3D打印的喷头以及具有该喷头的3D打印机的制作方法

【技术领域】

本实用新型涉及3d打印领域，具体涉及一种3d打印的喷头以及具有该喷头的3d打印机。

背景技术：

3d打印机又称三维打印机(3dp)，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。随着现代制造对个性化越来越强烈的求，3d打印技术已经在工业、家庭中得到了越来越广泛的发展和应用。3d打印机工作时首先将原料熔化并从喷嘴喷出，原料安装一定的方式堆积形成三维物体，原料从喷嘴喷出后，需要快速凝结，以保证被加工出的物体有着一定的结构强度和表面质量。

由于在进行打印时是需要将材料进行高温熔化的，而且3d打印是一层层进行打印的，由于熔化了的材料没有及时冷却很容易在堆积层数变高之后，材料之间互相挤压从而引起打印出来的物件直接崩塌，对制作生产带来损害，实例性的如：现有技术中3d打印鞋垫自身材料成本较为昂贵，如果由于冷却不及时导致产品失效，在物质上和人力上均带来巨大的损失。

另外一点是，现有的3d打印的喷头在对打印物料进行冷却时，采用风机进行热交换，但是仅仅依靠风机带走热量很难掌控温度，对于部分较为精密的3d打印，无法进行稳定精确的控制，且风机在运行过程中容易抖动，也不利于3d打印的精度。

技术实现要素：

为克服上述问题，本实用新型提供用于3d打印的喷头以及具有该喷头的3d打印机。

为解决上述问题，本实用新型提供一技术方案如下：即用于3d打印的喷头，喷头可对打印物料进行冷却，包括输入端以及输出端以及设于输入端、输出端之间的散热机构，散热机构半导体制冷片，其中打印物料从输入端进入途经散热机构从输出端排出，半导体制冷片贴附于散热机构的一侧；以使沿途经过的打印物料降温。

优选地，输出端至少为一个。

优选地，散热机构包括安装组件以及冷却盒，冷却盒至少其中一面设置开口以使冷却盒至少其中一面外露，半导体制冷片在安装组件的配合下安装在该面的开口处，以靠近打印物料在冷却盒内所流的区域从而对打印物料进行降温。

优选地，冷却盒内部包括类似腔体的通道以及进口和出口，进口、通道、出口依次相通，打印物料从进口进入后途经通道从出口排出，其中，进口和输入端相互导通，出口和输出端相互导通；以实现打印物料从输入端、进口、通道、出口、输出端依次流通。

优选地，在冷却盒和半导体制冷片一侧的表面上，设置有散热鳍，散热鳍之间的空隙和半导体制冷片的尺寸相互匹配。

优选地，半导体制冷片包括冷端和热端，其中冷端为朝向打印物料的一端，热端和散热鳍设置于同侧，且散热鳍朝向热端的表面垂直的方向。

优选地，半导体制冷片可以为该3d打印的喷头的至少一面。

优选地，半导体制冷片可以是片状或者块状，单层或者多层堆叠，形状可为环形或者方形的任一种。

为更好的解决上述问题，本实用新型提供又一技术方案如下，即用于3d打印的喷头，专门适用于3d打印鞋垫，可对打印物料进行冷却降温，其包括上述用于3d打印的喷头。

为更好的解决上述问题，本实用新型提供又一技术方案如下，一种3d打印机，包括上述的用于3d打印的喷头，用于构造产品同时对喷头内的打印物料进行冷却降温。

与现有技术相比，本实用新型所提供的一种用于3d打印的喷头具有如下的有益效果：

1、本实用新型提供了一种3d打印喷头，采用半导体制冷片直接或者间接的方式给打印物料进行降温，不需要任何液体或者固体介质，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，从而不会导致喷头在工作过程中晃动从而影响打印的精度；且没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易；且制冷参数不受空间方向以及重力影响，在3d打印喷头面临大的机械过载条件下，也能够正常地工作。

同时，半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统，而且半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现，及时3d打印的所需打印物料所需降温值很大，也可实现精确控制。

2、进一步输出端至少为一个，可通过多个输出端对产品进行同时加工，如需要打印一些复杂的工件或者不同尺寸的工件可提高工艺和效率。因此使用范围较广，具有较好的市场前景。

3、进一步包括冷却盒，采用该冷却盒的好处在于，对半导体制冷片起到一个固定的作用，同时冷却盒也可相当于本实用新型3d打印的喷头的头部，半导体制冷片可通过安装至冷却盒上从而实现对打印物料进行降温。

4、冷却盒通过设置进口、通道、出口，同时将进口导通输入端，出口和输出端相通，以实现打印物料从输入端、进口、通道、出口、输出端依次流通。

5、将半导体制冷片卡在散热鳍之间，从而使得半导体制冷片和散热鳍交替设置，使得半导体制冷片和散热鳍的热交换更有效率，同时还兼顾互相限位的优点。

6、同理，半导体制冷片包括冷端和热端，将冷端设置为朝向所述打印物料的一端以对打印物料进行降温，所述热端和散热鳍设置于同侧，且所述散热鳍朝向热端的表面垂直方向，热端产生热量时，散热鳍由于和热端的表面垂直，增大了散热鳍和热端的热交换面积，从而加强了热交换效率，进一步使得冷却排热更为及时。

7、半导体制冷片可以为该3d打印的喷头的至少一面，即可以为多面设置，从而解决降温效果较差，精确度很低，且容易造成打印物料在降温时不同面有较大的温度差，如打印物料被半导体制冷片22接触的一面温度较低，而背离该面的另一面可能降温并不理想，从而影响打印工件的结构强度和表面精度。

8、3d打印鞋垫所需材料3d打印物料种类虽然很多，但大多数都是以高分子聚合物为主要原料，如橡胶、pu、pvc、tpu、eva、tpr、abs的任一种或者多种的聚合物，这些材料在3d打印鞋垫领域中均为针对用户个性化配置，因此在3d打印鞋垫领域材料造价十分昂贵是第一点，因冷却不及时容易造成打印物料失效，给企业带来损失，第二是容易造成3d打印喷头堵塞，影响打印效率；第三则是容易引起上述物件直接崩塌的情况；因此运用上述用于3d打印的喷头，在3d打印鞋垫领域可解决上述的三点问题，因此具有良好的品控以及高效，低成本的优点。

9、该3d打印的喷头可运用至一种3d打印机，为3d打印机在喷头处带来良好的制冷降温效果。

【附图说明】

图1是本实用新型第一实施例用于3d打印的喷头的立体结构示意图。

图2是本实用新型第一实施例用于3d打印的喷头的侧视图。

图3是本实用新型第一实施例用于3d打印的喷头的剖视图；

图4是本实用新型第一实施例用于3d打印的喷头的爆炸示意图；

图5是本实用新型第一实施例用于3d打印的喷头中冷却盒的结构示意图；

图6是本实用新型第一实施例用于3d打印的喷头中半导体制冷片的结构示意图；

图7是本实用新型第一实施例用于3d打印的喷头的另一结构示意图；

图8是本实用新型变形例用于3d打印的喷头的部分立体结构示意图；

图9是本实用新型变形例用于3d打印的喷头中输入端的结构示意图；

标识说明：

1、输入端；2、散热机构；3、输出端；21、安装组件；22、半导体制冷片；221、热端；222、冷端；冷却盒23；231、进口；232、出口；233、散热鳍；234、通道。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连＂、“连接”、“固定”，等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体地连接：可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义

本实用新型提供的一种用于3d打印的喷头，主要适用于对3d打印领域上的喷头内的打印物料降温，其可降温的打印物料范围为金属物料、abs塑料类、pla塑料熔丝、陶瓷粉末、树脂物料、石墨烯物料；从而做到精准控温，以解决现有通过降温不准确带来的不便，从而助力工业智能化生产，铸造3d打印生产过程中时良好的品控。

为了便于本领域技术人员理解本实用新型相对于现有技术的改进之处，下面结合实施例和附阁来对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型提供的实施例一主要阐述3d打印的喷头为实现降温的结构，具体如下：

请参阅图1～3，本实用新型第一实施例提供一种喷头装置100，用于3d打印沉积加热物料以制造零件和部件，即用于喷涂打印物料，该喷头装置100包括输入端1、散热机构2、输出端3，打印物料从输入端1进入，从输出端3排出，其中散热机构2位于打印物料途经的输入端1和输出端3之间；其中输出端3至少为1个。

可以理解，打印物料主要从输入端1进入散热机构2进行降温，继而从输出端3输出；通过上述技术方案，从而对物料得到全面性的散热降温，解决打印物料在进行堆积时由于没有完全冷却，导致打印物件塌陷的问题，从而提高打印出的产品质量和可靠性。

可选地，本实施例输出端3为两个，即本领域技术人员所述的双喷头，采用多个喷头的好处在于，如需要打印一些复杂的工件或者不同尺寸的工件时，可提高工艺和效率。示例性的如：所需打印的模型有大量的圆弧斜面或镂空装饰，可以选择双喷头，一个输出端3打印模型，一个输出端3打印可溶性支撑物，打好后模型的在外部液体介质中溶化支撑物，以实现获得光滑的支撑面，且不容易使得产品崩塌。

可以理解，输出端3可为至少一个，以实现多喷头打印。

请继续参阅图3，输入端1和输出端3一定为相互导通，而散热机构2可以位于输入端1和输出端3之间且同时和输入端1和输出端3分别导通，也可以仅仅套在输入端1和输出端3外并未和输入端1和输出端3导通；仅满足可对从输入端1至输出端3的打印物料形成降温效果即可；

可以理解，打印物料在输入端1至输出端3流动时，示例性的如：类比水龙头经过的水，可让水龙头的水通过可将水降温的冷却物质直接降温，也可采用冷却物质间接对水龙头的管道进行降温，从而当水经过该管道时，同理会对水进行降温。

请参阅图4，其中散热机构2包括安装组件21、半导体制冷片22、冷却盒23，冷却盒23在至少其中一面设置开口(未标号)，以使冷却盒23至少其中的一面外露，半导体制冷片22在安装组件21的配合下安装在该面的开口处，其中半导体制冷片22紧贴在冷却盒23中一侧，以靠近打印物料在冷却盒23内所流的区域从而对打印物料进行降温。

具体而言，该实施例采用的方式可简单理解为，冷却盒23本来为一密封体，是用于承接打印物质在内部流动的，在冷却盒23上的至少一个面上槽开一个开口，通过采用半导体制冷片22填补这个开口从而使得打印物质途径半导体制冷片22，以使得打印物质及时快速的冷却，同时对比采用风冷和水冷，该技术手段不会影响到打印物质的正常流动以及打印物质的材质本身的特性，且具有很强的可控性；

本实施例可选地为，打印物料在冷却盒23流过时直接经过半导体制冷片22从而对打印物料进行降温；即为上述散热机构2同时和输入端1和输出端3分别导通；具体如下：

请参阅图4以及图5，冷却盒23内部为类似腔体的通道234以及进口231和出口232，进口231、通道234、出口232依次相通，打印物料从进口231进入后途经通道234从出口232排出，在冷却盒23和半导体制冷片22一侧的表面上，本实施例可选地为上表面，设置有散热鳍233；其中散热鳍233之间的空隙和半导体制冷片22的尺寸相互匹配；其中，进口231和输入端1相通，出口232和输出端3相通；以实现打印物料从输入端1、进口231、通道234、出口232、输出端3依次流通。

因此，根据上述可知，也可不设置通道234，出口232，进口231，即冷却盒23并未和输入端1，输出端3导通，而是外嵌在输入端1，输出端3之间，将半导体制冷片22直接贴附于输入端1，输出端3的外壁上即可。

其中，“散热鳍233”即为散热鳍片，在电子工程设计的领域中被归类为“被动性散热元件”。常用名为散热片，以导热性佳、质轻、易加工之金属贴附于发热表面，以复合的热交换模式来散热。

可选地，该散热鳍233朝向打印物料输送方向的垂直方向，以将半导体制冷片22产生的热量从一侧导出，使得热量不会堆积在喷头装置100处，且散热鳍233多为铝，铜制成，质量较轻，不会影响喷头装置100的移动，从而实现喷头装置100移动更轻便，增加散热表面积，热效果好的特点。

可以理解，本实施例提供的散热鳍233可选地为2组，半导体制冷片22为2～3片，半导体制冷片22和两组散热鳍233之间的间隙相匹配，从而正好将半导体制冷片22插接入散热鳍233之间的间隙，从而起到限位的作用。

可以理解，将半导体制冷片22卡在散热鳍233之间，从而使得半导体制冷片22和散热鳍233交替设置，使得半导体制冷片22和散热鳍233的热交换更有效率，同时还兼顾互相限位的优点。

请结合图4、图5以及图6，其中半导体制冷片22朝向冷却盒23的一面为冷端222，背离半导体制冷片22的一面为热端221；

可以理解，采用半导体制冷片22，它的优点是相对现有的3d降温手段没有任何干扰，这样的话应用在一些领域就不会受到限制，从而可靠性要求高，无制冷剂污染，同时使得喷头装置100更为精准。其原理是利用半导体材料的peltier(peltier：佩尔蒂埃)效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的，因此在3d打印领域中，采用半导体制冷片22可实现精准降温，不会因降温不准确而导致打印物料失效，从而影响工序正常运行以及产品良品率。

请参阅图7，图示放方便阐述和理解对结构进行了简化，以上对实施例一中必要的结构特征进行阐述，在实际生产中，无论对输入端1、散热机构2、输出端3进行改进和组合、分离设计，只要遵循打印物料从输入端1进入，途经散热机构2，从输出端3出去，将散热机构2设置为，采用半导体制冷片22贴近打印物料在散热机构2内的通道234至少一面，无论直接或者间接的方式对打印物料进行降温，都应属于本实用新型涵盖的范围内。

进一步地，本实用新型还提供基于实施一上的扩展，在半导体制冷片22的热端221一侧可设置风机(图未示)，风机将热端221一侧的热量带出；

在实施例一的变形例中，半导体制冷片22可以为该3d打印的喷头100的上下两面设置，甚至为上、下、左、右四个方向均设置，从而避免降温效果较差，精确度很低，且容易造成打印物料在降温时不同面有较大的温度差的问题，如打印物料被半导体制冷片22接触的一面温度较低，而背离该面的另一面可能降温并不理想，从而影响后续打印工件的结构强度和表面精度；

在另一些特殊的实施例中，不考虑成本的前提下，并未单一采用半导体制冷片22，而是将冷却盒23的通道234采用半导体制冷片22定制加工而成，从而通道234的内壁为冷端222，外壁为热端221，因此对打印物料的散热效果更好且散热均匀。

可以理解，半导体制冷片22为将热端221温度传递到冷端222，故将冷端靠近通道234设置，以将打印物质的热量快速传递至外部；

请参阅图8，本实用新型还提供基于实施一上的变形例，半导体制冷片22可以是片状或者块状，单层或者多层堆叠，形状可为环形或者方形的任一一种；

可以理解，半导体制冷片22的形状和层数是不予限定的，可为现有技术常见的环形或者方形，其结构可为单一的片状或者块状，仅需实现上述方式的冷却即可。

示例性的如：当半导体制冷片22为环形时，半导体制冷片22的内壁为热端221，外壁为冷端222，其中冷端222为朝向冷却盒23的一面。

请参阅图9，本实用新型还提供基于实施一上的扩展，其中输出端3可为硬质或者可伸缩的软质的一种，形状可为梭子形，方形的一种；

为进一步更好的阐述本实用新型，本实用新型第二实施例提供了一种用于3d打印的喷头，该所用于3d打印的喷头适用领域为3d打印鞋垫领域；

可以理解，3d打印鞋垫所需材料3d打印物料种类虽然很多，但大多数都是以高分子聚合物为主要原料，如橡胶、pu、pvc、tpu、eva、tpr、abs的任一种或者多种的聚合物，这些材料在3d打印鞋垫领域中均为针对用户个性化配置，因此在3d打印鞋垫领域材料造价十分昂贵是第一点，因冷却不及时容易造成打印物料失效，给企业带来损失，第二是容易造成3d打印喷头堵塞，影响打印效率；第三则是容易引起上述物件直接崩塌的情况；因此运用上述用于3d打印的喷头，在3d打印鞋垫领域可解决上述的三点问题，因此具有良好的品控以及高效，低成本的优点。

为进一步更好的阐述本实用新型，本实用新型第三实施例提供了一种3d打印机，包括上述用于3d打印的喷头，该3d打印机用于构造产品同时对喷头内的打印物料进行冷却降温；

本领域技术人员也应当理解，如果将本实用新型所述装置或者结构通过结合其他元件、或者简单变化等方式进行组合、替换，如各组件摆放移动位置；或者将其所构成的产品一体设置；或者可拆卸设计；凡组合后的组件可以组成具有特定功能的电路装置/设备/装置，用这样的电路装置/设备/装置代替本实用新型相应组件同样落在本实用新型的保护范围内。

与现有技术相比，本实用新型所提供的一种用于3d打印的喷头具有如下的有益效果：

1、本实用新型提供了一种3d打印喷头，采用半导体制冷片直接或者间接的方式给打印物料进行降温，不需要任何液体或者固体介质，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，从而不会导致喷头在工作过程中晃动从而影响打印的精度；且没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易；且制冷参数不受空间方向以及重力影响，在3d打印喷头面临大的机械过载条件下，也能够正常地工作。

同时，半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统，而且半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现，及时3d打印的所需打印物料所需降温值很大，也可实现精确控制。

2、进一步输出端至少为一个，可通过多个输出端对产品进行同时加工，如需要打印一些复杂的工件或者不同尺寸的工件可提高工艺和效率。因此使用范围较广，具有较好的市场前景。

3、进一步包括冷却盒，采用该冷却盒的好处在于，对半导体制冷片起到一个固定的作用，同时冷却盒也可相当于本实用新型3d打印的喷头的头部，半导体制冷片可通过安装至冷却盒上从而实现对打印物料进行降温。

4、冷却盒通过设置进口、通道、出口，同时将进口导通输入端，出口和输出端相通，以实现打印物料从输入端、进口、通道、出口、输出端依次流通。

5、将半导体制冷片卡在散热鳍之间，从而使得半导体制冷片和散热鳍交替设置，使得半导体制冷片和散热鳍的热交换更有效率，同时还兼顾互相限位的优点。

6、同理，半导体制冷片包括冷端和热端，将冷端设置为朝向所述打印物料的一端以对打印物料进行降温，所述热端和散热鳍设置于同侧，且所述散热鳍朝向热端的表面垂直方向，热端产生热量时，散热鳍由于和热端的表面垂直，增大了散热鳍和热端的热交换面积，从而加强了热交换效率，进一步使得冷却排热更为及时。

7、半导体制冷片可以为该3d打印的喷头的至少一面，即可以为多面设置，从而解决降温效果较差，精确度很低，且容易造成打印物料在降温时不同面有较大的温度差，如打印物料被半导体制冷片22接触的一面温度较低，而背离该面的另一面可能降温并不理想，从而影响打印工件的结构强度和表面精度。

8、3d打印鞋垫所需材料3d打印物料种类虽然很多，但大多数都是以高分子聚合物为主要原料，如橡胶、pu、pvc、tpu、eva、tpr、abs的任一种或者多种的聚合物，这些材料在3d打印鞋垫领域中均为针对用户个性化配置，因此在3d打印鞋垫领域材料造价十分昂贵是第一点，因冷却不及时容易造成打印物料失效，给企业带来损失，第二是容易造成3d打印喷头堵塞，影响打印效率；第三则是容易引起上述物件直接崩塌的情况；因此运用上述用于3d打印的喷头，在3d打印鞋垫领域可解决上述的三点问题，因此具有良好的品控以及高效，低成本的优点。

9、该3d打印的喷头可运用至一种3d打印机，为3d打印机在喷头处带来良好的制冷降温效果。

以上仅为本实用新型较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本实用新型的保护范围之内。