一种应用于3D打印机的耗材连接装置的制作方法

本实用新型属于3D打印技术领域，具体涉及一种应用于3D打印机的耗材连接装置。

背景技术：

近年来3D打印技术不断发展，它综合了数字建模技术、信息工程技术、材料科学与化学、机械结构技术等多方面的技术知识，越来越多的被应用到各个工作领域中。特别是FDM 3D打印机，由于其体型小、易操作、原理简单、工作安全等特点，在中小学、高校和普通家庭中很受欢迎。

FDM 3D打印机所使用的耗材一般为卷料，直径分为1.75/2.85/3mm三种，固定在打印机侧面或上方。在打印机工作过程中，挤出机部分的电机转动，带动耗材向喷嘴方向移动，通过喷嘴将耗材挤出，在成型平台上形成立体三维模型。这种类型打印机的耗材多种多样：有PLA、ABS、TPU、PETG、PVA、PA、PC、 HIPS、柔性、木质、合金、碳纤维等，种类繁多，各有特点。

FDM 3D打印机在打印过程中经常会遇到这样的情况：模型还没打印完成，但耗材已用尽。传统的做法是人为看守，即：当耗材用尽时，手动将新的耗材置入挤出机，或者用电烙铁等工具将两种耗材通过加热的方式连接，后期用刻刀人工修整。采用上述方式连接耗材，不仅具有连接效果差、质量得不到保证以及操作麻烦等不足，还费时费力，消耗人力成本。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种应用于3D打印机的耗材连接装置，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种应用于3D打印机的耗材连接装置，包括第一加热块 (1)、第二加热块(2)、热敏电阻(7)、加热棒(8)、控制电路板以及显示屏 (11)；

所述第一加热块(1)和所述第二加热块(2)可拆卸连接；所述第一加热块(1)开设三个半圆形凹槽，分别为第1-1半圆形凹槽(1-1)、第1-2半圆形凹槽(1-2)和第1-3半圆形凹槽(1-3)；所述第二加热块(2)在相对的位置开设三个半圆形凹槽，分别为第2-1半圆形凹槽(2-1)、第2-2半圆形凹槽(2-2)和第 2-3半圆形凹槽(2-3)；所述第一加热块(1)和所述第二加热块(2)装配到一起后，所述第1-1半圆形凹槽(1-1)和所述第2-1半圆形凹槽(2-1)扣合形成耗材第一通道(3)；所述第1-2半圆形凹槽(1-2)和所述第2-2半圆形凹槽(2-2) 扣合形成耗材第二通道(4)；所述第1-3半圆形凹槽(1-3)和所述第2-3半圆形凹槽(2-3)扣合形成耗材第三通道(5)；其中，所述耗材第一通道(3)的中心区域为第一耗材加热连接端(3-2)，所述耗材第一通道(3)的两侧区域为第一耗材非导热区(3-1)；所述耗材第二通道(4)的中心区域为第二耗材加热连接端(4-2)，所述耗材第二通道(4)的两侧区域为第二耗材非导热区(4-1)；所述耗材第三通道(5)的中心区域为第三耗材加热连接端(5-2)，所述耗材第三通道(5)的两侧区域为第三耗材非导热区(5-1)；

所述热敏电阻(7)和所述加热棒(8)分别固定安装于所述第一加热块(1) 上面；所述控制电路板分别与所述热敏电阻(7)、所述加热棒(8)和所述显示屏(11)连接。

优选的，所述耗材第一通道(3)为3mm耗材通道；所述耗材第二通道(4) 为2.85mm耗材通道；所述耗材第三通道(5)为1.75mm耗材通道。

优选的，所述第一加热块(1)和所述第二加热块(2)为铝材质。

优选的，所述第一耗材非导热区(3-1)、所述第二耗材非导热区(4-1)和所述第三耗材非导热区(5-1)指在铝材质外表面涂覆高分子绝热材质形成的非导热区。

优选的，所述第一加热块(1)和所述第二加热块(2)的四角位置通过固定件(6)实现可拆卸连接。

优选的，所述固定件(6)为紧定螺丝。

优选的，所述热敏电阻(7)通过热敏电阻固定件(9)固定于所述第一加热块(1)上面；所述加热棒(8)通过加热棒固定件(10)固定于所述第一加热块(1)上面。

优选的，所述加热棒(8)和所述热敏电阻(7)的导线输出端为插头。

优选的，所述耗材第一通道(3)、所述耗材第二通道(4)和所述耗材第三通道(5)的两端分别设置有用于固定耗材的耗材固定装置。

优选的，还包括散热装置；所述散热装置为散热风扇或水冷散热装置；

对于所述散热风扇，安装于所述第一加热块(1)上，且位于所述加热棒(8) 的侧部。

对于所述水冷散热装置，包括：水箱、水泵以及6个半圆形散热腔体；6个半圆形散热腔体分别置于所述第1-1半圆形凹槽(1-1)、所述第1-2半圆形凹槽 (1-2)、所述第1-3半圆形凹槽(1-3)、所述第2-1半圆形凹槽(2-1)、所述第2-2 半圆形凹槽(2-2)和所述第2-3半圆形凹槽(2-3)的下方；每个半圆形散热腔体均设置有进水口和排水口；所述水泵的进水口与所述水箱连通；所述水泵的排水口引出6根软管，分别连接到各个半圆形散热腔体的进水口；各个半圆形散热腔体的排水口引出一根排水管，由此形成水冷却回路。

本实用新型提供的应用于3D打印机的耗材连接装置具有以下优点：

本实用新型填补了耗材连接方面的空白，这种耗材连接装置不仅操作简便、连接快速、连接牢固、温度可调、支持多种耗材连接，而且连接效果很好，无需再后续处理，也可以通过此装置连接不同颜色的耗材，实现模型的彩色打印，因此，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型提供的应用于3D打印机的耗材连接装置的爆炸示意图。

图2为三种尺寸耗材连接通道剖面结构示意图。

图3为耗材通道截面示意图。

图4为电路和显示屏结构示意图。

图5为耗材连接流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型公开一种FDM 3D打印机耗材智能连接装置，包括第一加热块和第二加热块组成的加热装置承载部分。第一加热块和第二加热块相对部分为半圆形凹槽，扣合后连接形成3mm耗材通道、2.85mm耗材通道和1.75mm耗材通道，这三种通道满足了目前市场上的耗材线径，可广泛应用。

具体的，结合图1-图5，应用于3D打印机的耗材连接装置，包括第一加热块 1、第二加热块2、热敏电阻7、加热棒8、控制电路板以及显示屏11；

第一加热块1和第二加热块2可拆卸连接；例如，第一加热块1和第二加热块 2的四角位置通过固定件6实现可拆卸连接，固定件6可采用紧定螺丝。第一加热块1和第二加热块2优选采用导热性很好的铝材质。

第一加热块1开设三个半圆形凹槽，分别为第1-1半圆形凹槽1-1、第1-2半圆形凹槽1-2和第1-3半圆形凹槽1-3；第二加热块2在相对的位置开设三个半圆形凹槽，分别为第2-1半圆形凹槽2-1、第2-2半圆形凹槽2-2和第2-3半圆形凹槽2-3；第一加热块1和第二加热块2装配到一起后，第1-1半圆形凹槽1-1和第2-1半圆形凹槽2-1扣合形成耗材第一通道3；第1-2半圆形凹槽1-2和第2-2半圆形凹槽2-2扣合形成耗材第二通道4；第1-3半圆形凹槽1-3和第2-3半圆形凹槽2-3扣合形成耗材第三通道5。实际应用中，耗材第一通道3为3mm耗材通道；耗材第二通道4为 2.85mm耗材通道；耗材第三通道5为1.75mm耗材通道。耗材通道直径略大于耗材直径。

其中，耗材第一通道3的中心区域为第一耗材加热连接端3-2，耗材第一通道 3的两侧区域为第一耗材非导热区3-1；耗材第二通道4的中心区域为第二耗材加热连接端4-2，耗材第二通道4的两侧区域为第二耗材非导热区4-1；耗材第三通道5的中心区域为第三耗材加热连接端5-2，耗材第三通道5的两侧区域为第三耗材非导热区5-1；其中，第一耗材非导热区3-1、第二耗材非导热区4-1和第三耗材非导热区5-1指在铝材质外表面涂覆高分子绝热材质形成的非导热区，例如，聚四氟乙烯等耐高温材料。设置耗材非导热区的目的在于：当需要连接的两个耗材从耗材通道两侧相向移动时，只允许两个耗材在端面区域被加热而融接为一体，而耗材其他区域不会被加热融化。此外，耗材第一通道3、耗材第二通道 4和耗材第三通道5的两端分别设置有用于固定耗材的耗材固定装置，用于使耗材进入通道后保持固定。

热敏电阻7和加热棒8分别固定安装于第一加热块1上面；例如，热敏电阻7 通过热敏电阻固定件9固定于第一加热块1上面；加热棒8通过加热棒固定件10固定于第一加热块1上面。热敏电阻用于检测加热块的实际温度值，而加热棒用于对加热块进行加热。

控制电路板分别与热敏电阻7、加热棒8和显示屏11连接。控制电路板置于电路部分外壳体12内部。并且壳体外侧保留插头接口。加热棒8和热敏电阻7的导线输出端为插头，输出端设置为插头形式，用于使加热棒和热敏电阻与电路部分连接方便。显示屏可以采用触摸屏，用于显示热敏电阻检测到的加热块实际温度值，方便用户观察。

还包括散热装置；散热装置为散热风扇或水冷散热装置；

对于散热风扇，用于降低加热棒的温度。其安装于第一加热块1上，且位于加热棒8的侧部；

对于水冷散热装置，可以更为有效快速的降低耗材温度，包括：水箱、水泵以及6个半圆形散热腔体；6个半圆形散热腔体分别置于第1-1半圆形凹槽1-1、第1-2半圆形凹槽1-2、第1-3半圆形凹槽1-3、第2-1半圆形凹槽2-1、第2-2半圆形凹槽2-2和第2-3半圆形凹槽2-3的下方；每个半圆形散热腔体均设置有进水口和排水口；水泵的进水口与水箱连通；水泵的排水口引出6根软管，分别连接到各个半圆形散热腔体的进水口；各个半圆形散热腔体的排水口引出一根排水管，由此形成水冷却回路。

本实用新型提供的应用于3D打印机的耗材连接装置，其工作原理为：

工作时，当需要连接第1耗材和第2耗材时，根据耗材直径选择对应的耗材通道，耗材通道的中心区域为加热区，耗材通道的其他区域为非导热区；然后，将第1耗材和第2耗材从耗材通道的两侧相对插入，直至两种耗材在加热区相接触；然后，打开耗材连接装置电源，选择耗材加热温度，等待加热块的温度上升使得耗材在相接触的端面融化连接；连接完成后，在显示屏上点击降温按钮，使得加热棒温度降低，同时启动散热装置，使加热块温度降低，进而使耗材在相接触的端面固化而形成整体；最后，松动第二加热块四个拐角处螺丝，使得第一加热块和第二加热块分离，取出连接好的耗材。

本实用新型提供的应用于3D打印机的耗材连接装置具有以下优点：

本实用新型填补了耗材连接方面的空白，这种耗材连接装置不仅操作简便、连接快速、连接牢固、温度可调、支持多种耗材连接，而且连接效果很好，无需再后续处理，也可以通过此装置连接不同颜色的耗材，实现模型的彩色打印，因此，具有广阔的应用前景。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。