加热保温装置及3D打印机的制作方法

本实用新型涉及一种印刷技术，特别涉及一种加热保温装置及3D打印机。

背景技术：

三维成型技术又称快速原型制造技术或加式制造技术，常用的三维成型技术包括熔融沉积(Fused Deposition Modeling，简称：FDM)技术、立体光刻(Stereo lithography Appearance，简称：SLA)技术、选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，简称：SLS)技术、叠层成型(Laminated Object Manufacturing，简称：LOM)技术、三维喷墨打印(Three-Dimensional Printing，简称：3DP)技术或多喷嘴打印(Multi-Jet Printing，简称：MJP)技术等，该些三维成型技术的基本原理都是基于三维(three-dimensional，简称：3D)模型切片后逐层加工堆积起来制作3D物体，具体地，在MJP技术中，通常是通过多喷嘴打印头喷射液体材料到支撑平台上，经固化后形成目标物体，其中在打印过程中由于液体材料在常温下粘度较大，打印头喷射液体材料时极易出现堵塞喷孔的问题，因此，在3D打印过程中液体材料的粘度控制尤为重要。

目前，为了对打印所用的液体材料粘度进行控制，往往会在供料系统和打印头处设置加热保温装置，加热保温装置通常还包括温度传感器和控制器，控制器通过温度传感器检测到的温度控制加热装置对液体溶液进行加热。

然而，在打印头处或储料容器的内部设置加热保温装置时，这样使得打印头或储料容器的结构较为复杂，从而造成其制造工艺较为复杂，不利于机器成本的降低。

技术实现要素：

本实用新型提供一种加热保温装置，解决了现有打印机中打印头内或储料容器内设置加热保温装置时造成打印头和储料容器的结构复杂及成本增加的技术问题。

本实用新型提供一种加热保温装置，包括：加热器、温度传感器和控制器，其中，所述控制器分别与所述温度传感器和所述加热器相连，还包括：加热架，所述加热器和所述温度传感器均设置在所述加热架上，且所述加热器用于对所述加热架加热，所述加热架用于对待加热部件进行加热保温。

本实用新型的具体实施方案中，所述加热架包括支撑板，其中，所述支撑板上开设可安装打印头的凹槽，且所述凹槽的外边缘上设有与所述打印头的侧面相匹配的板状结构，且所述板状结构内具有可容纳所述加热器的容纳空间，所述温度传感器和所述控制器设置在所述支撑板上。

本实用新型的具体实施方案中，所述加热架为平板，所述平板上开设可容纳所述加热器的容纳槽，所述温度传感器和所述控制器设置在所述平板上。

本实用新型的具体实施方案中，还包括：

热保护器，所述热保护器设置在所述加热架上，且所述热保护器和所述加热器串联。

本实用新型的具体实施方案中，所述加热架为采用导热材料制作而成的支架。

本实用新型的具体实施方案中，所述导热材料为铝材。

本实用新型还提供一种3D打印机，包括：

储料容器、打印头、打印平台和控制单元，其中，所述控制单元分别与所述储料容器、打印头和打印平台相连，所述储料容器的出料口与所述打印头相连，还包括至少一个上述所述的加热保温装置，所述加热保温装置用于对所述打印头和/或所述储料容器进行加热保温。

本实用新型的具体实施方案中，所述加热保温装置包括第一加热保温装置和/或第二加热保温装置，

其中，所述打印头安装在所述第一加热保温装置上；

所述第二加热保温装置安装在所述储料容器的底部。

本实用新型的具体实施方案中，还包括：字车架，所述储料容器、所述控制单元、所述打印头、所述第一加热保温装置和第二加热保温装置均设置在所述字车架上。

本实用新型的具体实施方案中，还包括：校平辊，所述校平辊设置在所述字车架上，所述校平辊对所述打印头打印出的材料层进行校平。

本实用新型的具体实施方案中，还包括：固化装置，所述固化装置设置在所述字车架上，且所述固化装置用于对所述打印平台上的沉积材料进行固化。

本实用新型提供的加热保温装置，通过包括加热架，这样当需要对打印头和储料容器进行加热保温时，将打印头安装在加热架上，或者在储料容器的底部安装加热架，安装方便，简化了打印头和储料容器的结构，避免了打印头内或储料容器内设置加热保温装置设置而造成打印头和储料容器的结构复杂度增加的问题，因此，本实施例提供的加热保温装置，解决了现有打印机中打印头内或储料容器内直接设置加热保温装置时造成打印头和储料容器的结构复杂及成本增加的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的加热保温装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例二提供的加热保温装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例三提供的3D打印机的结构示意框图；

图4是本实用新型实施例三提供的3D打印机中部分结构的立体示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

图1是本实用新型实施例一提供的加热保温装置的结构示意图，如图1所示，加热保温装置包括：加热器13、温度传感器12和控制器(未示出)，其中，控制器分别与温度传感器12和加热器13相连，本实施例中，还包括：加热架11，加热器13和温度传感器12均设置在加热架11上，其中，加热器13用于对加热架11加热，加热架11用于对待加热部件进行加热保温，其中，本实施例中，待加热部件例如可以为打印头20，或者可以为用于储存打印材料的储料容器40(参见图3)。

其中，本实施例中，温度传感器12用于检测加热架11的温度，并将所测得的温度反馈至控制器，控制器根据温度传感器12检测的加热架11的温度控制加热器13是否启动加热，例如，当所测得的温度低于某一设定值时，控制器控制加热器13启动对加热架11进行加热，当所测得的温度高于另一设定值时，控制器控制加热器13停止对加热架11加热，这样确保了加热架11对打印头20和/或储料容器40内的打印材料的加热保温效果，从而使得打印材料处于合适的温度区间内，避免打印材料由于温度过低或过高出现粘度较大或粘度较小而导致打印质量受影响的问题。

本实施例中提供的加热保温装置中，具体是通过加热器13对加热架11进行加热，加热架11再给待加热部件进行加热，即加热器13通过加热架11间接地对待加热部件进行加热，这样加热架11对待加热部件在加热的同时还起到保温作用，使得待加热部件的温度变化较少，而且可以避免加热器13直接对待加热部件加热时造成待加热部件温度变化较快而造成打印材料粘度变化较大，从而造成打印质量不稳定的缺陷。

其中，本实施例中，加热器13具体可以为能够实现加热功能的电热元件，例如，电阻丝加热器，电阻圈加热器，电阻片加热器和石英管加热器，温度传感器12具体可以为热电偶或热敏电阻。

本实施例中，通过包括加热架11，这样当需要对打印头20和/或储料容器40进行加热保温时，将打印头20直接安装在加热架11上，或者加热架11安装在储料容器40的底部，安装方便，简化了打印头20和储料容器40的结构，避免了在打印头20内或储料容器40内部设置加热保温装置而造成打印头20和储料容器40的结构复杂度增加的问题。

进一步的，由于打印时，打印材料需通过打印头20进行打印，所以为了保证打印材料在打印头20处保持合适的温度，打印头20处需安装加热保温装置，为了便于加热保温装置安装在打印头20上，本实施例中，如图1所示，加热架11具体包括支撑板112，其中，支撑板112上开设可安装打印头20的凹槽，即打印头20安装在凹槽中，温度传感器12可以设置在支撑板112上，同时，为了对打印头20的侧面进行加热保温，本实施例中，凹槽的外边缘上设有与打印头20的侧面相匹配的板状结构，且板状结构内具有可容纳加热器13的容纳空间，即通过加热器13对板状结构进行加热，板状结构与打印头20的侧面紧挨使得板状结构对打印头20的侧面进行加热保温。

其中，本实施例中，板状结构在凹槽的外边缘设置时，具体可以如图1所示在凹槽的相对两侧外边缘分别设置板状结构，或者可以在凹槽一圈外边缘设置板状结构，板状结构将打印头20的外侧面围住，同时，本实施例中，为了拆装方便，板状结构具体可以为两个带槽的板装配而成，两个板的槽围成放置加热器13的容纳空间。

进一步的，当加热保温装置用于对储料容器40进行加热保温时，加热保温装置的加热架11具体可以为平板(如图3中所示的加热架1021)，储料容器40放置在平板上，且平板上开设可容纳加热器13的容纳槽，加热器13对平板进行加热，平板对储料容器40的底部进行加热，即加热器13通过平板对储料容器40的底部间接进行加热以及对储料容器40进行保温，其中，温度传感器12用于检测平板的温度，因此，温度传感器12具体设置在平板上，并将检测到的温度反馈给控制器，控制器根据反馈的温度对加热器13进行控制。

需要说明的是，当加热保温装置对储料容器40加热保温时，加热架11的结构包括但不限于上述的带容纳槽的平板，加热架11还可以为任意能够实现对储料容器40加热的结构，即加热架11与储料容器40匹配即可，而且加热架11的具体结构还可根据待加热部件的结构进行变换。

其中，为了使得加热架11的导热性能较好，本实施例中，加热架11具体采用导热性能好的导热材料制成，优选的，导热材料为铝材，即加热架11可以采用铝材制成，相应的，上述实施例中的平板、支撑板112和板状结构均优选采用铝板制作而成。

实施例二

图2是本实用新型实施例二提供的加热保温装置的结构示意图，在上述实施例的基础上，本实施例中，加热保温装置还包括：热保护器14，热保护器14设置在加热架11上，且热保护器14和加热器13串联，其中，由于当温度传感器12或控制器故障时，加热器13会对加热架11持续加热，这样导致实际温度高于设定温度范围，这样造成待加热部件(如打印头20或储料容器40)的温度过高，从而使得打印头20或储料容器40内的打印材料的温度升高而造成打印材料的粘度过低，极大地影响了打印质量，为此，在加热器13上串联热保护器14，这样加热架11的实际温度达到热保护器14的动作温度时，热保护器14将电路断开，加热器13停止工作，从而避免了温度过高损坏打印头20或其他元件的情况，当温度降低到热保护器14的复位温度时，电路又能重新接通。

其中，热保护器14具体可以为熔断器，也可以为热敏开关，为了能够重复使用，热保护器14优选为热敏开关。

实施例三

图3是本实用新型实施例三提供的3D打印机的结构示意框图，图4是本实用新型实施例三提供的3D打印机中部分结构的立体示意图，在上述实施例的基础上，本实施例中，如图3-4所示，储料容器40、打印头20、打印平台90和控制单元30，其中，控制单元30分别与储料容器40、打印头20和打印平台90相连，储料容器40的出料口与打印头20相连，其中，储料容器40用于盛放打印材料，具体可以包括一级墨盒和/或二级墨盒，本实施例中，储料容器40具体以与打印头20相连的二级墨盒为例进行说明，本实施例中，打印头20用于分配打印材料，打印平台90用于接收打印材料以形成目标物体，控制单元30用于控制整个打印过程。

如图4所示，还包括至少一个上述实施例的加热保温装置10，加热保温装置10用于对打印头20和/或储料容器40进行加热保温，具体的，如图4所示，加热保温装置10包括第一加热保温装置101和/或第二加热保温装置102，其中，打印头20安装在第一加热保温装置101上，第一加热保温装置101用于对打印头20进行加热保温，第二加热保温装置102安装在储料容器40的底部，第二加热保温装置102用于对储料容器40进行加热保温，其中第二加热保温装置102在储料容器40的底部安装时，该第二加热保温装置102的加热架1021可以将储料容器40的底部全部覆盖，或者该第二加热保温装置102的加热架1021还可以从储料容器40的底部延伸到储料容器40的侧面。

需要说明的是，第一加热保温装置101和第二加热保温装置102只是用于区别加热保温装置10，并不用于限定加热保温装置10，而且本实施例中，根据打印头20和储料容器40的数量设置多个第一加热保温装置101和多个第二加热保温装置102，具体数量根据实际应用进行选取，本实施例中，第一加热保温装置101和第二加热保温装置102均包括加热器13(参见如图1)、温度传感器1012(1022)、控制器、热保护器1013(1023)和加热架1011(1021)，第一加热保温装置101和第二加热保温装置102的工作原理和安装方式如上述实施例中的加热保温装置10的工作原理和结果是相同的，本实施例中不再赘述。

进一步的，为了便于对储料容器40、打印头20、控制单元30和加热保温装置10进行设置，本实施例中，如图4所示，还包括：字车架50，储料容器40、控制单元30、打印头20、第一加热保温装置101和第二加热保温装置102均设置在字车架50上，具体的，第一加热保温装置101的加热架11固定在字车架50上，打印头20安装在第一加热保温装置101上，第二加热保温装置102的加热架11固定在字车架50的另一位置上，且储料容器40安装在第二加热保温装置102的加热架11上，本实施例中，为了保证储料容器40中的打印材料顺畅地进入打印头20，可以将储料容器40在字车架50上的位置高于打印头20在字车架50上的位置。

其中，本实施例中，控制单元30可控制安装有储料容器40和打印头20的字车架50相对于打印平台90运动，并控制打印头20在运动过程中分配材料到打印平台90上，一层打印完毕，控制单元30控制打印平台90下降一定距离，继续进行下一层的打印，逐层累积，以形成目标物体，而且需要说明的是，控制单元30与第一加热保温装置101和第二加热保温装置102中的控制器可以集成为一个总的控制模块，或者也可以将控制单元30分别与第一加热保温装置101和第二加热保温装置102中的控制器相连。

其中，本实施例中，由于加热架1011(1021)与字车架50接触，而加热架1011(1021)被加热器13加热的温度较高时，为了避免字车架50的温度过高，且能保证其结构的稳定性，本实施例中字车架50优选为导热性能较差的钣金件，这样加热架11被加热时字车架50的温度不易过高。

进一步的，如图3所示，还包括：校平辊70，校平辊70设置在字车架50上，校平辊70与控制单元30相连，校平辊70对打印头20打印出的材料层进行校平，以提高打印精度。

进一步的，如图3所示，还包括：固化装置60，固化装置60设置在字车架50上，固化装置60与控制单元30相连，固化装置60用于对打印平台90上的沉积材料进行固化，具体为，当打印头20打印出一层材料，固化装置60对打印出的该层材料进行固化，以使打印头20向打印平台90上打印出来的打印材料凝固形成目标物体。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。