主动制冷的3d打印装置的制造方法
【专利摘要】本发明提出一种主动制冷的3D打印装置，包括：壳体，壳体内设有风道，壳体上部设有进风口和散热口，壳体底部设有出风口和冷凝水收集仓；送风装置，其安装在进风口处，与风道相连通；散热装置，其安装在散热口处，包括由内向外依次设置的传冷片、制冷芯片、散热片及排风装置；控制装置，其包括安装在出风口处的温度传感器和主控板，主控板与温度传感器和制冷芯片控制连接。本发明实现了制冷芯片主动降温，温度可实现PID调控，而且自带冷凝水收集仓，是一种效率高，成本低，精度高的具有主动冷却功能的3D打印装置。
【专利说明】
主动制冷的3D打印装置
技术领域
[0001]本发明涉及3D打印机的散热技术领域，具体涉及一种主动制冷的3D打印装置。
【背景技术】
[0002]FDM 3D打印机的基本原理就是将耗材通过打印头加热后挤出，按计算机程序指令进行层层堆积。而被加热挤出后的耗材需要快速有效的冷却，这样才能更好的保障打印质量，因此打印件的制冷，严重影响FMD打印机的打印质量。目前的3D打印机，在增材制造时，加热热熔材料或激光烧结材料后，一般不对材料加装冷却装置，或简单对打印件的制冷均采用直接风冷模式，即采用风扇直接对打印件进行散热。这种方式，一是散热效率低下；二是受环境温度影响大，效果不稳定;三是温度无法控制，无法更好的适应不同特性的打印材料，影响打印质量；四是由于3D打印机箱体内本身热量比较高，尤其是FDM增材方式机型，导致打印的目标物品要在较长时间内冷却，使目标物品在未完全冷却之前，很容易因高温材料的流体特性产生变形和尺寸偏差，而导致目标物品的达不到设定的精准尺寸。
[0003]有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此本发明提供了一种主动制冷的3D打印装置，为打印件散热，同时通过PID对冷却气体温度进行精准控制，从而实现对不同收缩特性的耗材以不同温度的适应。藉此提高打印质量和速度。
[0006]其具体技术方案如下:一种主动制冷的3D打印装置，包括:壳体，所述壳体内设有风道，所述壳体上部设有进风口和散热口，所述壳体底部设有出风口和冷凝水收集仓，所述出风口与打印机的打印喷嘴留有安装距离;送风装置，其安装在所述进风口处，所述送风装置与所述风道相连通;散热装置，其安装在所述散热口处，所述散热装置包括由内向外依次设置的传冷片、制冷芯片、散热片及排风装置;控制装置，其包括安装在所述出风口处的温度传感器和主控板，所述主控板与所述温度传感器和所述制冷芯片控制连接。
[0007]根据本发明的一个示例，所述风道包括进风区、制冷区、散热区、出风区及冷凝水收集区，所述进风区的通道与所述制冷区的通道呈一角度，所述进风区的通道与所述出风区的通道垂直。
[0008]根据本发明的一个示例，所述进风区的通道与所述制冷区的通道所呈角度为45°。
[0009]根据本发明的一个示例，所述制冷芯片与所述散热片之间设置有隔热层。
[0010]根据本发明的一个示例，所述传冷片和散热片的材质均为铝。
[0011]根据本发明的一个示例，所述制冷芯片为半导体制冷芯片。
[0012]根据本发明的一个示例，所述冷凝水收集仓内有设置有吸水材料。
[0013]根据本发明的一个示例，所述送风装置及排风装置为风扇。
[0014]根据本发明的一个示例，所述壳体的侧壁上设置有多个引流槽，所述引流槽的底端通向所述冷凝水收集仓。
[0015]根据本发明提供的主动制冷的3D打印装置，壳体内设有风道，壳体上部设有进风口和散热口，壳体的底部设有出风口和冷凝水收集仓，当打印机内部打印件发热时，温度传感器将温度信息传输至主控板中，主控板将驱动制冷芯片进行制冷，进风口处的进风装置带动热空气在风道内流动，并经过制冷芯片制冷、散热装置散热，并且将冷凝后的水通过冷凝水收集仓进行收集，本发明实现了制冷芯片主动降温，温度可实现PID调控，而且自带冷凝水收集仓，是一种效率高，成本低，精度高的具有主动冷却功能的3D打印装置。
[0016]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例的主动制冷的3D打印装置的打印头结构示意图(一)；
[0018]图2为本发明实施例的主动制冷的3D打印装置的打印头的爆炸图；
[0019]图3为本发明实施例的主动制冷的3D打印装置的打印头结构示意图(二)；
[0020]图4为本实施例的主动制冷的3D打印装置的结构示意图；
[0021 ]图5为本实施例的主动制冷的3D打印装置的PID温度控制示意图；
[0022]图6为本实施例的主动制冷的3D打印装置的风道内部区域的示意图。
[0023]图中:100、壳体；110、进风口；120、散热口；130、出风口；140、冷凝水收集仓;200、送风装置;300、散热装置;310、传冷片；320、制冷芯片；330、散热片；340、排风装置;350、隔热层;400、进风区；500、制冷区；600、散热区；700、出风区；800、冷凝水收集区；900、打印喷嘴。
【具体实施方式】
[0024]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0025]结合附图1-6所示，本发明公开了一种主动制冷的3D打印装置，如图1和2所示，打印装置的打印头包括壳体100，壳体内设有风道，壳体100的上部设有进风口 110和散热口120，壳体100的底部设有出风口 130和冷凝水收集仓140。优选的，如图4所示，出风口 130与打印机的打印喷嘴900留有安装距离，避免冷空气直接吹到打印头而带来的不利影响。主动制冷的3D打印装置还包括送风装置200，其安装在进风口 110处，送风装置200与风道相连通。主动制冷的3D打印装置还包括散热装置300，其安装在散热口 120处，散热装置300包括由内向外依次设置的传冷片310、制冷芯片320、散热片330及排风装置340。为了实现本发明3D打印装置的主动制冷功能，本发明主动制冷的3D打印装置还包括控制装置(未示出)，其包括安装在出风口处的温度传感器和主控板，主控板与温度传感器和制冷芯片控制连接。
[0026]具体的在，本实施例中，送风装置200及排风装置340为风扇，当然，其他具有该功能的装置也可以作为本发明的送风装置200和排风装置340。
[0027]具体的，在本实施例中，制冷芯片320为半导体制冷芯片，该半导体制冷芯片具有一冷端和一热端，其利用半导体材料的Pel tier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。它是一种产生负热阻的制冷技术，其特点是无运动部件，可靠性比较高。
[0028]具体的，在本实施例中，如图3所示，风道包括进风区400、制冷区500、散热区600、出风区700及冷凝水收集区，优选的，进风区400的通道与制冷区500的通道呈一角度，进风区的通道与出风区的通道垂直，更有选的，进风区的通道与制冷区的通道所呈角度为45°。
【申请人】在实验过程中发现，当进风区400的通道与制冷区500的通道呈一角度时，热空气流动时会在进风区400与制冷区500的拐角处停留一小段时间，这样更有利于半导体制冷芯片对空气进行制冷处理，
【申请人】通过大量的实验证明，当进风区的通道与制冷区的通道所呈角度为45°时，制冷效果最佳。
[0029]具体的，如图4所示，在本实施例中，为了保证制冷芯片与散热片之间的无缝连接和保温效果，本实施例的制冷芯片320与散热片330之间设置有隔热层350，隔热层350的材质为隔热棉。
[0030]具体的，在本实施例中，传冷片310和散热片330的材质可以为铝或者铝合金，铝最为其材质不仅成本较低、易于实现，而且热传递效果较好。
[0031 ]具体的，在本实施例中，如图5所示，本装置在风道底部设有一个冷凝水收集仓140，以解决制冷带来的结露问题。优选的，为了配合冷凝水收集仓140的工作，可以在壳体100的内侧壁上设置有多个引流槽，引流槽的底部直接通向冷凝水收集仓140，方便冷凝水迅速落下。更优选的，在冷凝水收集仓140内有设置有吸水材料，冷凝水收集仓内有置有吸水材料(如:干燥剂，高吸水海绵等)因风道风路先垂直向下，然后横向再送出。所以由于冷凝水由于自身重量，会下沉并被吸水材料吸收，保证送出冷风的干燥。
[0032]本装置基本原理为:高速送风风扇将气流送入风道，风道内有铝制传冷片。传冷片的作用是将制冷芯片(TEC1系列，在26度左右室温，可在短时间内将芯片表面温度降至零下)的温度传导至风道内。风道内通过传冷片的空气，被降温后由出圆形螺旋出风口均匀送至打印头周边(打印头被安放在出风口中央，冷风不会直吹打印头)，为打印件提供迅速降温。同时，出风口内有NTC100玻封热敏电阻作为温度传感器，将温度信息回传主控板，以便于主控板对制冷芯片进行PID温度控制，从而达到较为精准的温度输出。PID控制如图6所不O
[0033]综上所述，根据本发明提供的主动制冷的3D打印装置，壳体内设有风道，壳体上部设有进风口和散热口，壳体的底部设有出风口和冷凝水收集仓，当打印机内部打印件发热时，温度传感器将温度信息传输至主控板中，主控板将驱动制冷芯片进行制冷，进风口处的进风装置带动热空气在风道内流动，并经过制冷芯片制冷、散热装置散热，并且将冷凝后的水通过冷凝水收集仓进行收集，本发明实现了制冷芯片主动降温，温度可实现PID调控，而且自带冷凝水收集仓，是一种效率高，成本低，精度高的具有主动冷却功能的3D打印装置。
[0034]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0035]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0036]在本发明中，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;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。
[0037]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0038]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种主动制冷的3D打印装置，其特征在于，包括: 3D打印装置的壳体和位于壳体内的温度控制装置。2.根据权利要求1所述的一种主动制冷的3D打印装置，其特征在于: 所述壳体内设有风道，所述风道包括进风区、制冷区、散热区、出风区及冷凝水收集区，所述进风区的通道与所述制冷区的通道呈45°角，所述进风区的通道与所述出风区的通道垂直;所述壳体上部设有进风口和散热口，所述壳体底部设有出风口和冷凝水收集仓，所述出风口与打印机的打印喷嘴留有安装距离，所述冷凝水收集仓内有设置有吸水材料； 进风口处还安装有送风装置，所述送风装置与所述风道相连通； 散热口处还安装有散热装置，所述散热装置包括由内向外依次设置的传冷片、制冷芯片、散热片及排风装置，所述制冷芯片与所述散热片之间设置有隔热层； 所述温度控制装置包括安装在所述出风口处的温度传感器和主控板，所述主控板与所述温度传感器和所述制冷芯片控制连接。3.根据权利要求2所述的主动制冷的3D打印装置，其特征在于，所述传冷片和散热片的材质均为铝。4.根据权利要求2所述的主动制冷的3D打印装置，其特征在于，所述制冷芯片为半导体制冷芯片。5.根据权利要求2所述的主动制冷的3D打印装置，其特征在于，所述送风装置及排风装置为风扇。6.根据权利要求2所述的主动制冷的3D打印装置，其特征在于，所述隔热层的材质为隔热棉。7.根据权利要求2所述的主动制冷的3D打印装置，其特征在于，所述壳体的侧壁上设置有多个引流槽，所述引流槽的底端通向所述冷凝水收集仓。
【文档编号】B29C67/00GK106042384SQ201610532996
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】詹剑晖
【申请人】詹剑晖