一种基于熔融沉积成型的全金属3D打印热端的制作方法

本发明属于3D 打印机中的热端组件技术领域，特别是涉及一种基于熔融沉积成型的全金属3D打印热端装置。

背景技术：

3D 打印技术(Three dimension Printing)是以三维数字模型文件为基础，将其分层为切片模型, 再通过打印头将粉末状金属或塑料等粘合材料按照打印轨迹不断添加上去, 逐层打印形成了最终的实体工件。与传统模具制造不同, 3D打印机直接将数字化设计模型打印为产品。 与传统技术相比具有生产的流程简化, 生产成本减少, 复杂结构产品开发周期大大缩短等优点。

现有的3D打印技术主要分为：选择性激光烧结技术, 液态光敏聚合物选择性固化技术，薄形材料选择性切割，溶融沉积技术等。其中溶融沉积技术最为广泛应用，通过将丝状的热熔性材料用热端进行加热融化，再通过喷嘴把材料沿一定方向一层一层挤出，粘合成成型工件。

但熔融沉积成型技术普遍存在以下问题：1、耗材挤出时产生粘连拉丝，大大影响了打印工件的质量；2、现有热端一般采用减少熔融腔段长度，并在喉管内安装上聚四氟乙烯内衬管的方法，但由于聚四氟乙烯耐热温度的限制，不能将打印耗材加热到500℃以上，所以只能使用一种或几种塑料耗材，大大增加了打印成本。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于熔融沉积成型的全金属3D打印热端，以解决现有熔融沉积成型技术普遍存在的耗材挤出时产生粘连拉丝的问题。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案是：一种基于熔融沉积成型的全金属3D打印热端，包括进料引导管、热引导管、温度传感器、通气管、加热器、隔热层和挤出喷嘴，所述进料引导管一端与进料装置连接，另一端连接所述热引导管，还包括引导端，所述热引导管的内部形成耗材通道，通道的两端呈倒锥形，热引导管侧壁设有温度传感器和多组加热器，且加热器之间通过所述通气管相互连通，所述隔热层位于热引导管和引导端之间，所述挤出喷嘴与引导端的一端紧密相连。

优选的，所述进料引导管、热引导管、通气管、隔热层、引导端和挤出喷嘴的制作材料均为钛合金。

优选的，所述温度传感器设置在加热器上方。

优选的，所述加热器的数量为4组。

优选的，所述加热器等间距设置在所述热引导管的侧壁。

与现有技术相比，由于本发明的全金属3D打印热端大部分部件采用钛合金材料制作，可以加热到510℃进行打印，因此可以使用各种塑料材料（PLA, ABS， TPE, TPU，PVA, HIPS，PC, PET, PETE, PETG, NYLON，PEEK, PEI）进行打印。本发明的热引导管的内部形成耗材通道，通道的两端呈倒锥形，可以使耗材快速进入加热区并快速下降到隔热层，因而耗材不容易粘连，而且具有打印速度快，质量高，低打印成本等优点。

附图说明

图1为本发明实施例的剖面结构示意图。

图中标记：1.进料引导管；2.热引导管；3.温度传感器；4.通气管；5.加热器；6.隔热层；7.引导端；8.挤出喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1，本发明提供了一种基于熔融沉积成型的全金属3D打印热端，包括：进料引导管（1），热引导管（2），温度传感器（3），通气管（4），加热器（5），隔热层（6），引导端（7），挤出喷嘴（8），所述进料引导管（1）的一端与热引导管（2）相连接，所述热引导管（2）的内部形成耗材通道，通道的两端呈倒锥形，热引导管（2）侧壁设有温度传感器（3）和4组等间距的加热器（5），且加热器之间通过所述通气管（4）相互连通，所述温度传感器设置在加热器上方，所述隔热层（6）位于热引导管（2）和引导端（7）之间，所述挤出喷嘴（8）与引导端的（7）一端紧密相连。

一般采用熔融沉积成型打印技术的3D打印机为了减少了打印成品时的拉丝粘连等缺点，由于热端结构设计极其困难，一般会采用减少熔融腔段长度，并在喉管内安装上聚四氟乙烯内衬管的方法。这样以来虽然减少了拉丝粘连现象，但由于聚四氟乙烯耐热温度的限制，不能将打印耗材加热到500℃以上，所以只能使用一种或几种塑料耗材，大大增加了打印成本。本发明的全金属3D打印热端中所述进料引导管（1）、热引导管（2）、通气管（4）、隔热层（6）、引导端（7）和挤出喷嘴（8）均采用钛合金制成，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点，因此使用本发明全金属3D打印热端可以加热到510℃进行打印，可以使用各种塑料材料（PLA, ABS， TPE, TPU，PVA, HIPS，PC, PET, PETE, PETG, NYLON，PEEK, PEI）进行打印。所述热引导管（2）内部通道的上端和下端均采用为减少拉丝粘连现象专门设计的倒锥形结构，热引导管（2）上端的倒锥形结构可以使打印耗材快速到达加热器部位，进行加热，而不在加热器上面滞留堆积。热引导管（2）下端的倒锥形结构可以使加热后的打印耗材，快速通过热引导管（2）和隔热层（6）到达引导端（7），从而减少了拉丝粘连现象，因而具有耗材挤出时不粘连，打印速度快，质量高，低打印成本等优点。

本发明的全金属3D打印热端工作时，打印耗材由进料引导管（1）进入，在带有加热器的热引导管（2）进行加热熔融，温度传感器（3）实时监测温度，在刚开始工作时，4组加热器（5）同时开始加热，当温度达到510℃后，只需要一个加热器进行加热即可。两个分别连通4组加热器（5）的通气管（4）可以帮助精确调节温度，使加热熔融温度保持在510℃±3℃。加热熔融后的打印耗材通过隔热层（6），隔热层（6）使打印耗材的温度快速下降，打印耗材继续通过引导端（7），其温度下降到适合成型的温度，最终从喷嘴（8） 挤出。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。