一种生物3D打印机的高温喷头制造技术

本实用新型专利技术提供一种生物3D打印机的高温喷头。一种生物3D打印机的高温喷头，其中，包括依次连接形成整体直通式流道的料筒、喉管和针头，所述料筒和喉管的外围沿径向依次套设有料筒导热套和外壳，所述料筒导热套上设有温控组件且所述料筒导热套底部与所述喉管对应的位置设有用于固定和定位所述喉管的“L”型压块。本实用新型专利技术的高温喷头的加热效率高，料筒受热均匀；材料流阻低，挤出力小；无高温导致的密封失效问题；且可避免喉管摩擦松动。

A High Temperature Nozzle for Bio-3D Printer

The utility model provides a high temperature nozzle for a biological 3D printer. A high temperature nozzle for a bio-3D printer consists of a feeding barrel, a throat tube and a needle connected sequentially to form an integral straight-through flow channel. The outer circumference of the feeding barrel and the throat tube is arranged with a heat conducting sleeve and a shell along the radial direction in turn. The heat conducting sleeve of the feeding barrel is provided with a temperature control component and the throat tube is fixed and positioned at the corresponding position of the bottom of the heat conducting sleeve of the feeding barrel The \L\ type pressing block. The high-temperature nozzle of the utility model has high heating efficiency, uniform heating of the barrel, low material flow resistance and small extrusion force, no sealing failure caused by high temperature, and can avoid friction loosening of the throat pipe.

【技术实现步骤摘要】
一种生物3D打印机的高温喷头
本技术涉及3D打印
，更具体地，涉及一种生物3D打印机的高温喷头。
技术介绍
3D打印技术是一种增材制造技术，3D打印机是一种依据特定格式的数字模型利用各种原材料进行三维堆积成型的设备，所使用的材料有高分子线材和粒材、金属粉末、胶状生物材料和粉状无机材料等。根据成型原理不同，打印机的成型方式可分为熔融挤出成型、喷墨成型以及电纺丝成型等。在3D打印时，一般根据不同材料的特性确定打印工艺，对于光敏类材料，打印机在打印成型室或喷头位置会配置紫外固化灯等相应的固化措施。对于温敏性材料，需要控制打印过程中的温度，包括喷头的温度和成型平台的温度甚至是打印室的空气温度。对于需要高温熔融挤出的材料，打印时对喷头的温度控制至关重要，通常的高温喷头因结构限制，一般依靠单一热源进行加热，并通过传热结构传递热量，这样使得加热过程变得缓慢并且不均匀，严重降低了打印效率和材料的性能。3D打印机的喷头是一种为特定材料提供服务的成型工具，对于一些高分子类的材料，需要提供几百摄氏度的温度才能使材料达到熔融状态，有时为了保证打印体的一些力学或者生物兼容性特征，往往需要把几种高温材料混合在一起形成一种均质材料，这种混合形成的均质材料很难加工为线材，因此无法直接使用常见FDM打印机的高温喷头。
技术实现思路
为克服上述现有技术中的缺陷，本技术提供一种生物3D打印机的高温喷头。该高温喷头的加热效率高，料筒受热均匀；材料流阻低，挤出力小；无高温导致的密封失效问题；且可避免喉管摩擦松动。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种生物3D打印机的高温喷头，其中，包括依次连接形成整体直通式流道的料筒、喉管和针头，整体直通式流道可以有效避免异性流道产生的压力阻滞现象，在打印流动性较差的材料时可以有效降低气动挤出力，同时，在清理阶段以及换材料时可以保证剩余材料更有效的去除。所述料筒和喉管的外围沿径向依次套设有料筒导热套和外壳，所述料筒导热套上设有温控组件且所述料筒导热套底部与所述喉管对应的位置设有用于固定和定位所述喉管的“L”型压块，所述料筒导热套上设有温控组件，所述料筒、喉管、针头、料筒导热套和针头导热套均由导热系数良好且耐高温的材料制成。这样，就可以使得料筒、喉管及针头能够抵抗高温，而且可以保证它们温度的均匀性。料筒导热套内壁与料筒的外壁贴合，以确保传热稳定性；料筒导热套的外壁与外壳内壁对应但不贴合，这样就留有一定余量以保证外壳可以平衡高温导致的料筒导热套膨胀，因此，在外壳的两侧预留螺纹孔并通过紧定螺钉的方式定位料筒导热套与外壳。外壳和针头绝热套可以阻隔热量泄露。进一步地，所述料筒导热套底部设有用于容纳所述喉管的缺口，所述缺口的内壁上设有半圆形定位槽，所述喉管上设有与所述半圆形定位槽配合的定位部，所述“L”型压块抵住所述定位部的底面，这样就限制了喉管在竖直方向上的滑动；且“L”型压块通过螺栓与所述料筒导热套固定并压紧所述喉管，这样就限制了喉管剩余的自由度。并且，在日常使用时，喉管利用“L”型压块定位和固定的方式，使得设备在检修和维护时喉管可拆卸更换。进一步的，所述针头的外围设有与所述料筒导热套可拆卸连接的针头导热套，所述针头导热套的外围设有针头绝热套，所述针头导热套前端设有细长中空管，所述细长中空管延伸至针头的末端针尖处。从温控组件产生的热量通过料筒导热套直接传导至料筒中，由于针头直接通过喉管与料筒连接，料筒的一部分热量可以传导至针头，单仅仅依靠这种方式传导热量不足以保证温度一致，还需要连接在料筒导热套底端的针头导热套，针头导热套的细长中空管可以把料筒导热套的热量直接传递至针头的针尖处，有效保证温度的一致性，使得针头的温度可控，从而可有效防止针头堵塞。进一步地，所述料筒导热套底部设有内螺纹，所述针头导热套顶部外壁上设有与所述内螺纹配合的外螺纹，所述针头导热套与所述料筒导热套通过螺纹旋转连接，所述喉管前端的外侧壁为楔形面，所述针头套设在喉管前端的楔形面上。料筒导热套与针头导热套的连接会在竖直方向产生一个预紧力，这个预紧力保证了针头与喉管前端楔形面的严格密封。进一步地，所述温控组件包括设在所述料筒导热套周向侧壁内的加热棒和温度传感器，所述料筒导热套顶部端面上设有向料筒导热套周向侧壁内部延伸的槽孔，所述加热棒和温度传感器分别插设在对应的槽孔中。加热棒直接镶嵌在料筒导热套的方式可以更高效的把热量传递至料筒中。优选地，所述加热棒的数量至少为两个，所述加热棒均匀分布在所述料筒导热套的周向侧壁内，以确保料筒导热套受热更加均匀。所述温度传感器设在相邻两个加热棒正中间位置的料筒导热套周向侧壁内，以确保准确采集料筒导热套的平均温度。所述加热棒和温度传感器的外表面涂覆有导热硅脂，以确保加热棒的热量传导及温度传感器的温度采集更加快速和稳定。进一步地，所述料筒靠下的2/3长度位于所述料筒导热套内，所述外壳的顶端设有接线槽，所述料筒靠上的1/3长度穿过所述接线槽的底部伸入到接线槽中。料筒位于料筒导热套内的部分属于直接受热区，这段区域的料筒起到直接熔融材料的功能，剩余1/3长度的料筒起到了高温缓冲区的作用，避免了温度过高破坏气动连接密封性以及发生烫伤危险。进一步地，所述接线槽底部与所述温控组件对应的位置设有穿线孔，所述温控组件的控制线路穿过所述穿线孔进入到所述接线槽中，所述料筒顶端的周向外侧壁上套设有用于隔离所述料筒和所述温控组件的控制线路的压线盖。压线盖可以避免高温对控制线路的影响。进一步地，所述外壳的顶端设有顶盖，所述顶盖上设有进气孔，进气孔可以为气动管路提供接头，以便料筒内的材料能够通过气动方式挤压出喷头。所述顶盖的一侧设有航空插头，所述航空插头与所述接线槽中的温控组件控制线路电连接，通过连接航空插头可以实现对加热棒以及温度传感器的控制和信号输出。优选地，所述料筒和针头由不锈钢材质制成，所述料筒导热套和针头导热套由铝合金材质制成，所述喉管由黄铜材质制成，所述外壳和针头绝热套由抗高温的peek材质制成。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：本技术在料筒外围设置了料筒导热套，并在料筒导热套的周向侧壁内均匀设置了加热棒，加热效率高，料筒受热均匀。本技术在针头外围设置了针头导热套，针头导热套延伸至针头针尖处，使得针头温度可控，有效保证料筒到针头温度的一致性，防止针头堵塞。本技术的料筒、喉管和针头依次连接形成整体直通式流道，整体直通式流道可以有效避免异性流道产生的压力阻滞现象，在打印流动性较差的材料时可以有效降低气动挤出力，同时，在清理阶段以及换材料时可以保证剩余材料更有效的去除。本技术的喉管采用“L”型压块定位并利用压力固定，避免了摩擦松动，且检修和维护时喉管可拆卸更换；不使用密封圈，避免了因高温导致的密封失效的问题。本技术的料筒和针头可独立更换，方便对料筒加料和清理以及更换不同规格的针头。附图说明图1是本技术生物D打印机的高温喷头的纵向剖面图。图2是本技术生物D打印机的高温喷头中喉管与料筒导热套的连接示意图。图3是本技术生物D打印机的高温喷头中料筒到针头的热传导示意图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物3D打印机的高温喷头，其特征在于，包括依次连接形成整体直通式流道的料筒（1）、喉管（2）和针头（3），所述料筒（1）和喉管（2）的外围沿径向依次套设有料筒导热套（4）和外壳（6），所述料筒导热套（4）上设有温控组件，且所述料筒导热套（4）底部与所述喉管（2）对应的位置设有用于固定和定位所述喉管（2）的“L”型压块（8）。

【技术特征摘要】
1.一种生物3D打印机的高温喷头，其特征在于，包括依次连接形成整体直通式流道的料筒（1）、喉管（2）和针头（3），所述料筒（1）和喉管（2）的外围沿径向依次套设有料筒导热套（4）和外壳（6），所述料筒导热套（4）上设有温控组件，且所述料筒导热套（4）底部与所述喉管（2）对应的位置设有用于固定和定位所述喉管（2）的“L”型压块（8）。2.根据权利要求1所述的生物3D打印机的高温喷头，其特征在于，所述料筒导热套（4）底部设有用于容纳所述喉管（2）的缺口，所述缺口的内壁上设有半圆形定位槽，所述喉管（2）上设有与所述半圆形定位槽配合的定位部（21），所述“L”型压块（8）抵住所述定位部（21）的底面，且“L”型压块（8）通过螺栓与所述料筒导热套（4）固定并压紧所述喉管（2）。3.根据权利要求1所述的生物3D打印机的高温喷头，其特征在于，所述针头（3）的外围设有与所述料筒导热套（4）可拆卸连接的针头导热套（5），所述针头导热套（5）的外围设有针头绝热套（7）；所述针头导热套（5）前端设有细长中空管，所述细长中空管延伸至针头（3）的末端针尖处。4.根据权利要求3所述的生物3D打印机的高温喷头，其特征在于，所述料筒导热套（4）底部设有内螺纹，所述针头导热套（5）顶部外壁上设有与所述内螺纹配合的外螺纹，所述针头导热套（5）与所述料筒导热套（4）通过螺纹旋转连接，所述喉管（2）前端的外侧壁为楔形面，所述针头（3）套设在喉管（2）前端的楔形面上。5.根据权利要求1所述的生物3D打印机的高温喷头，其特征在于，所述温控组件包括设在所述料筒导热套（4）周向侧壁内的加热棒（9）和温度传感器（10），所述料筒导热套（4）顶部端面上...

【专利技术属性】
技术研发人员：张传杰，邓坤学，袁玉宇，唐学文，肖芳煌，钟怀秋，陈瑞，
申请(专利权)人：广州迈普再生医学科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44