一种3D打印机的散热喷嘴的制作方法

本发明涉及一种3D打印机的散热喷嘴，属于3D打印设备零部件技术领域。

背景技术：

3D打印技术是近年来快速发展的一类快速成型制造技术，其以计算机技术为基础，通过软件分层离散和数控成型系统，利用高能激光束、热熔喷嘴等方式将金属、陶瓷粉末、塑料及细胞组织等材料进行逐层堆积粘结成型的制造方法。目前，在3D打印技术领域中使用最为广泛的是被称为熔融堆积成型，即FDM方式，其主要是将热塑性高分子线材输送到高温打印头，将线材融化并连续挤出熔融高分子，并在精确定位下通过逐层堆积的方式构建三件形体。但在材料熔融的同时，高温也会传导至喷嘴腔体内，如腔体内大到一定温度，材料在腔体内就开始软化变形，这不仅会影响到的打印模型的最终精度，严重时还可能导致打印机喷头堵塞，造成打印机故障。目前常用的方法是在在喷嘴腔体外侧布置降温风扇，通过加速空气流动来进行强制散热，但这种方式仅能吹到喷嘴腔体的一半，而且气流速度不均，易使喷嘴腔体散热不均，腔体内部依然存在着过热的现象，并不能完全有效的隔断加热块热量的扩散。同时单个散热风扇的使用，也会给打印机喷嘴带来一定的振动，影响最终模型的成型质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种3D打印机的散热喷嘴，延长气流经过喷嘴的时间，提高喷嘴的散热效率和散热均匀度，避免局部温度降低过多引起的物料堵塞。

本发明采用的技术方案如下：

本发明公开了一种3D打印机的散热喷嘴，包括喷头、送风器及套管，喷头内具有喷料通道，喷料通道侧壁的外侧设有散热槽，该散热槽向喷料通道出口方向发散；送风器用于向散热槽送风，套管套于喷头上并配合散热槽形成散热通道。散热通道分为多级散热支槽，每一级均具有多于上一级的散热支槽的数量，同一级的散热支槽并列布置，相邻层级的散热支槽相互连通。

该结构能够直接在喷嘴的表面形成散热通道，延长气流经过喷嘴的时间，提高喷嘴的散热效率，由于采用发散状的散热通道能够更加均匀的对喷料通道周围同步降温，提高散热效率和避免局部温度降低过多引起的物料堵塞。

进一步，所述散热通道的出风口处的出风方向与喷头的喷料方向相同。该结构由于可以在喷头的喷料端面形成气流出口，能够利用冷却喷头后的空气对待喷料部位进行预热、软化、及除尘，有效保证先后喷出的物料的粘连牢固性，该结构的设计能够保证新喷出的料在已有打印模型上的粘连。

进一步，所述套管的内侧壁覆盖并密封散热槽的槽口。 该结构将同一级相邻的槽隔离，从而有效均匀气流流向，避免絮乱气流的产生。

进一步，所述散热槽具有分支结构，在分支处具有矩形凸起，气流经该矩形凸起时可形成局部涡流。通过局部涡流加强散热效果。

进一步，散热槽具有多个层叠的分支结构并呈树状。

进一步，在喷料通道侧壁的外侧具有多组散热槽，在对应送风器的喷料通道侧壁的外侧具有聚气腔，聚气腔连通多组散热槽并将送风器的气流分别转入散热槽中。通过聚气腔进行气流分流，提高分流的均匀性，同时，方便于送风安装和送风器出口处气流的逆流。

进一步，所述喷头包括管状部及连接部，连接部呈圆盘状并位于管状部的一端，散热槽位于管状部的外侧壁上，且散热槽背向于连接部的方向呈发散状，套管配合套于管状部的外侧。

喷嘴自上而下的加工数量逐级增加、宽度逐级降低的槽，槽的数量越多，分级越多则散热效果越好，而加工费用也成正比例攀升，本例中散热微通道共有三级。在槽的槽口处覆盖套管或者通过钎焊等方式固定盖板，以将散热槽构成用于散热的通道。

进一步，管状部的外侧壁具有聚气腔，聚气腔连通多组散热槽；送风器具有贴合管状部外侧壁的壳体，该送送风其具斗状的出风口，出风口对向该聚气腔；套管套于管状部的外侧并在套管的内侧形成散热通道，散热通道的出口处的出风方向与喷头的喷料方向相同。

在喷嘴腔体上侧，即散热槽远离出口的一级中央部位加工有一较大的圆形凹槽即聚气腔，此聚气腔与散热风扇中心对正，随着散热风扇的转动，空气沿散热通道加速流动，通过对流的方式将喷嘴腔体下侧的高温尽快抽出。

进一步，在管状部的两侧对称设有两个送风器，两个送风器分别对应有一个管状部侧壁上的聚气腔，聚气腔分别连通两组散热槽，散热槽为层叠的分支状结构。送风器对称布置有两个，散热风扇与管状部外圆周贴合，通过合理的选型及控制，可使两个送风器所施加在喷嘴上的扰动力大小相等，方向相反以抵消掉散热风扇带给喷嘴的扰动，提高打印模型的精度。

进一步，所述散热槽的深度为喷料通道侧壁厚度的30%-50%，在散热槽的侧壁或底壁上具有鳞状凸纹。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.该结构能够直接在喷嘴的表面形成散热通道，延长气流经过喷嘴的时间，提高喷嘴的散热效率，由于采用发散状的散热通道能够更加均匀的对喷料通道周围同步降温，提高散热效率和避免局部温度降低过多引起的堵塞；

2.本申请能够利用冷却喷头后的空气对待喷料部位进行预热、软化、及除尘，有效保证先后喷出的物料的粘连牢固性，该结构的设计能够保证新喷出的料在已有打印模型上的粘连。

附图说明

图1是3D打印机的散热喷嘴的部分剖面图；

图2是3D打印机的散热喷嘴的下侧视图；

图3是3D打印机的散热喷嘴的主视图；

图4是3D打印机的喷头的主视图；

图5是3D打印机的送风器的结构图。

图中标记：1-喷头，11-喷料通道，12-连接孔，13-聚气腔，14-散热槽，2-送风器，3-套管。

具体实施方式

实施例1

如图1-5所示，本发明的一种3D打印机的散热喷嘴，包括喷头1、送风器2及套管3，喷头1内具有喷料通道11，喷料通道11侧壁的外侧设有散热槽14，该散热槽14向喷料通道11出口方向发散；送风器2用于向散热槽14送风，套管3套于喷头1上并配合散热槽14形成散热通道。散热通道的出风口处的出风方向与喷头1的喷料方向相同。套管3的内侧壁覆盖并密封散热槽14的槽口。 散热槽14具有分支结构，在分支处具有矩形凸起，气流经该矩形凸起时可形成局部涡流。散热槽14具有多个层叠的分支结构，该分支结构可采用树状分支结构。在喷料通道11侧壁的外侧具有多组散热槽14，在对应送风器2的喷料通道11侧壁的外侧具有聚气腔13，聚气腔13连通多组散热槽14并将送风器2的气流分别转入散热槽14中。

实施例2

本发明的一种3D打印机的散热喷嘴，包括喷头1、送风器2及套管3，喷头1内具有喷料通道11，喷料通道11侧壁的外侧设有散热槽14，该散热槽14向喷料通道11出口方向发散；送风器2用于向散热槽14送风，套管3套于喷头1上并配合散热槽14形成散热通道。喷头1包括管状部及连接部，连接部呈圆盘状并位于管状部的一端，散热槽14位于管状部的外侧壁上，且散热槽14背向于连接部的方向呈发散状，套管3配合套于管状部的外侧。

管状部的外侧壁具有聚气腔13，聚气腔13连通多组散热槽14；送风器2具有贴合管状部外侧壁的壳体，该送送风其具斗状的出风口，出风口对向该聚气腔13；套管3套于管状部的外侧并在套管3的内侧形成散热通道，散热通道的出口处的出风方向与喷头1的喷料方向相同。在管状部的两侧对称设有两个送风器2，两个送风器2分别对应有一个管状部侧壁上的聚气腔13，聚气腔13分别连通两组散热槽14，散热槽14为层叠的分支状结构。散热槽14的深度为喷料通道11侧壁厚度的30%-50%，在散热槽14的侧壁或底壁上具有鳞状凸纹。