一种熔融沉积型3d打印机的降温打印喷头及打印方法
【技术领域】
[0001]本发明具体涉及一种熔融沉积型3D打印机的降温打印喷头及打印方法。
【背景技术】
[0002]3D打印机是快速成型技术的一种装置，它是一种以数字模型文件为基础，以液体、粉末状金属或塑料等可粘性材料，通过逐层打印方式来构造物体的技术。它与计算机连接或通过SD卡(或USB)输入物体的三维模型，通过打印控制设置把液态或者粉末状“打印材料” 一层层叠加起来，最终将计算机或SD卡(或USB)上的蓝图变成实物。它由电子组件、机械组件、打印喷头、耗材和介质等组成。
[0003]恪融沉积型技术(Fused Deposit1n Modeling，FDM)是3D打印主流技术之一。它利用热塑性材料(ABS或PLA，peek等)的热熔型、粘接性，将热塑材料在打印喷头内加热成熔融态。打印喷头在设定程序控制下，沿着模型轮廓轨迹进行X-Y平面运动和高度Z方向运动，打印材料被挤出后迅速固化，并与周围材料粘接，每一个层面都是在上一层层面上堆积而成，直至按模型层层堆积完成为止。
[0004]现有熔融沉积型(FDM) 3D打印机打印喷头存在的主要技术不足有两条:一是常规耗材打印精度不够高，利用超细丝打印可以提高打印精度，但是细丝受热不但膨胀堵塞进料喉管，而且耗材软化后，回抽时再送丝容易强度不够难以推进；二是打印300度以上融化温度的耗材时，现有风扇等降温措施无法使进料喉管降到合适温度，此处的耗材容易被软化而失去推进力无法连续稳定打印。
【发明内容】
[0005]本发明目的是为了解决现有技术中存在的以上技术问题，提供一种熔融沉积型3D打印机的降温打印喷头及打印方法。可以使耗材保持足够的强度，给与喷头内融化的料足够压力，顺利挤出，适应长时间连续稳定进料打印。
[0006]为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下:
[0007]—种熔融沉积型3D打印机的降温打印喷头，包括液体循环腔、加热装置、打印喷头以及进料喉管，液体循环腔和加热装置均套合在进料喉管上，打印喷头设置于进料喉管的末端，加热装置靠近打印喷头设置，液体循环腔靠近加热装置设置，使加热装置位于打印喷头和液体循环腔之间，且液体循环腔与加热装置之间绝热；液体循环腔通过管路与冷却液体源连通。
[0008]液体循环腔与加热装置之间绝热，可以有效防止加热装置对液体循环腔的加热作用，有助于液体循环腔内液体热量的散失，保持较好的冷却作用。加热装置靠近打印喷头设置，液体循环腔靠近加热装置设置，可以保证加热装置只对打印喷头上端的部分耗材进行加热，并保持熔化段以上的耗材保持原有硬度，使耗材可以保证足够的强度和推进力，进而使耗材顺利进入加热装置熔化，并通过打印喷头挤出。
[0009]优选的，所述加热装置包括加热块和电加热棒，电加热棒设置于加热块内部，加热块套合在进料喉管上。
[0010]电加热棒对加热块进行加热，保证了加热块温度的均匀性，加热块套在进料喉管上，保证了进料喉管内的耗材受热均匀，熔化均匀，有利于喷射的均匀性。
[0011]进一步优选的，所述加热块上还设置有第一温度传感器。第一温度传感器可以及时测得加热块的温度，进而可以控制耗材的熔化速率，保证了打印的供给。
[0012]优选的，液体循环腔与加热装置之间设置隔热板。
[0013]隔热板可以有效隔绝加热装置与液体循环腔之间的热量传递，并且隔热板可以缩短液体循环腔与加热装置之间的距离，保证最有效地对未加热熔化的耗材部分进行冷却，最大限度增加耗材的强度和推进力。
[0014]优选的，所述液体循环腔的腔壁由导热材料制成，优选为铜或铝。
[0015]液体循环腔由导热材料制成，可以保证冷却液体交换的热量及时散发出去，一方面可以保证良好的冷却效果，另一方面，还可以减少对冷却液体进行降温所耗用的能量，减小冷却液的运行速率，即减小了液体栗的运行功率，降低了能耗，绿色环保。
[0016]优选的，所述液体循环腔与加热装置之间设有间隙。间隙中的空气是良好的隔热体，可以用来对液体循环腔和加热装置进行隔热。
[0017]优选的，所述液体循环腔内设置第二温度传感器，或隔热板与液体循环腔之间的进料喉管内设置第二温度传感器，冷却液体源设置压力栗，压力栗通过管道与液体循环腔连通，第二温度传感器和压力栗均与压力栗控制模块连接。
[0018]第二温度传感器可以测得液体循环腔内的冷却液体的温度，将该温度信号输送到控制系统，控制系统控制压力栗的功率调整冷却液体的运行速度，进而保证了对耗材的较好地降温。
[0019]一种熔融沉积型3D打印机，包括所述降温打印喷头。
[0020]上述熔融沉积型3D打印机在3D打印中的应用。
[0021 ] 上述熔融沉积型3D打印机的打印方法，包括如下步骤:
[0022]开启打印机，开启加热装置，同时开启液体栗，将冷却液体栗入液体循环腔中，冷却液体的温度为20_90°C。
[0023]由于耗材熔化温度都是200度以上，所以进料喉管处的温度控制在100度左右就可以使材料保持足够硬度，所以只要保持冷却液体与进料喉管有一定温差，就可以对进料喉管起到冷却的作用。当冷却液体温度较低时，可以适当减小冷却液体的流速，也可以达到降温作用，当冷却液体温度较高时，则需要适当增大冷却液体流速。所以，根据冷却液体温度，合理控制冷却液体的流速，使冷却液体能够有效降低耗材的温度，使耗材保持足够的强度和推进力，顺利进入喷嘴融化挤出。
[0024]液体循环降温腔既可以是方形，也可以是圆形等利于液体流动降温的任何形状，既可以在进料喉管周围均匀或对称分布，也可以在一侧安装，只要进料喉管和循环腔紧密接触，利于热量传递就可以。
[0025]本发明所述的液体循环降温腔可以是导热性能优异的任何材料。
[0026]本发明的冷却液体源为液体槽，液体槽既可以安装于打印机上，也可以单独设置，通过导液管和循环降温槽连接。
[0027]本发明工作时，由第二温度传感器探测液体循环腔的温度，将温度信号传输给压力栗控制模块，压力栗控制模块控制压力栗的转速，自动控制冷却液体的流速，使第二温度传感器探测的位置处于设定温度范围内，使位于此处的喉管内