3D打印笔的制作方法

本发明涉及一种三维(3D)打印笔，并且更具体地涉及一种下述的3D打印笔：该打印笔在笔的一个端部上包括用于接纳熔体基质的开口，并且在笔的相反的端部上包括用于挤出熔融的熔体基质的喷嘴。

背景技术：

3D打印笔是已知的。CN 103 35 05 07公开了一种3D打印笔，该打印笔包括在一个端部上接纳熔体基质的外壳。在管筒的另一个端部处，喷嘴几乎完全被布置在外壳内部。喷嘴在外壳的内部接纳熔体基质、使熔体基质熔融并且朝向外部释放熔融的熔体基质。在外壳内部为输送机构，该输送机构用于使熔体基质移动通过笔。笔在输送机构与喷嘴之间具有供料管。该喷嘴被构造为从输送机构接纳熔体基质。笔具有围绕着喷嘴缠绕的加热线圈。加热线圈对喷嘴进行加热，喷嘴随后对熔体基质进行加热。通过在笔中设置风扇使热量散发。包围供料管的铝元件避免了熔体基质在供料管中软化。在使用中，对3D打印笔供应熔体基质，该熔体基质通过开口进入外壳直至输送机构，然后接着到供料管中。笔被启动并且输送机构通过与熔体基质接触的齿轮使熔体基质从开口移动到喷嘴。当该熔体基质接触喷嘴时，加热元件使待在喷嘴的出口处成为熔融的熔体基质被挤出的熔体基质熔融。以合适的速度移动3D打印笔，使得用户能够创作3D物体。

遗憾地，这种已知类型的3D打印笔具有数个必须改进以满足市场需求的缺陷。更具体地，3D打印笔的结构涉及使用输送机构。输送机构使用齿轮系以使齿轮的旋转轴线改变90度。这是一种复杂的机构，增加了成本并且还需要外壳内部的大量空间。3D打印笔在输送机构与喷嘴之间进一步具有供料管。这种结构使得用户难于将新的基质安置在供料管中并且这常常造成装填堵塞。进一步地，为了避免基质在进入喷嘴之前变暖和变软，管被铝元件包围并且风扇被设置在外壳中。这种结构具有下述的结果：笔的尺寸大并且因此不便于作为书写工具使用。现今，已知的3D打印笔的使用不便对用户创作有美感的结构形成了限制因素。结果，在艺术领域，已知的打印笔的使用是有限的。

已知的3D打印笔的另外的缺陷是，虽然在外壳内部使用风扇，但对外壳内部和外壳的端部附近的温度进行控制仍然是关键的，因为基质必须在笔的喷嘴中熔融。在CN103350507的已知的3D打印笔中，单独的风扇不足以完全保证该控制，并且设备需要在供料管周围使用铝元件以防止熔体基质过早熔融并因此在结构内部防止过早熔融能够导致的凝结物的形成。对于包围供料管的铝元件，风扇朝向铝元件供应凉的空气，这防止管在熔体基质的挤出步骤期间被加热。然而，该铝元件使得3D打印笔的结构更为复杂并且因此成本更高。此外，这种元件需要外壳内部的空间，这增大了3D打印笔的整体尺寸。此外，上文所描述的结构使得风扇对于向铝元件供应凉的空气以使得能够维持适当的温度而言是不可或缺的。

已知的3D打印笔的另一个缺陷是，笔的装配是复杂的。外壳由沿长度方向具有切割线的两个部分制成。在一个半部上，所有的内部部分首先被安置并且随后以第二半部将笔闭合。这种装配方法是耗时的并且不易于执行。

因此，需要提供一种可靠的3D打印笔，该打印笔能够保证在喷嘴的出口处挤出熔体基质。还需要提供一种易于使用的3D打印笔。对一种如下所述的3D打印笔具有需求，该打印笔具有真实的书写工具的外观和感觉，同时还可靠并且易于使用。对一种可靠的、易于使用的3D打印笔具有需求，该打印笔能够重复性地输送熔融的基质。

技术实现要素：

本发明的目标是通过提供一种3D打印笔来解决前述的缺陷，该打印笔更实用、更易于使用、类似传统的书写工具并且是长时间可靠的。

为此，本发明提供了一种3D打印笔，该打印笔包括：管筒，该管筒在第一端部上敞开，并且该管筒在与第一端部相对的第二端部上包括用于接纳熔体基质的开口；喷嘴，该喷嘴被构造为接纳并熔融熔体基质，并且喷嘴被布置为连接到管筒的第一敞开端部；在管筒内部的通道，该通道包括第一开口和第二开口，该第一开口与管筒中用于接纳熔体基质的开口相邻并且对齐，该第二开口与第一开口相对并且与喷嘴相邻；以及输送机构，该输送机构包括可旋转的输送构件，该可旋转的输送构件在使用中与熔体基质接触，以使熔体基质朝向喷嘴移动。通道包括第三开口，其中，当所述可旋转的输送构件被旋转时，所述熔体基质处于所述可旋转的输送构件与所述通道的用于支承可旋转的输送件的内表面之间。

本发明的3D打印笔包括通道，该通道从与管筒的第一端部相邻处延伸到管筒的第二端部，直至与喷嘴开口相邻的位置。通道和可旋转的输送构件使得能够使熔体基质线性地朝向喷嘴移动而降低了熔体基质在管筒内部被提前挤出的风险。此外，防止了熔体基质在通道中的输送堵塞，这是因为用户仅须将熔体基质引入到通道的第二开口中。以那种方式，通道和可旋转的输送构件能够容易地将熔体基质移动到3D笔内部。本发明提供了一种可靠的3D打印笔，该打印笔保证防止了熔体基质在笔内部被提前挤出以及防止了输送堵塞。因此，熔体基质被沿着通道线性地移动，并且到达熔体基质发生熔融所在的喷嘴处。当基质被熔融时，熔融的基质被以可靠的方式从3D打印笔的喷嘴挤出，这使得能够重复性地创作3D物体。

根据本发明的3D打印笔的另一个优点是，3D笔的内部结构使得该结构显著地减小了尺寸，这使得能够将本发明的3D打印笔作为具有传统的书写工具的外观和感觉以及具有高度的轻便性的书写工具来使用，这是使用已知的3D打印笔所不具有的情况。

通道包括第三开口，当有熔体基质被供应到输送机构中时，在该第三开口处，可旋转的输送构件与熔体基质接触。此外，具有通道的与第三开口相对的内表面，该内表面作为熔体基质的支承元件。当熔体基质被引入到通道中时，输送构件被旋转并且将熔体基质压靠在通道的作为支承元件的内表面上。

这样是有利的，因为以那种方式，通道提供了接触区域，在该接触区域处，熔体基质与输送元件和通道的内表面接触。结果，在输送机构之前、在输送机构处以及在输送机构之后通道均能够引导熔体基质，这避免了熔体基质的输送堵塞。此外，通过将通道的内表面作为输送构件的相配部分(counterpart)，避免了特定的相配部分，这节省了成本和空间。

在特殊的实施例中，笔被构造为接纳从以下述组中选择的熔体基质：ABS纤丝(ABS代表丙烯腈丁二烯苯乙烯(Acrylonitrile butadiene styrene))和PLA纤丝(PLA代表聚乳酸(Polylactic acid)，也被称为聚丙交酯)。

在本发明的实施例中，三维(3D)打印笔包括用于将喷嘴装配到管筒的敞开的第一端部的散热构件，其中散热构件将所述喷嘴被布置在距管筒一定距离处。

这是有利的，因为在喷嘴处产生的热量在能够到达管筒之前被大量散发。这避免了来自喷嘴的大量热量流动到管筒。

在本发明的实施例中，散热构件包括用于在喷嘴被加热时散发热量的孔、开口或穿孔。

这些孔、开口或穿孔的优点是热量将被更快地散发。

在本发明的其它实施例中，3D打印笔包括电源输入端，该电源输入端用于从供电设备或从电气设备上的USB接口接收电能。

在本发明的其它实施例中，三维(3D)打印笔包括至少两个按钮，该至少两个按钮被构造为控制熔体基质在通道内部的速度或移动方向。

在本发明的进一步的实施例中，第一按钮被构造为使熔体基质从管筒的第一端部移动到管筒的第二端部，至少两个按钮中的第二按钮被构造为使熔体基质从第二端部移动到管筒的第一端部。

在本发明的其它实施例中，启动第一按钮被构造为使熔体基质以第一速度从管筒的第一端部移动到管筒的第二端部，同时启动第一按钮和第二按钮被构造为使熔体基质从第二端部移动到管筒的第一端部。

仍是在本发明的其它实施例中，3D打印笔包括至少两个按钮，其中，第一按钮被构造为使熔体基质以第一速度从管筒的第一端部移动到管筒的第二端部，其中，第二按钮被构造为使熔体基质以第二速度从管筒的第一端部移动到管筒的第二端部，以及其中，一起按下第一按钮和第二按钮被构造为使熔体基质沿相反的方向移动，即，从管筒的第二端部朝向管筒的第一端部。

一起按下第一按钮和第二按钮是有利的，这是因为需要按下两个按钮来使熔体基质沿相反的方向移动而避免了意外地使熔体基质沿相反的方向移动。

在本发明的其它优选的实施例中，3D打印笔包括光源，该光源被构造为指示笔准备就绪以待使用的时刻。

在本发明的进一步的实施例中，三维(3D)打印笔包括：管筒，该管筒在第一端部上敞开，并且该管筒在与第一端部相对的第二端部上包括用于接纳熔体基质的开口；喷嘴，该喷嘴被构造为接纳并熔融熔体基质，并且喷嘴被布置为连接到管筒的敞开的第一端部；输送机构，该输送机构包括用于使所述熔体基质朝向喷嘴移动的输送构件；以及散热构件，该散热构件用于将所述喷嘴装配到管筒的敞开的第一端部，其中，散热构件将喷嘴布置在距管筒一定距离处。

该结构是有利的，因为由喷嘴产生的热量在喷嘴与管筒之间的区域中被大量散发，使得仅小量的来自于喷嘴的热量流动到管筒。

在本发明的其它实施例中，散热构件由具有低于0.5W/m.K的热导率的材料制成。

一方面，存在散热构件使得能够散发在热散发区域中的大量的热量，优选地，该散热构件位于喷嘴与管筒的敞开的端部之间。另一方面，散热构件还吸收热量并且将所产生的用于熔融熔体基质的热量朝向管筒隔离，以这种方式，使得在管筒的敞开的端部周围维持适当的温度。以那种方式，防止了熔体基质在管筒内部被熔融，使得将熔体基质材料可靠地从笔挤出。

有利地，具有散热构件的结构使得能够节省管筒内部的空间并且因此节省了笔内部的空间，使得相对于已知的笔能够相当大地减小笔的尺寸。特别地，在大多数的实施例中，根本不再需要使用风扇，如果仍需要任何的风扇，则风扇的尺寸可由于具有散热构件的结构而至少被大幅地减小。例如，可使用微型风扇，该微型风扇对笔的整体尺寸具有微小的影响或没有影响。散热构件进一步地由具有前述的热性能的材料制成，这确保了朝向管筒的隔离。

在本发明的其它实施例中，散热构件可构成喷嘴的一部分或者构成延伸到管筒的第一端部的附加构件。

在本发明的进一步的实施例中，散热构件包括被构造为在笔被使用时散发热量的孔、开口或穿孔。

设置开口、孔或穿孔增加了散热构件中的空气流，使得增加了热量散发。散热构件的结构与由材料的特性(即，低热导率)实现的热性能的结合增大了散热构件的效率。结果是，一方面，3D打印笔极为有效地散发热量，并且另一方面隔离朝向笔的管筒的热量。

在本发明的进一步的实施例中，散热构件被构造为包围喷嘴。这是有利的，因为散热构件将作为喷嘴周围的隔离件，使得加热喷嘴时的能量的损耗低。

在本发明的其它的实施例中，散热构件使喷嘴被布置在距管筒的敞开的端部一定距离处。喷嘴与管筒之间的距离越大，则越多的热量被散发。

在本发明的特殊的实施例中，3D打印笔包括温度微型控制器，该温度微型控制器能够控制熔融的熔体基质所必须的温度。

在本发明的进一步的实施例中，3D打印笔被设置为包括：管筒，该管筒在第一端部上敞开，并且该管筒在与第一端部相对的第二端部上包括用于接纳熔体基质的开口，从管筒的第一端部到第二端部的方向为笔的长度方向；喷嘴，该喷嘴被构造为接纳并熔融熔体基质，并且喷嘴被布置为连接到管筒的敞开的第一端部；输送机构，该输送机构包括在使用中与熔体基质接触的可旋转的输送构件，其中，可旋转的输送构件围绕沿着笔的长度方向的轴旋转，以使熔体基质沿笔的长度方向移动。

这是有利的，因为以那种方式，可旋转的输送构件支承熔体基质并且使该熔体基质从管筒的第二端部朝向喷嘴移动，而不需要复杂的输送机构。

在本发明的其它实施例中，笔包括在所述管筒内部的通道，该通道包括第一敞开端部和第二敞开端部，该第一敞开端部与管筒中用于接纳所述熔体基质的所述开口相邻并且对齐，该第二敞开端部与所述第一敞开端部相对并且与喷嘴相邻，其中，所述通道包括用于接纳所述可旋转的输送构件的一部分的开口，以及其中，当所述可旋转的输送构件旋转时，所述熔体基质处于所述可旋转的输送构件与所述通道的用于支承熔体基质的输送构件的内表面之间。

在本发明的进一步的实施例中，通道在与用于接纳可旋转的输送构件的一部分的第三开口相对的位置处包括凹部。

仍是在本发明的进一步的实施例中，可旋转的输送构件是蜗轮。

根据本发明的3D打印笔的其它实施例在所附的权利要求中提及。

根据以下对本发明的特别的非限制性的实施例进行的说明同时参照附图，本发明的其它特征和优点将更清楚地显现。

在进一步的实施例中，本发明提供了一种用于装配3D打印笔的方法，其中，笔至少包括内部组件和圆筒形的管筒，该内部组件具有结构部分和功能部分。方法包括装配结构部分和功能部分以形成内部组件的步骤，以及将内部结构至少部分地移动到管筒中以形成3D打印笔的步骤。

这种装配的方法具有下述优点：内部组件的制造可与装配笔分开。进一步地，在封闭笔组件之前可在内部组件上测验笔的所有方面。这使得质量始终如一并且还使得装配过程容易以及节约成本。

附图说明

图1A为根据本发明的实施例的3D打印笔的图示；

图1B为图1A的根据本发明的实施例的3D打印笔的分解图；

图2为根据本发明的实施例的优选的3D打印笔的内部结构的图示；

图3示出了本发明的一特定的3D打印笔的输送机构和通道的视图；

图4a示出了本发明的3D打印笔的具有通道的输送机构的优选实施例；

图4b为根据本发明的3D打印的有利的通道的视图；

图4c为本发明的3D打印笔的有利的通道的另一个视图；

图5a为根据本发明的实施例的输送机构的视图；

图5b为图5a的输送机构的视图；

图6为根据本发明的实施例的输送机构的透视图；

图7A为根据本发明的实施例的3D打印笔的内部组件的第一透视图；

图7B为图7A的内部组件的第二透视图；

图8A为图7A的内部组件的侧视图；

图8B为图7A的内部组件的俯视图；

图9A为在根据本发明的实施例的3D打印笔中使用的压力部分的透视图；

图9B为图9A的压力部分的主视图。

具体实施方式

根据本发明，三维(3D)打印笔包括：管筒，该管筒在第一端部上敞开，并且该管筒在与第一端部相对的第二端部上包括用于接纳熔体基质的开口；喷嘴，该喷嘴被构造为接纳并且熔融所述熔体基质，并且被布置为连接到管筒的第一敞开端部；在管筒内部的通道，该通道包括第一开口和第二开口，该第一开口与管筒中用于接纳所述熔体基质的开口相邻并且对齐，该第二开口与所述第一开口相对并且与喷嘴相邻；以及输送机构，该输送机构包括可旋转的输送构件，该输送构件在使用中与熔体基质接触，以使熔体基质朝向喷嘴移动。这构成了本发明的有利的实施例。在后文中公开了输送机构的不同实施例，以理解熔体基质在3D笔的管筒内部的移动。

有利地，通道包括用于可旋转的输送构件的第三开口，当笔被使用时，该输送构件可通过旋转与熔体基质接触，则该熔体基质被紧靠着通道的内壁推动，该内壁充当熔体基质的支承元件。这种机械结构使得能够使熔体基质在通道内部朝向喷嘴线性地移动，熔体基质可在该喷嘴中被挤出。根据本发明的通道的一些实施例在下述附图中进行了描述。

在本发明中，3D笔还可包括散热构件，该散热构件可包围喷嘴，并且为喷嘴的一部分或者为延伸到管筒的第一端部的附加构件。

更准确地，本发明的3D打印笔可具有不同的内部结构和外部结构。

例如，3D笔可包括：管筒，该管筒由至少一个构件构成，优选地，由至少2个构件构成，更为优选地，由至少4个构件构成；以及喷嘴。管筒具有第一开口和第二开口，喷嘴连接在该第一开口上，该第二开口用于接纳熔体基质。

有利地，管筒可包括附加构件，该附加构件包括第一端部和第二端部以及两个按钮，以控制熔体基质在通道内部的移动。在那种优选的构型中，附加构件的第一端部被连接到管筒的第一敞开端部，附加构件的第二端部被连接到喷嘴的端部。

更优选地，散热构件区域位于喷嘴与管筒的第一开口之间，熔体基质的挤在喷嘴处被执行。在本发明中，表述“管筒的第一敞开端部或第二敞开端部”意指管筒的第一端部或第二端部。

所以，当发生挤出时，有利的是，在挤出期间处理所产生的热量，以防止3D打印笔内部过热。

根据本发明的3D打印笔的喷嘴可包括散热构件，该散热构件能够正确地处理熔体基质熔融期间产生的热量。

图1A示出了根据本发明的优选实施例的3D打印笔1。所示出的3D笔1包括管筒2和喷嘴组件3。管筒2包括第一端部2a和第二端部2b。第一端部2a是敞开的，以被连接到喷嘴组件3。第二端部2b具有用于接纳熔体基质(未示出)的开口。管筒2进一步包括附加构件2g。在替代实施例中，附加构件2g是管筒的主体2f的一部分。附加构件2g具有第一端部、第二端部和两个按钮5、6。两个按钮可被启动以及停用，以控制熔体基质在笔内部的移动。附加构件2g的第一端部被连接到管筒2的敞开的第一端部2a。附加构件2g的第二端部被连接到喷嘴组件3。

喷嘴组件3包括散热构件4和喷嘴31，该喷嘴具有用于熔融的熔体基质的输出端7。散热构件4被连接到附加构件2g，并且该散热构件包括遍布在其表面上的孔4a。喷嘴31被加热以将熔体基质挤出到笔1的输出端7外。当笔被启动(被加热)时，可通过移动3D笔1来创作3D物体，例如有美感的3D物体。

图1B示出了本发明的3D打印笔1的分解图以及示出了构成本发明的优选的3D笔1的每个部分。

更准确地，图1B的3D笔1包括由四个部分构成的管筒2，这四个部分为主体2f、附加构件2g、附加部分2c和端部部分2d。管筒2的前述部分2c、2d、2f和2g中的每一个均包括第一端部和第二端部。四个部分进行连接而能够构成管筒2的具有第一端部2a和第二端部2b的结构，该第一端部位于附加构件2g的一个端部上，该第二端部位于端部部分2d的一个端部上，第二端部2b具有用于接纳熔体基质的开口。管筒2的附加构件2g被连接到喷嘴组件3。如从图1B可见的，附加部分2c包括支承元件2e(夹片)，以将笔附接到物体。

管筒2的端部部分2d包括两个输入端(未示出)：一个用于连接到诸如笔记本电脑的USB接口的电源或其它电气设备或者供电设备，另一个用于接纳熔体基质。

散热构件4包括第一部分和与第一部分相对的第二部分，该第一部分与管筒2的附加构件2g的一个端部2a接触，该第二部分与喷嘴接触并且位于3D笔1的输送熔融的熔体基质的端部处。散热构件4由具有低热导率的材料制成，优选地，该热导率低于0.5W/m.K。这种材料可以为塑料陶瓷复合材料，例如具有0.47W/m.K的热导率的CeraMAX^TM复合材料产品，或者为热塑性塑料聚合物，诸如聚醚醚酮(PEEK，Poly Ether Ketone)。提供了相同的益处的其它材料例如为市场上可买到的具有0.21W/m.K的热导率“Clear Vue”材料或具有0.19W/m.K的热导率的“PMS-ABS”。散热构件4的结构制成有孔，这使得能够在对熔体基质执行挤出时充分地消散所产生的用于加热喷嘴的热量。如实施例中所示的结构是有益之处在于，喷嘴31在距管筒2一定距离处。

所以，当笔被使用时，用户通过管筒2握持3D笔1，因为在挤出的期间喷嘴组件3以及尤其喷嘴31是烫的。

在替代实施例中，管筒2包括不是4个部分，而是更少或更多个部分。在一个实施例中，管筒2由一个部分构成。

图2示出了根据本发明的实施例的一种有利的3D打印笔1的内部结构。3D笔1包括通道12，该通道由两个部分12a和12b构成。在替代实施例中，通道12由一个部分构成。通道12被连接到喷嘴31，以将来自于管筒的第二端部2b处的开口的熔体基质引导到喷嘴31。3D笔1进一步包括输送机构8。输送机构8包括被马达8a旋转的可旋转的构件9。在图2的实施例中，3D笔1进一步包括温度微型控制器28(M)。在替代实施例中，3D笔1不具有温度控制器。

通道12位于管筒2(为了清楚，在图2中未示出)内部并且包括第一开口，该第一开口与管筒2的第二端部2b上的开口相邻并且对齐，用于接纳熔体基质。通道12包括第二开口，该第二开口与所述第一开口相对并且与喷嘴31相邻。通道12还包括在通道12的侧壁中的第三开口10和内壁11，该第三开口用于接纳可旋转的输送构件9的一部分，该内壁与通道12的第三开口10相对，充当可旋转的输送构件的相配部分，使得在使用中当输送构件9被旋转时熔体基质在可旋转的输送构件9与内表面11之间被输送。通道12可部分地或整个地由诸如聚四氟乙烯之类的热稳定的材料制成。在实施例中，在通道12由两个部分12a和12b构成的情况下，通道可由两种材料制成。

输送机构8包括马达8a和可旋转的构件9，优选地，该马达为行星马达，在图2的实施例中，该可旋转的构件为蜗轮。蜗轮9被布置为在使用中与熔体基质相接触，以使该熔体基质朝向喷嘴31移动。以与通道12的第三开口10相对的方式，通道12的内壁11被构造为当笔被使用时支承熔体基质。微型控制器28被配置为使喷嘴31保持在用以熔融熔体基质的预定温度(例如，介于200-300℃之间)。对ABS熔体基质而言，喷嘴的工作温度被保持在230℃。对PLA熔体基质而言，工作温度被保持在210℃。

通过结合包含在图1A和图2的图示中的教导以及通过说明当用户用本发明的3D笔1在表面上书写时发生了什么，有助于理解本发明的一种优选的3D笔1的功能。

例如，当用户希望使用本发明的3D笔1时，他将3D笔1连接到供电设备或笔记本电脑的USB接口，并且通过管筒2的第二端部2b上的开口将诸如ABS纤丝的熔体基质供给到笔中。因为通道12与管筒2的第二端部2b上的开口相邻，所以熔体基质被容易地置于通道内部。当3D笔1被通电时，用户可通过按压管筒2上的按钮5、6(见图1A、图1B)来控制熔体基质的移动。当按钮5或6中的一个被按压时，输送机构8的马达8a使蜗轮9旋转。该蜗轮与熔体基质充分接触，该熔体基质被通道12的内壁或表面11支承。蜗轮9的旋转使得能够使熔体基质在通道12内部朝向喷嘴31移动。当熔体基质到达喷嘴31时，可开始将该熔体基质挤出。喷嘴31在此刻具有用以熔融熔体基质的合适的温度(例如200℃)。喷嘴31的温度被热微型控制器28控制。所以，当熔体基质到达喷嘴31时，熔融的熔体基质优选地通过喷嘴31的输出端7被供应到笔1的外部。以那种方式，用户可创作3D物体。

图3示出了本发明的另一个优选的实施例，以及示出了当熔体基质14存在于通道16中时本发明的3D打印笔1的输送机构13。输送机构13包括马达13a和可旋转的输送构件15。可旋转的输送构件15在图3的实施例中为凹形的外齿轮15。齿轮15的凹形弯曲度被选择成针对熔体基质14的圆形的形状进行最优的输送。外齿轮被置于其上也有锥齿轮的轴上。锥齿轮与在马达13a的轴上的第二锥齿轮相互作用。当马达13a旋转时，第二锥齿轮围绕马达的轴旋转。第二锥齿轮使第一锥齿轮围绕相对于马达的轴旋转了90度的轴旋转。第一锥齿轮的旋转与此同时使在同一轴上的外齿轮15旋转。凹形的外齿轮15与熔体基质14相接触，使得齿轮的旋转使熔体基质14在通道16中移动。通道16包括第三开口16a，以接纳外齿轮15的一部分。在第三开口16a的位置处，熔体基质位于凹形的外齿轮和布置成与通道16的第三开口16a相对的内壁(在图3中未示出)之间。当马达13a被通电时，齿轮13b的旋转使凹形的外齿轮15旋转，该外齿轮通过旋转以及通过接触熔体基质，使熔体基质沿着通道16朝向喷嘴31(在图3中不可见)移动。

这种优选的输送机构13可被整合在根据本发明的3D打印笔1的任何结构中。例如，该输送机构可取代在图2和图4a中示出的输送机构8。

参照图5a和图5b，示出了图3中示出的输送机构的替代性输送机构。在该替代实施例中，可旋转的输送构件51为齿轮51，该齿轮不是如图3中那样为凹形的，而是直的，也被称为正齿轮。与在其它的实施例中相类似，马达13a使安装在马达13a的轴57上的锥齿轮52旋转。锥齿轮52与安装在轴56上的锥齿轮53相互作用。轴56在相对于马达被固定的支承构件54、55中、或在单个支承构件中或者在两个分开的支承构件中旋转。锥齿轮52、53的相互作用处于支承构件54、55之间。轴56在支承构件55的另一侧延长，以支承正齿轮51。正齿轮51被安装固定在轴56的该延长的部分上。正齿轮51的位置使得：当正齿轮51旋转时，其使得熔体基质14在通道16中移动通过开口16a。

参照图6，图6示出了图5a和图5b的输送机构的透视图。支承构件54、55为轴保持架64的一部分，该轴保持架被安装在马达13a的外壳上。用于安装锥齿轮53和正齿轮51的轴56与轴承61和62被分别安装在支承构件54和55的孔中。在替代实施例中，支承构件54、55不具有轴承，轴56被两个弹性挡圈保持就位。在图6中示出的实施例进一步示出了通道支承件63，通道支承件用以确保通道16相对于包括马达13a的输送机构直至齿轮51的相对定位。这种相对定位对于确保熔体基质14在通道16中被平顺地输送是重要的。在该实施例中，通道支承件63是轴保持架64上的延伸部分。延伸部分提供了用于使通道16相对于马达和齿轮被粘附在正确的相对位置处的表面。在替代实施例中，通道支承件63可以具有不同的结构。例如，通道支承件63可以为卡扣构件，以将通道16相对于马达13a和齿轮卡接就位。在又一个实施例中，通道支承件63是与轴保持架64分开的构件。

图4a示出了本发明的另外的实施例，并且示出了通道19、喷嘴26、加热导线23、用于熔融的熔体基质的输出端24和输送机构20。输送机构20包括马达20a和可旋转的输送构件21，该输送构件呈蜗轮21的形式。

通道19包括第一部分19a和第二部分19b，该第一部分具有凹部17和第三开口18，该第三开口布置成与凹部17相对。第二部分19b将熔体基质引导至喷嘴26。喷嘴26被加热导线23加热。在一实施例中，通道19延伸到喷嘴26中。在替代实施例中，通道19与喷嘴26中的用于接纳熔体基质22的开口相邻。通道19的第一部分和第二部分19a和19b可由诸如塑料、陶瓷、聚四氟乙烯(PTFE)或绝缘体材料的不同种类的材料制成。优选地，第二部分19b由绝缘体材料或聚四氟乙烯制成。此外，优选地，通道的第二部分19a由与第一部分19a的材料不同的材料制成。在替代实施例中，通道19由单个部分构成。

在该特殊的实施例中，通道19从管筒2的第二端部2b延伸到喷嘴26的用于接纳熔体基质的开口。更准确地，管筒2的第一端部2a优选地位于距喷嘴26和加热导线23一定距离处。喷嘴26可以为喷嘴组件的一部分，该喷嘴组件包括部分地或完全地包围喷嘴26和加热导线23的散热构件。

加热导线能够将喷嘴26加热至大约200℃的温度。加热导线23的长度介于1cm到7cm之间，优选地介于2cm到6cm之间，更优选地介于3cm到5cm之间。在本发明的一个实施例中，导线的长度决定了喷嘴26被加热到的温度。

熔融的熔体基质25的挤出物在输出端24的端部处具有介于0.5mm到1mm之间的直径，该直径优选地介于0.55mm到0.75mm之间，更优选地为0.6mm。熔融的熔体基质的挤出速度介于5mm/秒到30mm/秒之间，优选地介于15mm/秒到25mm/秒之间，更优选地为20mm/秒。

在本发明的一实施例中，输送机构20包括行星马达20a，该行星马达接受3.0V、40mA的电力，并且具有小于90rpm(转每分钟，revolution per minute)的旋转频率，该旋转频率优选地小于80rpm，更优选地小于75rpm，有利地，小于70rpm。输送机构20进一步包括蜗轮21，该蜗轮与熔体基质22接触。所以，在使用笔的期间，蜗轮21围绕沿着笔的长度方向的轴旋转(该长度方向在图4中也是通道19的长度方向)，以使熔体基质22沿笔的或通道的长度方向移动，从而朝向喷嘴26供应熔体基质22并且使该熔体基质通过该喷嘴。

图4b示出了根据本发明的3D打印笔1的通道19a的另外的实施例。通道19a包括第三开口18和内表面17，该第三开口用于接纳输送构件21的一部分，该内表面与通道19a的第三开口18相对。通过第三开口18，输送构件接触熔体基质，并且内表面17作为相配部分，即，用于输送构件21的支承元件，使得熔体基质在输送构件21与内表面17之间进行输送。所以，当熔体基质22进入到通道19a时，该熔体基质位于第三开口18与通道19a的内表面17之间，该内表面布置成与通道19a的第三开口18相对。

图4c为本发明的3D打印笔1的一种优选的通道19a的图示。通道19a包括第三开口18和凹部17。所以，当基质22进入到通道19a中时，熔体基质22的一部分处于第三开口18与凹部17的内表面17之间。所以，当3D打印笔1包括例如通道19a时，输送构件21穿过通道19a的第三开口18进入，以与熔体基质22相接触。当输送机构在本发明的3D笔1的管筒内部被通电时，可旋转的输送构件21与熔体基质22直接接触并且推动熔体基质抵靠支承该熔体基质的凹部17。以那种方式，熔体基质22可在通道19a内部朝向喷嘴26线性地移动，以被挤出。

如附图中所示，本发明的3D打印笔1可具有不同的内部结构和外部结构。然而，通过将存在于每幅附图中的教导与本发明的说明相结合，还能够提供3D笔1的其它的内部结构和外部结构。

图7A和图7B示出了本发明的3D打印笔1的内部组件70的两个透视图。图8A和图8B示出了对应的侧视图和俯视图。内部组件70在被作为一个装配件移动到管筒2中之前被装配。内部组件70是逐步地构建的，如同拼图。不需要螺钉或其它的固定装置。组件的结构存在若干个通过杆72连接的结构部分。在替代实施例中，杆72可被其它的装置替代，该其它的装置将结构部分保持在相对于彼此固定的相对位置处并且不妨碍功能部分。有两个类型的结构部分，具有闭合的轮廓的第一结构部分74和具有敞开的轮廓的第二结构部分76。第一结构部分74具有中心开口75，该中心开口被构造为接纳印刷电路板(pcb)78、通道12和马达20a并将它们保持就位。第一结构部分74还具有两个用于接纳两个连接杆72的开口73。为了构建组件70的第一部分，两个杆72a被置于两个第一结构部分74之间，为了易于说明，这两个第一结构部分将被标号为74a和74b。同样地将对后续的杆72进行标号。pcb 78被移动就位在第一结构部分74的开口75中。pcb 78具有电源连接器80、led指示器82和其它的所需求的电子器件。

在须对笔进行进一步的构建的侧面处，两个另外的杆72b被连接到第一结构部分74b。马达20a被移动就位，并且另外的第一结构部分74c随后被移动到杆72b和马达20a上。紧接着第一结构部分74c的是所安置的第二结构部分76a。第二结构部分76a具有敞开的轮廓，并且敞开的轮廓被布置成使其能够被移动到蜗轮84的第一端部部分86上。如例如可在图8B中所见的，蜗轮被移动到马达的轴上，以使得当马达20a的轴旋转时蜗轮84旋转。第二结构部分76a可通过杆被连接到第一结构部分74c，或者第二结构部分76a可被移动到蜗轮84的第一端部部分86上并且共同被连接到马达20a。第二结构部分76a与另外的第二结构部分76b被两个杆72c连接。第二结构部分76具有中心开口，该中心开口在顶部上敞开并且被构造为接纳蜗轮84的端部部分88、86和pcb 90。第二结构部分76还具有两个用于接纳杆72的开口94，以及还具有在与轮廓上的开口相对的位置处的用于通道12的开口。第一结构部分74a、74b、74c的开口和第二结构部分76a、76b的开口全部对齐，使得当通道12被置于开口中时，该通道在长度上将形成直线。

两个另外的杆72d被连接到第二结构部分76b，并且在另外的端部上与另外的第二结构部分76c进行连接。pcb 90被移动到第二结构部分76b、76c的开口中。

紧接着第二结构部分76c的是，降热构件100通过两个杆被连接到第二结构部分76c。降热构件避免了过多的热量进入到笔的管筒中。降热构件100与产生热量以熔融基质的喷嘴114连接。

由聚四氟乙烯制成的通道12被移动到开口中，自第一结构部分74a的这一侧开始直到穿过第二结构部分76b的开口，在这之后，通道被弯曲以移动到第二结构元件76c的中心开口中，直到穿过降热构件100的中心开口直达喷嘴114。

在图7A、图7B、图8A、图8B的实施例中，喷嘴组件包括输出端112。输出端112由不锈钢制成。这种材料选择确保了良好的热传导。替代地，可使用其它的具有良好的热传导的材料。输出端112与降热构件100连接。散热构件4包围喷嘴114和输出端122的一部分，使得输出端112的一部分不受限制，以能够将熔融的基质涂布到表面、物体上等。

为了使输送机构良好运行，在蜗轮84与被供给到通道12中的基质之间必须具有充足的压力。这在图7A、图7B、图8A和图8B的实施例中通过压力部分110实现了。如图7B和图8A所示，在内部组件70被装配之后以及在将组件70移动到管筒2中之前，压力部分110被置于通道12上并位于两个第二结构部分76a与76b之间。其位于通道12具有用与使蜗轮接触基质的开口的位置处，并且在与用于蜗轮84的开口相对的一侧。压力部分110为半圆筒，具有与通道的外径基本相同或稍大于该外径的内径。如在图9A和图9B中可见的，在内表面上，大致位于表面的中间的是突出部112，当压力部分110被压向通道12时，该突出部作用在通道12上。当装配时，由于压力部分110被定位在内部组件70上，内部组件70和压力部分110在管筒2中一同移动。相对定位被构造成：当内部组件和压力部分处于管筒2的圆筒状内部中时，管筒2的内表面与压力部分110的外表面相接触，并且压力部分的突出部112压在通道12的外表面上。通道12的外表面上的压力确保了通道12的内表面将基质压向蜗轮84，使得基质在蜗轮84旋转时向前移动。

图9A和图9B更详细地示出了压力部分110。在本发明的实施例中，为了易于使压力部分110移动到管筒2中，该压力部分的端部表面114经过倒角的。在替代实施例中，端部表面可没有倒角。在实施例中，为了易于抓持，压力部分110被制成对称的。在替代实施例中，压力部分可不是对称的。

虽然出于说明性的目的公开了本发明的优选实施例，但本领域技术人员将理解的是，各种修改、增加或置换是可能的，而不背离本发明的如所附的权利要求中公开的范围和精神。