一种3D打印机用耗材连接系统及其方法与流程

本发明属于3d打印机技术领域，具体涉及一种3d打印机用耗材连接系统。

背景技术：

3d打印即快速成型技术的一种，熔融沉积成型(fdm)技术是目前最为广泛应用的一种3d打印技术。其原理是将丝状的热熔性耗材加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将耗材选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面；一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层，直至形成整个实体造型，所使用的热塑性耗材丝主要有abs、pla等，这种热塑性耗材丝(abs、pla等)存放方式均是缠绕在线盘上，一盘热塑性耗材丝(abs、pla等)长度有限，难免会出现模型未打印完成而耗材被用尽的情况，如若不能及时为3d打印机添加耗材，将会导致模型不能正常完成打印，降低了打印效率，也造成了资源的浪费。

目前的对耗材的连接系统主要有以下几种方案：1、连接系统中设置分离的第一通道和第二通道，将需要连接的两种3d打印机耗材的一端分别从第一通道和第二通道插入，从第一通道一侧用力将3d打印机耗材插入一定距离，使两种3d打印机耗材熔接的端部位于第二通道内部缓慢冷却、定型。这种系统由于第一通道和第二通道分离设置，二者相隔具有一定距离，使得在手动插入耗材的过程中不易对准通道，造成耗材对接困难；2、连接系统的加热体系中仅仅使用加热块加热，并且没有对测温传感器进行合理固定，当电加热块温度上升到指定温度后，将一段耗材固定到槽中间位置，手持另一段相匹配的耗材，将断头处叠加到固定好的的那段耗材断头处，将两段耗材熔接好。这种系统采用叠加的方式连接耗材断点处，加热方式仅采用加热块，使得耗材受热很难均匀，且传感器不能精准固定位置，使得测温不准确，容易在连接处形成球状突起，连接好的耗材通常需要拿小刀把突出部分刮去，操作过程繁琐。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种3d打印机用耗材连接系统及其方法，通过合理的设置耗材放置通道，以及合理的设置加热体系，使得该系统能够改善耗材连接的稳定性和一致性，减小热阻滞、热惯性，提高控温性能，进而提高耗材的利用率。

本发明实施例提供的用于3d打印机耗材的连接系统，包括电源开关(1)、控制系统(2)、手柄(3)、转轴(4)、加热棒(5)、温度传感器(6)、连接孔(8)、右侧加热块(9)、右侧钳头(10)、左侧钳头(11)、左侧加热块(12)、螺钉(13)，其特征在于：所述手柄(3)和所述钳头(10)、(11)以转轴(4)为支点，分别设置于所述转轴(4)的两侧；所述加热块(9)、(12)分别固定在右侧钳头(10)、左侧钳头(11)中，所述加热块(9)、(12)中间形成连接孔(8)；所述加热棒(5)左右对称放置，分别固定在加热块(9)、(12)的孔中；温度传感器(6)放置在加热块(12)的小孔中，用于检测所述加热块(9)、(12)的温度；所述控制系统(2)通过温度传感器检测到的温度和使用者设定的温度综合控制所述加热棒(5)的加热温度。

较佳地，所述手柄(3)分为左右两部分，由转轴(4)连接，并且可饶转轴(4)转动，轴向无窜动。

较佳地，所述手柄(3)处套有绝缘隔热套。

较佳地，所述连接孔(8)表面涂有不与3d打印机使用的耗材粘连的涂层。

较佳地，根据所述耗材的直径大小，确定所述连接孔(8)的直径d。

较佳地，所述连接孔(8)的长度l与所述连接孔(8)直径d之间的关系为l＝3×d+4。

较佳地，所述加热棒(5)的功率根据所述耗材的直径大小选择。

较佳地，该连接系统能够将不同颜色的耗材连接在一起实现模型的多色打印。

本发明中记载的连接系统，工作流程如下：1)、打开电源开关(1)，为所述连接系统通电；2)、根据耗材的直径设置加热棒(5)的功率；3)、通过温度传感器(6)检测到温度达到使用者设定的温度后，将两段需要连接的耗材的两连接端面对齐放在所述连接孔(8)；4)、加热融融后两段耗材即可连接在一起，冷却后所述两段耗材即可拼接成一个整体。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

第一、耗材连接处尺寸一致性好；

第二、加热效率高，测温准确，加热均匀；

第三、耗材连接牢固；

第四、耗材的利用率高。

附图说明

图1为本发明用于3d打印机耗材的连接系统结构简图；

图2为耗材连接处的剖视图；

图3为加热棒处的剖视图。

附图标记：附图1中的标记说明，1-电源开关，2-控制系统，3-手柄，4-转轴，5-加热棒，6-温度传感器，7-耗材，8-连接孔，9-右侧加热块，10-右侧钳头，11-左侧钳头，12-左侧加热块，13-螺钉，14-紧定螺钉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

参见附图1，本发明的耗材连接系统用于3d打印机，包括电源开关(1)、控制系统(2)、手柄(3)、转轴(4)、加热棒(5)、温度传感器(6)、连接孔(8)、右侧加热块(9)、右侧钳头(10)、左侧钳头(11)、左侧加热块(12)、螺钉(13)、紧定螺钉(14)。

所述手柄(3)分为左右两部分，由转轴(4)连接，并且可饶转轴(4)灵活转动，轴向无窜动；所述手柄(3)处套有绝缘隔热套；并且手柄(3)和所述右侧钳头(10)、左侧钳头(11)以转轴(4)为支点，分别设置于所述转轴(4)的两侧，相对于夹子式样的连接装置，如此改进设计手柄和钳头的位置，使得加热块处的热量不易传导到手柄处，便于手持操作，而且，以转轴(4)为支点，形成符合人体工程力学的力矩，便于精准控制耗材断点处的连接。

所述右侧加热块(9)、左侧加热块(12)分别固定在右侧钳头(10)、左侧钳头(11)中，加热块(9)、(12)中间形成连接孔(8)；加热棒(5)左右对称放置，分别固定在加热块(9)、(12)的孔中，并用紧定螺钉(14)固定，采用加热棒(5)结合加热块对耗材进行熔融，使得耗材受热更加均匀，连接处尺寸的一致性更好；温度传感器(6)放置在加热块(12)的小孔中，用于检测所述加热块(9)、(12)的温度；设置螺钉(13)来固定温度传感器(6)的线，保证传感器(6)在合适的位置，使检测到的温度更准确，提高了对耗材的利用率；控制系统(2)通过温度传感器检测到的温度和使用者设定的温度综合控制加热棒的加热温度。

加热棒的功率可根据耗材的直径大小选择如表1所示：

表1：

连接孔(8)表面涂有不与3d打印机使用的耗材(pla、abs等)粘连的涂层；根据3d打印机使用的耗材的直径大小d，确定连接孔(8)的直径d，其大小关系为d＝d+0.1～0.2；为了保证耗材的连接质量和效率，连接孔(8)的长度l与连接孔(8)的直径d之间的关系为l＝3×d+4，若连接孔(8)的长度太长，会造成资源浪费，太短则不利于耗材的连接；将两段需要连接耗材的两连接端面切平后对齐放在连接孔(8)中，加热融融后两段耗材即可连接在一起，冷却后两段耗材即可拼接成一个整体。

实施例2：

本发明的连接系统工作过程如下：1)、打开电源开关(1)，为所述连接系统通电；2)、根据耗材的直径设置加热棒(5)的功率；3)、通过温度传感器(6)检测到温度达到使用者设定的温度后，将两段需要连接的耗材的两连接端面对齐放在所述连接孔(8)；4)、加热融融后两段耗材即可连接在一起，冷却后所述两段耗材即可拼接成一个整体。

采用本发明的连接系统及其方法，可连接3d打印机使用的所有的热塑性耗材(包括pla、abs等)，避免了因耗材不够而造成的模型打印失败，也可将不同颜色的耗材连接在一起实现模型的多色打印，提高了打印质量和耗材利用率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。