一种3D打印机加热喷头的制作方法

本发明涉及数控加工设备技术领域，尤其涉及一种3d打印机加热喷头。

背景技术：

3d打印技术,是一种以数字模型文件为基础,运用材料粉末或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来制造实体的技术。与传统的制造方法相比,其不需要机械加工或微机械加工，打印技术直接由计算机图形数据与打印机进行联合，生成绘制的零件,省去了机械加工许多中间环节,大大的缩短了产品的研发周期、提高了生产效率、大大提高了材料的利用效率。

3d打印的实际成型精度主要受喷头温度、成形室温、材料收缩性能、分层厚度、挤出速度、填充速度、打印机本身的制造和装配精度以及工作过程中的振动等因素的影响。而现有技术的打印机喷头所采用的是电阻丝加热方式，加热速度慢，加热延迟时间长且加热不均匀，材料打印时容易在喷头中发生堵塞,不易于实现高速高精度的3d打印。因此一种快速均匀加热，响应速度快的3d打印机加热喷头,对提升打印速度与成型精度十分必要。

技术实现要素：

本发明提供一种3d打印机加热喷头，加热速度快，实现打印材料加热的快速响应，并且材料加热均匀，有利于提高打印零件的速度与精度。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种3d打印机加热喷头，包括：导向管、散热管、连接套、加热体、喷头。

导向管一端通入线材，另一端和散热管连接，散热管嵌套在连接套内侧，连接套的顶端和加热体连接。加热体中空，连接套的顶端和喷头均设置在加热体的空腔内。线材从导线管通入，经过散热管最终进入喷头，再从喷头的喷嘴喷出。

进一步的，所述加热体采用mch（metalceramicsheate金属陶瓷发热体）材料，mch材料具有加热速度与热传导速度快的特点。

进一步的，所述连接套上设置通孔，通孔以所述散热管的径向为中心轴对称，通孔的功能是冷却水循环安装孔，用于通入冷却水从而保持打印线材冷却。

进一步的，所述连接套和所述散热管之间设置隔热管，使得隔热管保护的部分与加热部分产生温差。

进一步的，所述散热管内还嵌套ptfe（polytetrafluoroethylene聚四氟乙烯）管，ptfe管的摩擦系数小，便于打印线材拉入与退出。

进一步的，所述导热体内侧嵌套导热管，导热管和所述连接套和所述喷头的外壁连接。

进一步的，所述导热管采用铝合金材料。

进一步的，所述连接套采用钛合金薄壁，钛合金材料导热率低，在保证整体结构强度的同时，减少热量散耗，提高能量利用率。

本发明的有益效果是：

本发明加热体采用mch材料，加热速度与热传导速度快，喷头高效节能、温度均匀、导热性能良好、热补偿速度快，可实现打印温度控制系统的快速响应，实现3d打印冷启动快，打印速度与精度高；

导热管采用铝合金材料，可使mch加热体产生的热量迅速传导于喷嘴，从而实现喷头的快速导热；

连接套采用低热导率的钛合金薄壁材料，并与导热管连接，在保证喷嘴整体结构强度的同时，减少热量散耗，提高能量利用率。在中心的材料输送部分，首先使用隔热管将外部热量隔离，尽量避免热量传递至中心线材区域，同时ptfe管由青铜材料制成的散热管包裹，散热管将热量导出至冷却水。从而在加热体、连接套、散热管、ptfe管间形成良好的温度梯度，使喷头上部分散热效果好，送料管道内温度较低，可避免送料管道部分的打印线材融化，避免管道阻塞，提高送丝效率和回抽的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的结构剖视图。

其中,1-导向管，2-散热管，3-氟像胶密封圈，4-钛合金薄壁连接套，5-隔热管，6-ptfe管，7-mch加热体，8-防泄露垫圈，9-导热块，10-喷头。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明实施例提供一种3d打印机加热喷头，如图1、图2所示，包括：导向管1、散热管2、氟橡胶密封圈3、钛合金薄壁连接套4、隔热管5、ptfe管6、mch加热体7、防泄露垫圈8、导热块9、喷头10。

导向管1一端和散热管2连接，散热管2嵌套在钛合金薄壁连接套4内部。散热管2的左端设置圆台；钛合金薄壁连接套4为右端是管状、左端是安装块的结构。具有安装块结构的左端和散热管2的圆台部分连接，并在连接处设置氟橡胶密封圈3。安装块的侧边还设置通孔，作为冷却水循环安装孔，冷却水循环系统使得整个喷头上部线材输入部分与下部喷头冷热区域分割明显，避免喷头10堵塞问题。

钛合金薄壁连接套4的管状结构部分，内侧还设置隔热管5，隔热管5夹在钛合金薄壁连接套4和散热管2之间。散热管2内部还嵌套ptfe管6。

钛合金薄壁连接套4的最右端通过螺纹和导热块9连接，导热块9和mch加热体7均为管状结构，导热块9设置在mch加热体7内侧。喷头10也设置在导热块9内侧，和ptfe管6同轴连接，并在连接处设置防泄露垫圈8，防止加热后的线材外漏。导向管1、ptfe管6、喷头10的中空部位共同组成送料管道。

本实施例的工作原理为：

导线管1将外部的打印线材送入下方加热喷头位置，通过散热管2中的ptfe管6，可保证线材流畅进入加热区域。mch加热体7在打印启动后可在20s左右快速加热至所需温度。导热块9内部设有螺纹，用于将喷头10与散热管2过渡连接，同时可快速传递mch加热体7的热量。导热块9处可设置温度传感器，监测喷头10温度，进行温度参数的控制。

喷头10在打印时可根据打印线材种类、所设加热温度，打印结构等因素进行不同孔径选取，从而满足不同打印需求。

本发明的有益效果是：

本发明采用mch加热体作为加热源加热打印材料，其加热速度与热传导速度快，喷头高效节能、温度均匀、导热性能良好、热补偿速度快，可实现打印温度控制系统的快速响应，实现3d打印冷启动快，打印速度与精度高；

导热块采用铝合金材料，可使mch加热体产生的热量迅速传导于喷头，从而实现喷头的快速导热，同时温度传感器安装位置距离喷嘴较近，可实时准确的检测喷嘴温度；

本发明采用低热导率的钛合金薄壁连接套与导热块连接，在保证喷嘴整体结构强度的同时，减少热量散耗，提高能量利用率。在中心的材料输送部分，首先使用隔热管将外部热量隔离，尽量避免热量传递至中心区域，同时ptfe管由青铜材料制成的散热管包裹，散热管将热量导出至冷却水。从而在mch加热体、钛合金安装套、散热管、送料管道间形成良好的温度梯度，使喷头上部分散热效果好，送料管道内温度较低，可避免送料管道部分的打印线材融化，避免管道阻塞，提高送丝效率和回抽的效果。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。