一种3D打印机喷头的制作方法

本实用新型涉及3D打印技术领域，具体为一种3D打印机喷头。

背景技术：

3D打印技术也称为增材制造技术，是相对于传统的机械加工等“减材制造”技术而言的，是通过材料的逐渐累积来实现制造的技术。它利用计算机将成形零件的3D模型切成一系列一定厚度的“薄片”，3D打印设备自下而上地制造出每一层“薄片”，最后叠加成形出三维的实体零件。这种制造技术无需传统的刀具或模具，可以实现传统工艺难以或无法加工的复杂结构的制造，并且可以有效简化生产工序，缩短制造周期。

近年来，3D打印技术作为新兴技术，其中FDM技术是最具节能、高效、便携的3D打印技术。但目前的3D打印线材存在的主要缺陷如下：

第一：PLA最突出的缺点就是韧性较差，打印制品脆性大；ABS材料打印的制品具有较大的收缩率，容易产生收缩变形。因此，要对ABS和PLA进行改性处理，提高打印成品的性能。

第二：现有的ABS和PLA线材比较昂贵。而HIPS和PET等相关塑料回收再利用作为3D打印线材打印的成品，需提高其抗冲击性。因此，回收后的 HIPS塑料需要添加SBS塑料对回收的线材进行改性处理，改性后的HIPS线材其韧性比未改性的HIPS提高了2-3倍，冲击度大大提高。而传统的3D打印喷头，无法进行改性处理，因此需要进行改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种3D打印机喷头，以解决上述背景技术中产品易发生收缩变形及打印的成品性能差的问题：第一，3D打印线材PLA缺点就是韧性较差，ABS材料打印的制品容易产生收缩变形。因此，要对ABS和PLA 进行改性处理，提高打印成品的性能。第二，目前了解到HIPS、PET等相关塑料可回收利用。但为了提高以回收塑料为线材打印的成品的性能，需要添加相应的材料对回收的线材进行改性处理。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种3D打印机喷头，其特征在于：包括双线状进料装置、材料熔融混合装置、散热装置、搅拌和螺杆挤出装置、电装接头、联轴器、正反螺纹螺杆、喷嘴、箱体；所述电装接头、联轴器、正反螺纹螺杆、喷嘴从上至下依次连接，并贯穿箱体；所述电装接头上设有第一销轴，正反螺纹螺杆上设有第二销轴；所述双线状进料装置穿过加热混合料筒盖板和加热混合料筒固定连接；所述的加热混合料筒包括电阻丝、温度探头；所述双线状进料装置位于箱体中上部，贯穿于箱体的顶部；所述材料熔融混合装置位于箱体内底部，所述散热装置位于箱体底部下方的中心两侧，所述搅拌和螺杆挤出装置位于材料熔融混合装置上方及内部，所述喷嘴位于搅拌和螺杆挤出装置的下方；

优选的，所述电装接头和联轴器通过第一销轴连接在一起；所述联轴器和正反螺纹螺杆通过第二销轴联接；搅拌盘通过螺母固定在正反螺纹螺杆上；所述正反螺纹螺杆贯穿于所述加热混合料筒；

优选的，所述双线状进料装置包括第一送料管、第一送料螺杆、第二送料螺杆、第二送料管；所述第一送料螺杆和第二送料螺杆长度相同；所述第一送料螺杆、第二送料螺杆分别和第一送料管、第二送料管内径间隙配合，且为转动配合；

所述双线状进料装置的第一送料管、第二送料管与材料熔融混合装置的加热混合料筒相连接；所述第一送料管的末端、第二送料管的末端分别与加热混合料筒内部相连通；所述散热装置包括风扇；所述搅拌和螺杆挤出装置包括电装接头、第一销轴、第二销轴、联轴器、正反螺纹螺杆、螺母和搅拌盘；所述搅拌和螺杆挤出装置的正反螺纹螺杆通过垫圈贯穿于加热混合料筒；所述搅拌和螺杆挤出装置和喷嘴为内径间隙配合，且为转动配合，并贯穿加热混合料筒，且所述加热混合料筒以及喷嘴设置有内部通道。

优选的，所述材料熔融混合装置包括有加热混合料筒和加热混合料筒盖板；所述加热混合料筒外部形状为圆柱状，内部形状是圆锥状；所述加热混合料筒盖板位于加热混合料筒的上面，且所述加热混合料筒盖板与所述加热混合料筒密封连接；所述加热混合料筒盖板上面连接第一送料管、第二送料管和正反螺纹螺杆。

优选的，所述散热装置包括2个风扇，对称分布在喷嘴的两侧。

优选的，所述喷嘴与加热混合料筒过渡配合连接；所述箱体与第一送料管、第二送料管、加热混合料筒和风扇固定连接。

优选的，所述的箱体上侧开有三个圆孔，分别为第一送料孔、第二送料孔和联轴器孔；所述的第一送料孔、第二送料孔相对于箱体中心两侧对称分布；所述的联轴器孔位于箱体顶部中心；联轴器置于联轴器孔内；所述第一送料管、第二送料管的上部分别贯穿于第一送料孔第二送料孔。

优选的，所述的加热混合料筒盖板开有三个圆孔，分别为第一进料孔、第二进料孔和螺杆孔；所述第一进料孔和第二进料孔相对于加热混合料筒盖板中心两侧对称分布；所述的螺杆孔位于加热混合料筒盖板中心；所述的正反螺纹螺杆贯穿螺杆孔；第一送料管、第二送料管的底端部分别贯穿于第一进料孔第二进料孔，并连通加热混合料筒。

优选的，所述的加热混合料筒底面与箱体内底部贴合，加热混合料筒底部有凸台贯穿凸台圆孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用双进料线材3D打印喷头，改变了以往的单线材进料的结构，便于两种材料的混合打印和对3D线材直接进行改性处理，提高3D打印成品的性能和打印效率；回收后的HIPS需要改性处理，则第一送料管进回收后的HIPS和第二送料管进SBS增韧剂，在加热混合料筒里搅拌混合。最终，改性后的HIPS挤出成型；

2、本实用新型采用螺杆作为双进料装置的主要机构，在第一送料螺杆和第二送料螺杆相同的转速下，第一送料螺杆和第二送料螺杆直径不同，长度相同。因此，可以对两种线材的进料速度进行控制，进而控制进料的量以至于更好的控制材料的配合比例；

3、本实用新型采用内部角度为120°圆锥形加热混合料筒进行混合，利于熔融混合液体搅拌和挤出。且加热混合料筒具有既能提供材料的搅拌混合场所，又能对加热混合料筒加热的双重功能；

4、本实用新型采用螺旋锥形的电阻丝,且位于加热混合料筒内部,不仅利于加热混合料筒内的温度变化稳定,而且有利于对残留在搅拌盘分支上的液体加热去除,进而防止发生堵塞现象；

5、本实用新型采用搅拌盘和正反螺纹螺杆对材料进行双重搅拌，起到了混合送料挤压的作用。正反螺纹螺杆两端为正螺纹，中间反螺纹，下端正螺纹与套筒内壁紧密贴合，上端正螺纹连接搅拌盘，通过联轴器带动搅拌盘转动，进行第一次充分搅拌；中间的反螺纹和下端的正螺纹同时起到第二次搅拌的作用。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的剖视图；

图3为本实用新型的正反螺纹螺杆与搅拌盘结构示意图；

图4为本实用新型的加热混合料筒的结构示意图。

图中：1、第一送料管；2、第一送料螺杆；3、电装接头；4、联轴器；5、第二送料螺杆；6、第二送料管；7、箱体；8、喷嘴；9、风扇；10、垫圈；11、正反螺纹螺杆；12、加热混合料筒；13、电阻丝；14、温度探头；15、螺母； 16、搅拌盘；17、加热混合料筒盖板；18、第二销轴；19、第一销轴；20、搅拌棒；21、第一送料孔；22、第二送料孔；23、第一进料孔；24、第二进料孔； 25、联轴器孔；26、螺杆孔；27、凸台孔；28、凸台；

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是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。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种3D打印机喷头设置，包括双线状进料装置、材料熔融混合装置、散热装置、搅拌和螺杆挤出装置、喷嘴；双线状进料装置的第一送料管1、第二送料管6与材料熔融混合装置的加热混合料筒12相连接；第一送料管1、第二送料管6的末端与加热混合料筒 12内部相连通；散热装置的风扇9与箱体7成45°装配；搅拌和螺杆挤出装置的正反螺纹螺杆11通过垫圈10贯穿于加热混合料筒12；搅拌和螺杆挤出装置、和喷嘴8内径间隙配合，且为转动配合，加热混合料筒12以及喷嘴8有内部通道；双线状进料装置包括第一送料管1、第一送料螺杆2、第二送料螺杆5、第二送料管6；第一送料螺杆2直径接大于第二送料螺杆5的直径，第一送料螺杆2和第二送料螺杆5长度相同；第一送料螺杆2、第二送料螺杆5分别和第一送料管1、第二送料管6内径间隙配合，且为转动配合；材料熔融混合装置包括有加热混合料筒12和加热混合料筒盖板17；加热混合料筒12中有电阻丝 13和温度探头14；电阻丝13、温度探头14及加热混合料筒12一体成型；电阻丝13成螺旋锥形位于加热混合料筒12内，充分对进入加热混合料筒12的线材加热融化；温度探头14位于加热混合料筒12末端；加热混合料筒12内部是角度为120°圆锥形；加热混合料筒盖板17位于加热混合料筒12的上面，并且将其密封；加热混合料筒盖板17上面连接第一送料管1、第二送料管6和正反螺纹螺杆11；搅拌和螺杆挤出装置包括电装接头3、第一销轴19、第二销轴 18、联轴器4、正反螺纹螺杆11、螺母15和搅拌盘16；电装接头3和联轴器4 经过第一销轴19连接在一起；联轴器4和正反螺纹螺杆11经过第二销轴18联接；搅拌盘16通过螺母15固定在正反螺纹螺杆11上；搅拌盘16有6个分支棒，每个分支棒与竖直方向成30°；正反螺纹螺杆11贯穿于加热混合料筒12 上部；散热装置包括2个风扇9，风扇9与箱体7成45°装配；喷嘴8与加热混合料筒12过渡配合连接；箱体7与第一送料管1、第二送料管6、加热混合料筒12和风扇9固定连接。

3D打印不能凭空作业，它的工作原理是逐层叠加成型。而在建模的是不符合重力规律的形体，才需要额外加一些支撑构件，支撑需要在模型打印完毕后手工去除。支撑构件不需要建模时画出，软件会自动添加。建模时模型的角度调整较好时，可不需要支撑或者支撑最少。FDM桌面3D打印机工作完毕，使用者将成型件取出，成型件与机床易于分离，保证其能够重复使用。

工作原理：本实用新型在具体实施时，使用者首先应打开FDM打印机开关，打印机中的加热系统会自动对打印机床和喷头进行预热，达到回收HIPS和SBS 材料混合所需熔融温度190°；随后控制系统的第一送料螺杆2、第二送料螺杆 5分别送进回收的HIPS和SBS塑料线材。由于第一送料螺杆2和第二送料螺杆 5直径不同，长度相同，因此可以对两种线材的进料速度进行控制，进而控制进料的量，以更好的控制材料的配合比例(回收的HIPS:SBS＝10:3)。同时平台升降装置控制平台的升降，平台升降装置主要由热床、丝杠机构组成。热床的结构将直接影响打印机的成型精度，设计时考虑其加热方式和均匀受热、消除在运动时的抖动现象、平台的微调、微动、有效成型尺寸和整体安装等因素，机床通过丝杠机构实现平稳的直线升降运动。

然后打开外接装置开关，第一送料螺杆2和第二送料螺杆5转动连续向第一送料管1、第二送料管6输送回收的HIPS和SBS，然后通过第一送料管1、第二送料管6连续输送输送回收的HIPS和SBS至加热混合料筒12内；联轴器 4开始转动，带动正反螺纹螺杆11转动，搅拌盘同时转动，从而达到对加热混合料筒12内的熔融材料搅拌均匀混合。挤出装置将混合好的熔融材料通过喷嘴 8挤出到机床上，同时散热装置启动开始散热。本实用新型设计的喷头运动装置是FDM桌面3D打印机的关键部件，运动平稳、结构紧凑且运动精度高，消除 3D打印过程中喷头装置刮擦的现象，并且喷头装置在移动过程中能够具有较高的定位精度和重复定位精度，从而可以稳定的实现3D打印。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。