3D打印机打印头组件制造技术

一种3D打印机打印头组件，包括：打印导管，所述打印导管用于将打印原料传送至喷嘴；喷嘴，所述喷嘴具有预定尺寸的开口，所述喷嘴连接于所述打印导管的下端，用于将打印原料从开口喷出；加热模块，所述加热模块设置于喷嘴外围表面，用于熔融打印原料；压电换能器，所述压电换能器嵌套于打印导管的上端，所述压电换能器可控地使打印导管的下端往复高频微幅振动。本申请的3D打印机打印头组件有利于缩小喷嘴开口直径。

3D printer head assembly

A 3D printer head assembly, including: print the catheter, catheter used for printing will print materials delivered to the nozzle; the nozzle, the nozzle opening with a predetermined size, the lower end of the nozzle is connected to the conduit for print, print material is jetted from an opening; the heating module, the heating module set in the periphery of the nozzle surface, used to melt the print material; the upper end of the piezoelectric transducer, piezoelectric transducer embedded in the print conduit, the lower end of the piezoelectric transducer controlled high frequency reciprocating printing catheter micro vibration. The 3D printer head assembly for this application is advantageous in reducing the nozzle opening diameter.

【技术实现步骤摘要】
3D打印机打印头组件
本技术涉及3D打印领域，尤其涉及一种3D打印机打印头组件。
技术介绍
打印头组件是3D打印机的重要机械机构之一，打印头组件作为3D打印机打印熔丝的机构，其作用是把3D打印机丝料熔化并且通过喷嘴吐丝粘接在打印床上。从喷嘴挤出的熔丝直径与喷嘴孔直径相当，熔丝的直径越小则打印精度越高。现有的熔融式3D打印机打印头主要通过施加压力的方式从喷嘴挤出熔丝，喷嘴孔直径一般不小于0.1mm。打印头的喷嘴很难进一步缩小喷嘴直径。导致熔融式3D打印机的精度较差。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种打印进度高的3D打印机打印头组件。为了解决上述问题，本技术提供了一种3D打印机打印头组件，包括：打印导管，所述打印导管用于将打印原料传送至喷嘴；喷嘴，所述喷嘴具有预定尺寸的开口，所述喷嘴连接于所述打印导管的下端，用于将打印原料从开口喷出；加热模块，所述加热模块设置于喷嘴外围表面，用于熔融打印原料；压电换能器，所述压电换能器嵌套于打印导管的上端，所述压电换能器可控地使打印导管的下端往复高频微幅振动。可选的，所述压电换能器包括若干第一压电陶瓷圆环和若干第一金属片垫圈，其中第一压电陶瓷圆环和第一金属片垫圈依次交叠堆叠且嵌套于打印导管的上端。可选的，所述第一压电陶瓷圆环的上下表面覆盖有金属电极，所述第一压电陶瓷圆环的极化方向为沿所述第一压电陶瓷圆环的轴向，当在第一压电陶瓷圆环的上下表面电极施加电压差时，第一压电陶瓷圆环产生沿轴向应变。可选的，所述第一压电陶瓷圆环包括第一轴向压电陶瓷圆环和第二轴向压电陶瓷圆环，其中，第一轴向压电陶瓷圆环和第二轴向压电陶瓷圆环的极化方向相反。可选的，所述压电换能器包括若干第二压电陶瓷圆环和若干第二金属片垫圈，其中第二压电陶瓷圆环和第二金属片垫圈依次交叠堆叠且嵌套于打印导管的上端部。可选的，所述第二压电陶瓷圆环的上下表面具有金属电极，其中一个表面完整覆盖电极，另一表面的电极为两个分割开的左右分布的半圆环形，所述第二压电陶瓷圆环的极化方向为沿喷嘴的陶瓷环的轴向，其中左半圆环和右半圆环的极化方向相反，当在第二压电陶瓷圆环的上下表面电极施加电压差时，第二压电陶瓷圆环的左半圆环和右半圆环同时沿陶瓷环轴向发生相位相差180°的应变。可选的，所述第二压电陶瓷圆环包括第一摆动压电陶瓷圆环和第二摆动压电陶瓷圆环，其中，第一摆动压电陶瓷圆环和第二摆动压电陶瓷圆环的极化方向相反且对称布置。可选的，所述金属片垫圈的厚度为0.05mm-0.2mm。可选的，还包括：设置于所述压电换能器和加热模块之间的散热模块。本申请的优点：本申请的3D打印机打印头组件能够的高频微幅振动，以减小熔融高分子/熔丝通过喷嘴时的阻力，降低所需施加的压力，有利于缩小喷嘴开口直径。附图说明图1为本申请一实施例的打印头组件的示意图；图2为本申请一实施例的压电换能器的结构示意图；图3为本申请一实施例的第一压电陶瓷圆环的示意图；图4为本申请另一实施例的压电换能器的结构示意图；图5为具有第一压电陶瓷圆环的压电换能器在打印头组件1工作时的状态示意图；图6为本申请另一实施例的压电换能器的结构示意图；图7为本申请一实施例的第二压电陶瓷圆环的示意图；图8为本申请另一实施例的压电换能器的结构示意图；图9为具有第二压电陶瓷圆环的压电换能器在打印头组件1工作时的状态示意图。具体实施方式通过施加压力的方式从喷嘴挤出熔丝的熔融式3D打印机打印头的喷嘴的直径较难缩小，这是由于喷嘴的直径越小，需要较大的压力才能从更小的喷嘴孔才能挤出熔丝，当喷嘴直径小于0.1mm后，所需的压力已经超出现有的常规能够提供的压力范围，因此，现有的熔融式3D打印机打印头的喷嘴通常都大于0.1mm，从而导致3D打印机的精度较差。本申请的技术人通过仔细的研究，提供一种3D打印机打印头组件，包括：打印导管，所述打印导管用于将打印原料传送至喷嘴；喷嘴，所述喷嘴具有预定尺寸的开口，所述喷嘴连接于所述打印导管的下端，用于将打印原料从开口喷出；加热模块，所述加热模块设置于喷嘴外围表面，用于熔融打印原料；压电换能器，所述压电换能器嵌套于打印导管的上端，所述压电换能器可控地使打印导管的下端往复高频微幅振动。从而能够使得熔丝在较小的压力下通过较小直径的喷嘴，例如，通过小于0.1mm的喷嘴。从而提高3D打印机的精度。下面结合一具体实施例，详细描述本申请一实施例的打印头组件，请参考图1，图1示出一实施例的打印头组件1，包括：打印导管2，所述打印导管2为中空管，在一些实施例中，所述打印导管2可以为金属管，例如铜管、铝管或合金管等。所述打印导管2的一端用于连接3D打印机的原料供给装置，所述打印导管2的另一端连接喷嘴3，从而将打印原料传送至喷嘴3。在一些实施例中，还可以在所述打印导管2的一端设置挤压装置，从而为打印导管2中的打印原料提供挤压力，以将打印原料挤压至喷嘴3。在一些实施例中，打印原料为塑料丝或高分子材料。需要说明的是，由于本申请通过设置使打印导管的下端往复高频微幅振动的压电换能器，使得所述挤压装置无需提供过高的压力，从而提高了设备的制造窗口。在一些实施例中，所述打印头组件1包括喷嘴3，所述喷嘴3连接于所述打印导管2的下端，用以将打印原料从开口喷出，所述打印原料为熔融的塑料或者高分子材料。在一些实施例中，所述喷嘴3的直径为小于0.1mm。在另一些实施例中，所述喷嘴的直径为小于0.08mm。在另一些实施例中，所述喷嘴3的直径为小于0.05mm。需要说明的是，在常规的3D打印组件中，如果喷嘴3的直径小于0.1mm，则需要非常大的挤压力，从而导致小于0.1mm喷嘴的3D打印头组件没有实际应用价值。但是，本申请的打印头组件1使得打印导管的下端往复高频微幅振动，从而降低熔丝通过较小直径的喷嘴时所需施加的压力。在一些实施例中，所述打印头组件1包括加热模块4，所述加热模块4设置于喷嘴3外围表面，用于熔融打印原料。所述加热模块4可以是电阻丝加热装置、或者红外加热装置，或者激光加热装置。在一些实施例中，所述打印头组件1包括压电换能器5，所述压电换能器5可控地使打印导管的下端往复振动。从而能够使得熔丝在较小的压力下通过较小直径的喷嘴，例如，通过小于0.1mm的喷嘴。从而提高3D打印机的精度。在一些实施例中，通过螺栓7依次将所述打印导管2、压电换能器5、金属环垫圈6固定在一起，需要说明的是，打印导管2的上部设置有螺纹，压电换能器5和金属环垫圈6依次配置在打印导管2的上部，并且通过螺栓7固定，其中，金属环垫圈6用于保护压电换能器5，以避免在螺栓7固定的时候，压电换能器5相对螺栓7旋转而损伤压电换能器5的表面电极。在一些实施例中，请参考图2，所述压电换能器5包括若干第一压电陶瓷圆环20和若干第一金属片垫圈21，例如，可以是一个、两个或更多个第一压电陶瓷圆环20以及与其对应数量的第一金属片垫圈21，其中第一压电陶瓷圆环20和第一金属片垫圈21依次交叠堆叠且嵌套于打印导管的外围表面。所述第一金属片垫圈21用于对第一压电陶瓷圆环20施加激励电压，在一些实施例中，所述第一金属片垫圈21的厚度为0.05mm-0.2mm。在一些实施例中，请参考图3，所述第一压电陶瓷圆环20的上下表面(图中上表面示意为A面，下表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印机打印头组件，其特征在于，包括：打印导管，所述打印导管用于将打印原料传送至喷嘴；喷嘴，所述喷嘴具有预定尺寸的开口，所述喷嘴连接于所述打印导管的下端，用于将打印原料从开口喷出；加热模块，所述加热模块设置于喷嘴外围表面，用于熔融打印原料；压电换能器，所述压电换能器嵌套于打印导管的上端，所述压电换能器可控地使打印导管的下端往复高频微幅振动。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印机打印头组件，其特征在于，包括：打印导管，所述打印导管用于将打印原料传送至喷嘴；喷嘴，所述喷嘴具有预定尺寸的开口，所述喷嘴连接于所述打印导管的下端，用于将打印原料从开口喷出；加热模块，所述加热模块设置于喷嘴外围表面，用于熔融打印原料；压电换能器，所述压电换能器嵌套于打印导管的上端，所述压电换能器可控地使打印导管的下端往复高频微幅振动。2.如权利要求1所述的3D打印机打印头组件，其特征在于，所述压电换能器包括若干第一压电陶瓷圆环和若干第一金属片垫圈，其中第一压电陶瓷圆环和第一金属片垫圈依次交叠堆叠且嵌套于打印导管的上端。3.如权利要求2所述的3D打印机打印头组件，其特征在于，所述第一压电陶瓷圆环的上下表面覆盖有金属电极，所述第一压电陶瓷圆环的极化方向为沿所述第一压电陶瓷圆环的轴向，当在第一压电陶瓷圆环的上下表面电极施加电压差时，第一压电陶瓷圆环产生沿轴向应变。4.如权利要求2所述的3D打印机打印头组件，其特征在于，所述第一压电陶瓷圆环包括第一轴向压电陶瓷圆环和第二轴向压电陶瓷圆环，其中，第一轴向压电陶瓷圆环和第二轴向压电陶瓷圆环的极化方向相反。5.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢晓红，王皆宸，孙兆辉，
申请(专利权)人：南京航空航天大学金城学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32