道；121、出水管接头；13、贯通流道；14、密封球；2、喉管；21、散热段；22、薄壁管；23、加热段；3、加热块；4、喷嘴；5、连接件；61、冷水箱；62、盘管冷却器；63、循环水泵；64、冷却水管；7、侧边顶丝。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
23.实施例
24.参见附图1
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5所示，本实用新型的一种新型3d打印机用全金属水冷打印头结构，包括散热体1、喉管2、加热块3和喷嘴4，散热体1、喉管2、加热块3和喷嘴4均为金属件，无任何塑料或低温橡胶零件，整体可耐500℃高温。散热体1与加热块3之间通过连接件5连接，喷嘴4穿设在加热块3内，其上端与穿设在散热体1和加热块3内的喉管2导通。
25.散热体1内还开设有流通冷却水的冷却水道，冷却水道包括位于喉管2两侧且相互平行的进水流道11和出水流道12，进水流道11和出水流道12通过位于两者之间的贯通流道13连通，贯通流道13与进水流道11垂直且位于喉管2一侧。散热体1内设置有冷却水道，冷却水通过进水流道11进入散热体1内，经过贯通流道13最终从出水流道12流出，实现冷却水的循环流通。利用冷却水循环降温的原理，对喉管2外部散热体1进行外部循环冷却，最终实现将高温保温腔内的打印头的散热体1降温，保证耗材打印过程中不软化不堵料，实现高温耗材的正常打印功能。冷却水道内的冷却水循环速度快，冷却效率高，同等常温环境相比风扇散热效率提高50％。
26.散热体1上开设有分别与进水流道11和出水流道12连通的进水口和出水口，进水口和出水口处分别螺纹连接有进水管接头111和出水管接头121。进水管接头111和出水管接头121便于冷却水管64的连接。贯通流道13与进水流道11或出水流道12的交界处还设置有贯穿散热体1的密封孔，密封孔内密封压接有密封球14。密封球14与散热体1压接实现冷却水道的硬密封。通过进水管接头111和出水管接头121以及侧面密封球14实现完整的循环的冷却水道，结构简单，冷却效果好。
27.冷却水道内的冷却水在外部的冷却循环装置作用下循环流通，冷却循环装置包括冷水箱61、盘管冷却器62和循环水泵63，冷水箱61、冷却水道和盘管冷却器62通过冷却水管64连接形成一个闭环通道，循环水泵63为闭环通道提供动力。却水箱内装有冷却水或制冷液，循环水泵63工作时将冷却水注入高温散热体1内，冷却水经过其内冷却水道后带走散热体1的热量，且流出至外置盘管冷却器62内进行散热，最终流进冷却水箱内，进行下一个循环，如此反复，冷却水不断将散热体1的热量带出实现对散热体1的降温，完成打印头的耗材打印功能。冷却循环装置与打印头可以远程连接，适合高温腔的打印需求。
28.冷水箱61上设置有供水口和回水口，供水口通过外部冷却水管64与进水管接头111连通，出水管接头121通过冷却水管64与盘管冷却器62的进口连通，盘管冷却器62的出口通过冷却水管64与回水口连通。冷却水管64采用耐高温硅胶材质，可耐350℃高温。
29.喉管2包括散热段21、加热段23和连接两者的薄壁管22，散热段21、薄壁管22和加热段23自上而下依次设置，薄壁管22与散热段21和加热段23过盈压接。散热段21和加热段23采用紫铜材质，导热性能好，薄壁管22采用不锈钢材质，起到隔热作用。散热段21插接在散热体1内，加热段23插接在加热块3内。薄壁管22起隔热作用，此喉管2的双金属结构提高了隔热及散热效果，进一步消除打印过程中的热蠕变，避免打印堵料现象。散热体1内设置有供散热段21插入的纵向通道，散热体1的侧壁设置有锁紧散热段的侧边顶丝7，侧边顶丝7的端部延伸入纵向通道内，垂直散热段21的轴向并顶紧散热段21。散热段21与散热体1为小间隙配合，采用侧边顶丝7锁紧在散热体1内，并与散热体1紧密贴合，实现充分散热。
30.加热块3上对称设置有连接件5，连接件5为薄壁毛细管，连接件5两端分别与散热体1和加热块3配合，通过螺丝轴向锁紧。确保散热体1与加热块3的刚性连接，实现单手换喷
嘴4的功能，且保证用户拆装便捷。
31.以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。