一种3D打印机冷却机构的制作方法

文档序号:15246354发布日期:2018-08-24 19:07阅读:240来源:国知局

本实用新型涉及3D打印机领域,具体的说,是一种3D打印机冷却机构。



背景技术:

3D打印技术是以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积粘结,最终叠加成型,制造出实体产品。

基于FDM技术的3D打印模型受到精度的制约,而影响精度的各种因素中,最重要的因素之一便是材料冷却问题,因材料冷却不均而造成模型变形的情况常用发生。目前市场上的打印机,对成型材料的冷却问题只做了简单的风扇散热处理,受打印机尺寸和结构的影响,并没有对散热风向进行有效的优化,散热方式单一,散热效果并不理想。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种3D打印机冷却机构,用于对模型进行冷却,能够实现在线实时冷却,并且使模型冷却均匀,避免模型各个部位冷却不均匀而导致各个部位收缩量不同。

本实用新型通过下述技术方案实现:一种3D打印机冷却机构,包括由两块底板组成的底座和若干个设置在两块底板之间并将两块底板之间的空间分割为若干个冷却液通道的换热板,所述的冷却液通道的一端连通有输入管道,冷却液通道的另一端连通有输出管道,所述的输入管道与输出管道之间连通有循环泵;所述的底板与换热板均采用高导热系数材料制成。本方案能够直接用作D打印的底座,使需要打印的模型直接打印在底座上,利用底板、换热板导热,利用冷却液通道内的冷却液同时与底板和换热板换热以起到冷却的作用。利用换热板能够通过增加与冷却液接触面积的方式来提高底板与冷却液热交换的效率,避免热量集中在底板上,底板与冷却液接触面积有限而导致热交换效率不高。打印出的模型底部全部与底板接触而能够实现充分的热交换,使模型底部能够均匀的冷却。防止因为冷却不均匀而局部收缩凹陷。本方案能够使冷却液循环使用,并且不会对冷却液造成污染,能够延长冷却液使用寿命,减少浪费。

所述的输出管道上设置有冷却液储存罐。利用冷却液储存罐能够储存部分冷却液,从而在需要冷却的时候能够使部分冷却液参与循环冷却,避免冷却液长时间使用而来不及降温所导致的冷却液本身温度升高、无法及时降温而降低冷却效果。

所述的输出管道上设置有制冷模块。利用制冷模块能够对经过热交换之后的冷却液进行降温处理,从而降低冷却液的温度,有利于提高冷却的效率。

所述的输入管道连通有与输入管道垂直设置的进水横管,所述的进水横管上设置有若干个进水分管,所述的进水分管的数量与冷却液通道的数量相同、一一对应且连通设置;所述的输出管道连通有与输出管道垂直设置的出水横管,所述的出水横管上设置有若干个出水分管,所述的出水分管的数量与冷却液通道的数量相同、一一对应且连通设置。以此便于使各个冷却液通道内的冷却液能够同步流通,避免冷却液流通不畅而导致部分冷却液通道内的冷却液温度过高而降低冷却效率。

所述的底座上设置有若干个半导体制冷片。利用半导体制冷片能够降低环境温度,从而对模型上部进行冷却。

所述的半导体制冷片组合形成C型或环形,所述的半导体制冷片的冷端朝内。以此使得模型在圆周方向能够均匀冷却。

所述的底座上设置有能够在竖直方向伸缩的竖向驱动装置,所述的半导体制冷片设置在竖向驱动装置上。以此能够实现半导体制冷片在竖向方向的移动,从而对不同高度的模型部位进行冷却。

所述的半导体制冷片上设置有风扇。以此能够提高冷却的效率。

本实用新型与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:

本实用新型能够使3D打印机打印出的模型均匀冷却,避免冷却不均匀导致收缩量不均匀而产生局部空隙裂纹等现象,并且能够提高模型的冷却效率,实现在线冷却。

附图说明

图1为本方案的结构示意图;

图2为底座的主视图;

图3为实施例3的结构示意图;

图4为实施例5的结构示意图;

图5为实施例6的结构示意图;

图6为图5的主视图;

图7为实施例8的结构示意图;

其中1-底板,2-换热板,3-冷却液通道,4-冷却液储存罐,5-循环泵,6-输入管道,7-进水横管,8-进水分管,9-出水分管,10-出水横管,11-输出管道,12-制冷模块,13-开关,14-半导体制冷片,15-竖向驱动装置。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明,但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1:

本实施例中,一种3D打印机冷却机构,如图1所示,包括由两块底板1组成的底座和若干个设置在两块底板1之间并将两块底板1之间的空间分割为若干个冷却液通道3的换热板2。如图2所示,所述的冷却液通道3的一端连通有输入管道6,冷却液通道3的另一端连通有输出管道11,所述的输入管道6与输出管道11之间连通有循环泵5。所述的底板1与换热板2均采用高导热系数材料制成。使冷却液填充在冷却液通道3、输入管道6与输出管道11,利用循环泵5使冷却液循环流通,通过冷却液与换热板2以及与底板1接触而进行热交换,以此实现冷却的功能。

本方案能够直接用作3D打印的底座,使需要打印的模型直接打印在底座上,模型与底板1接触而进行热交换,底板1与冷却液接触进行热交换,从而将模型的热量转移到冷却液,由循环泵5驱动冷却液循环流通而实现对模型的持续冷却。

利用换热板2能够将底板1的部分热量传递给换热板2,换热板2与冷却液接触而进行热交换。以此能够通过增加与冷却液接触面积的方式来提高底板1与冷却液热交换的效率。避免热量集中在底板1上,而底板1与冷却液接触面积有限而导致热交换效率不高。打印出的模型底部全部与底板1接触而能够实现充分的热交换,使模型底部能够均匀的冷却。防止因为冷却不均匀导致模型各个部位收缩量不同,避免因为收缩量不同而在模型内部产生裂纹等缺陷。本方案能够使冷却液循环使用,并且不会对冷却液造成污染,能够延长冷却液使用寿命,减少浪费。本实施例中,所述的冷却液为本领域技术人员的惯用手段,其具体成分不作为本方案的改进点,本领域技术人员根据本方案记载的内容能够实现上述效果,此处不对冷却液的具体成分进行赘述。

本实施例中,所述的高导热系数材料包括石墨烯、铝合金、氧化铝导热橡胶等现有的导热材料,本领域技术人员根据具体的需要选择市场上任意一种导热材料均可实现上述效果,此处不对高导热系数材料的具体成分进行赘述。

实施例2:

在上述实施例的基础上,本实施例中,所述的输出管道11上设置有冷却液储存罐4。利用冷却液储存罐4能够储存部分冷却液,从而在需要冷却的时候能够使部分冷却液参与循环冷却,避免冷却液长时间使用而来不及降温所导致的冷却液本身温度升高、无法及时降温而降低冷却效果。未经循环的部分冷却液主要进行自然冷却以降温,或与参与循环而升温后的冷却液进行热交换,降低冷却液的温度。本实施例中,所述的冷却液储存罐4为本领域技术人员的惯用手段,其具体结构不作为本方案的改进点,本领域技术人员根据本方案记载的内容能够实现上述效果,此处不对冷却液储存罐4的具体结构进行限定和赘述。本实施例中,其他未描述的部分与上述实施例的内容相同,故不赘述。

实施例3:

如图3所示,在上述实施例的基础上,本实施例中,所述的输出管道11上设置有制冷模块12。利用制冷模块12能够对经过热交换之后的冷却液进行降温处理,从而降低冷却液的温度,有利于提高冷却的效率。本实施例中,所述的制冷模块12为本领域技术人员的惯用手段,其具体结构不作为本方案的改进点,本领域技术人员根据本方案记载的内容能够实现上述效果,此处不对制冷模块12的具体结构进行限定和赘述。本实施例中,其他未描述的部分与上述实施例的内容相同,故不赘述。

实施例4:

在上述实施例的基础上,本实施例中,所述的输入管道6连通有与输入管道6垂直设置的进水横管7,所述的进水横管7上设置有若干个进水分管8,所述的进水分管8的数量与冷却液通道3的数量相同、一一对应且连通设置;所述的输出管道11连通有与输出管道11垂直设置的出水横管10,所述的出水横管10上设置有若干个出水分管9,所述的出水分管9的数量与冷却液通道3的数量相同、一一对应且连通设置。以此便于使各个冷却液通道3内的冷却液能够同步流通,避免冷却液流通不畅而导致部分冷却液通道3内的冷却液温度过高而降低冷却效率。本实施例中,其他未描述的部分与上述实施例的内容相同,故不赘述。

实施例5:

如图4所示,在上述实施例的基础上,本实施例中,所述的进水分管8上设置有开关13。因为3D打印的模型有大有小,模型可能不会覆盖住全部的冷却液通道3,在需要冷却时,将模型未覆盖的冷却液通道3所对应的开关关闭,使得该冷却液通道3内的冷却液不流通,以此能够减小冷却液的分流,在循环泵5同等功率下能够提高冷却液的流通速度,从而提高热交换的效率以及冷却效率。本实施例中,其他未描述的部分与上述实施例的内容相同,故不赘述。

实施例6:

如图5、图6所示,在上述实施例的基础上,本实施例中,所述的底座上设置有若干个半导体制冷片14。利用半导体制冷片14能够热量从冷端的一侧转移到热端的一侧而降低冷端一侧的环境温度,使冷端对准模型,能够利用冷端对模型进行冷却,从而对冷却液无法冷却的模型上部进行冷却。以此有利于提高模型上部分的冷却效率。本实施例中,所述的半导体制冷片14为本领域技术人员的惯用手段,其具体结构不作为本方案的改进点,本领域技术人员根据本方案记载的内容能够实现上述效果,此处不对半导体制冷片14的具体结构进行限定和赘述。本实施例中,其他未描述的部分与上述实施例的内容相同,故不赘述。

实施例7:

在上述实施例6的基础上,本实施例中,所述的半导体制冷片14组合形成C型或环形,所述的半导体制冷片14的冷端朝内。利用C型或环形能够笼罩在模型的周围,从而使模型在圆周方向能够均匀冷却,避免冷却不均而导致内部产生裂纹。本实施例中,其他未描述的部分与上述实施例的内容相同,故不赘述。

实施例8:

如图7所示,在上述实施例的基础上,本实施例中,所述的底座上设置有能够在竖直方向伸缩的竖向驱动装置15,所述的半导体制冷片14设置在竖向驱动装置15上。以此能够实现半导体制冷片14在竖向方向的移动,从而对不同高度的模型部位进行冷却,适用于高度较高的模型。本实施例中,所述的竖向驱动装置15采用液压缸、气压缸、齿轮齿条机构、皮带机构、链条机构中的一种,其具体结构为本领域技术人员的惯用手段,本领域技术人员根据本方案记载的内容能够实现上述效果,此处不对竖向驱动装置15的具体结构进行限定和赘述。本实施例中,其他未描述的部分与上述实施例的内容相同,故不赘述。

实施例9:

在上述实施例的基础上,本实施例中,所述的半导体制冷片14上设置有风扇。利用风扇能够带动空气流通产生气流,以此能够提高冷却的效率。本实施例中,其他未描述的部分与上述实施例的内容相同,故不赘述。

以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例,并非对本实用新型做任何形式上的限制,凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本实用新型的保护范围之内。

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