3D打印机喷头和3D打印机的制作方法

本实用新型涉及3D打印领域，具体地涉及一种3D打印机喷头和3D打印机。

背景技术：

3D打印，即快速成形技术的一种，它通过软件把3D数字模型进行分层离散化处理，然后运用粉末状金属或塑料等可粘合性材料，通过逐层堆积的方式来构造实体。3D打印技术属于一种加式制造范畴，有别于传统的减式制造范畴，能够更好的节约生产原料。在面向个性化和特定性服务制造要求的推动之下，3D打印已经开始应用在模具生成、个性化产品生产、医疗、军事等方面。常见的3D打印技术有熔丝沉积技术，它是将丝状热熔性材料加热融化，通过带有一个微细通道的喷头挤喷出来，从喷嘴喷出后，沉积在工作台上，温度低于固化温度后开始固化，通过材料的层层堆积最终形成成品。其中的喷头就是一个核心部件。以往3D打印机的喷头都有大块的导热块，导热块上安装热源，通过导热块将热量传送给喷头。这导致了3D打印机喷头热量不集中、能耗高、体积大。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术存在的3D打印机喷头能耗高、体积大、热量不集中的问题，提供一种3D打印机喷头，该3D打印机喷头具有体积小，能耗低，热量集中度高的特点。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种3D打印机喷头，包括喷嘴、隔热层和加热器，所述隔热层围绕所述喷嘴设置，所述加热器设置在所述喷嘴与所述隔热层之间。

优选的，所述3D打印机喷头还包括温度传感器和套设在所述隔热层外以保护所述隔热层的外壳，所述温度传感器设置于所述隔热层与所述喷嘴之间的所述密封腔体中。

优选的，所述温度传感器与所述喷嘴相接触，且所述温度传感器与所述加热器间隔开。

优选的，所述3D打印机喷头还包括导体棒，所述导体棒的一端穿过所述隔热层与所述加热器和所述温度传感器连接，另一端伸出所述隔热层。

优选的，所述喷嘴的外表面设置有用于安装所述加热器的平面部。

优选的，所述喷嘴与所述加热器之间设置有导热垫。

优选的，所述3D打印机还包括衔接环和散热器，所述衔接环、所述散热器和所述喷嘴同轴心设置，所述衔接环设置在所述散热器与所述喷嘴之间。

优选的，所述加热器包括陶瓷发热片。

优选的，所述隔热层部分地覆盖所述喷嘴的外表面，所述隔热层周向分布在所述喷嘴上。

同时本实用新型还提供一种3D打印机，所述3D打印机包括权利要求1-9中任意一项所述的3D打印机喷头。

通过上述技术方案，通过在喷头上设置隔热层，再将加热器设置在喷头和隔热层之间，减小了能量损耗提高能量利用率，同时取掉了沉重巨大的导热块，减小了3D打印机喷头的体积。

附图说明

图1是本实用新型一种实施方式的3D打印机喷头的立体图；

图2是图1的3D打印机喷头的爆炸图；

图3是图1的3D打印机喷头的另一角度爆炸图；

图4是图1的正视图；

图5是沿图4中A-A面截取的剖视图。

附图标记说明

1-喷嘴 2-外壳

3-隔热层 4-加热器

5-温度传感器 31-下隔热层

32-上隔热层

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指3D打印机喷头在正常使用中，也就是喷嘴1向下喷物料时的上下关系“内、外”是指3D打印机喷头本身轮廓的内外关系。

在本实用新型中，提供了一种3D打印机喷头，如图1到图5所示，包括喷嘴1、隔热层3和加热器4，所述喷嘴1外设置有隔热层3，所述喷嘴1与所述隔热层3之间设置有所述加热器4。

通过上述设置，将加热器4与喷嘴1紧贴，再在喷嘴1与加热器4套设隔热层3，将热量集中在喷嘴1上，减少热量损失，降低能耗；同时取掉了导热块减小了3D打印机喷头体积，降低重量。

根据本实用新型的3D打印机喷头在实际使用中，喷嘴1和隔热层3中间要形成一个中空的密封腔体，加热器4设置在腔体中，优选地，所述加热器4要紧贴喷嘴1设置，更优选的，所述喷嘴1与加热器4应当为面接触。所述喷嘴1材料为金属，优选的选用铜具有良好的导热性。所述隔热层3分为上隔热层32和下隔热层31，隔热层3分为上下两部分目的是便于在喷嘴1上装配，喷嘴上一般设置有类似轴肩的环状突起，上下隔热层分别从喷嘴的上下安装到所述喷嘴上。隔热层3与喷嘴1之间的装配关系可采用过渡配合或螺纹配合。隔热层3材料优选的选用陶瓷材料。

在本实用新型的一种实施方式中，所述3D打印机喷头还包括外壳2和温度传感器5；用于保护所述隔热层3的所述外壳2套设在所述隔热层3外，外壳2轮廓与隔热层3外轮廓一致，优选的隔热层3外轮廓应为圆柱面或棱柱面，进一步优选的采用圆柱面可减小加工难度，同体积下减小外轮廓面积。所述外壳2采用刚性耐热材料，优选的选用金属材料如铁及其合金、铜、镍、铝等，进一步优选的采用不锈钢或黄铜，隔热层3与外壳2可采用卡接，螺纹连接，胶结，过渡配合或其组合优选的采用螺纹连接或卡接。所述温度传感器5设置于所述隔热层3与所述喷嘴1之间。应当理解温度传感器5设置目的是实时监控喷嘴1的温度，温度传感器设置于喷嘴1与隔热层3之间，温度传感器5设置应当与喷嘴1接触同时不与加热器4相互接触，前文提到加热器4位于隔热层3与喷嘴1形成的一个密封腔体中，温度传感器5则不可设置于此处，同时温度传感器5设置不与外界相互接触，以提高对喷嘴1温度测量的准确性。

在本实用新型的一种实施方式中，所述3D打印机还包括衔接环和散热器，所述衔接环、所述散热器和所述喷嘴1同轴心设置，所述衔接环设置在所述散热器与所述喷嘴1之间。本领域技术人员容易理解的是，3D打印机喷嘴1在物料送到喷嘴1之前应当避免过热导致物料丝提前融化或软化，导致送丝不成功，散热器设置目的便是冷却因喷嘴1的热量传导导致送丝路线上温度过高的部分，以减少物料提前受热软化。所以散热器设置于物料进入喷嘴1前最容易被加热的一段，衔接环设置于喷嘴1和散热器之间是减少喷嘴1的热传递。通过以上设置可以保证物料丝在进入喷嘴1前不会提前受热软化。

在本实用新型的一种实施方式中，所述喷嘴1靠近所述加热器4的一侧加工一个平面，所述加热器4安装在所述平面上。加工平面大小轮廓要与加热器4一致。

通过以上设置可使加热器4与喷嘴1接触更紧密，提高热传导效率。

在本实用新型的一种实施方式中，所述3D打印机喷头还包括导体棒，所述导体棒穿过所述隔热层3一端与所述加热器4和所述温度传感器5连接，另一端外露。

通过以上设置将设置在密闭环境中的加热器4与外界电连接，同时不破坏加热器4所在的密闭环境。

在本实用新型的一种实施方式中，所述加热器4包括陶瓷发热片。陶瓷加热器4体积小，可制作为各种外型。优选的选用陶瓷加热器4为本3D打印机喷头所用的加热器4。

在本实用新型的一种实施方式中，所述喷嘴1与所述加热器4之间设置一层导热垫。导热垫的设置提高了加热器4与喷嘴1之间热传导效率。

在本实用新型的一种实施方式中，所述衔接环材料包括聚四氟乙烯。聚四氟乙烯摩擦系数小能够有效的传导物料丝，同时导热性差，减小热量想散热器传递。

在本实用新型的一种实施方式中，所述隔热层3在所述喷嘴1外设置为不完全覆盖，所述隔热层3周向分布在所述喷嘴1上。本领域技术人员容易理解的是，喷嘴1一般为回转体或旋转对称，中心轴为物料丝。周向设置隔热层3也就是在喷嘴1喷出物料的一面和喷嘴1设置散热器和衔接环的一面将不会设置隔热层3。通过以上设置再能减少喷嘴1散热的同时，不影响喷嘴1的正常工作。

同时本实用新型中，还提供一种3D打印机，所述3D打印机中包括本实用新型所提供的3D打印机喷头。本实用新型所提供的3D打印机通过使用本实用新型中的3D打印机喷头，能够有效降低能耗，同时因为较小的喷头重量，所以提高伺服响应速度。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。