一种高温3D打印机用打印头制造技术

本实用新型专利技术提供了一种高温3D打印机用打印头，具体地，所述打印头包括：锁紧螺母(1)，金属喉管(5)，散热翅片(6)，喷嘴(10)，储热装置(7)，聚四氟乙烯管(3)，导料管(4)，弹簧片(2)。所述打印头具有使用温度高、不容易堵喷头、安装维修方便等优点，能满足绝大部分高强度耐高温的高性能工程塑料及低温金属材料的打印。

Printing head for high temperature 3D printer

The utility model provides a high temperature 3D printer for printing head, in particular, the print head includes a locking nut (1), metal pipes (5), fin (6), (10) nozzle, heat storage device (7), polytetrafluoroethylene tube (3), the material guide pipe (4), spring (2). The printing head has the advantages of high use temperature, not easy to plug the nozzle, convenient installation and maintenance, etc., and can satisfy most of the high strength and high temperature resistant high performance engineering plastics and the printing of the low temperature metal materials.

【技术实现步骤摘要】
一种高温3D打印机用打印头
本技术涉及新型装备制造领域，具体地，涉及一种高温3D打印机用打印头。
技术介绍
增材制造技术(也称“3D打印”)是基于计算机三维CAD模型，采用逐层堆积的方式直接制造三维物理实体的方法。增材制造技术可以在一台设备上快速精密地制造出任意复杂形状和结构的零部件，从而实现“自由制造”。与传统加工技术相比，增材制造可降低加工成本20％-40％以上，缩短产品研发周期约80％。近20年来，增材制造技术得到了快速发展，形成了多种成型技术和装备。这些技术面向航空航天、武器装备、汽车、模具以及生物医疗等高端制造领域，直接制造三维复杂结构，解决传统制造工艺难以甚至无法加工的制造难题。增材制造作为一项前瞻性、战略性技术，其工程应用性很强，领域跨度大，对未来制造业，尤其是高端制造的发展十分重要。其中熔融沉积快速原型制造(FDM)是一种将各种热熔性的丝状/粉体材料加热熔化挤出成型技术，它具有设备简单、工艺干净、运行成本低且不产生垃圾，可以快速构建中空零件等优点。相比于针对军工的选择性激光融化设备(SLM)，FDM打印机价格低廉，易于推广并尽快应用于工艺品、模具、汽车零部件直接制造等民用工业。但现有的FDM成型设备受固件及控制组件的限制，导致目前可用于FDM打印的主要是ABS和PLA两种材料。且在高温FDM打印过程中，容易出现断丝或者堵喷头等现象，致使打印无法正常进行。随着技术的的进步及3d打印技术应用领域的拓展，尼龙、PEEK和聚酰亚胺等高强度耐高温的高性能工程塑料的打印必然是一种趋势。因此，一种能满足绝大部分高强度耐高温的高性能工程塑料及低温金属材料的打印设备的研发迫在眉睫。综上所述，本领域尚缺乏适合高强度、耐高温的高性能工程塑料及低温金属材料的打印设备。
技术实现思路
本技术是提供一种高温3D打印机用打印头，与现有打印头相比，本技术所设计的打印头具有使用温度高(最高可达500℃)、不容易堵喷头、安装维修方便等优点，能满足绝大部分高强度耐高温的高性能工程塑料及低温金属材料的打印。本技术的第一方面，提供了一种高温3D打印机用打印头，所述打印头包括：锁紧螺母(1)，所述的锁紧螺母具有一内腔，且所述内腔具有第一螺纹结构；金属喉管(5)，所述金属喉管的外壁具有一第二螺纹结构，从而螺纹连接于所述的锁紧螺母下方，且所述的金属喉管具有一延伸部，所述的延伸部伸出所述锁紧螺母的内腔；散热翅片(6)，所述的散热翅片位于所述的金属喉管延伸部外侧；喷嘴(10)，所述的喷嘴位于所述的金属喉管下方，并与所述的金属喉管连接；储热装置(7)，所述的储热装置位于所述的散热翅片下方，且与金属喉管延伸部以及喷嘴的上部接触；聚四氟乙烯管(3)，所述的聚四氟乙烯管位于所述的锁紧螺母内腔中，且位于所述的金属喉管内；导料管(4)，所述的导料管位于所述的聚四氟乙烯管内，且可以在所述的聚四氟乙烯管、锁紧螺母、金属喉管内上下移动；弹簧片(2)，所述的弹簧片位于所述的锁紧螺母内腔和金属喉管构成的空腔内部，且连接所述的锁紧螺母和所述的聚四氟乙烯管。在另一优选例中，所述储热装置包括储热块，且所述的储热块上设置有加热装置(8)。在另一优选例中，所述的加热装置为加热棒。在另一优选例中，所述的储热块为一环状结构。在另一优选例中，所述储热块上还设置有温度传感装置(9)。在另一优选例中，所述的温度传感装置为温度探头。在另一优选例中，所述锁紧螺母顶部有一螺母孔，且所述导料管可以穿出所述螺母孔。在另一优选例中，所述聚四氟乙烯层为包裹所述导料管的管装结构。在另一优选例中，所述的导料管与所述的聚四氟乙烯管贴合。在另一优选例中，所述弹簧片上部固定在锁紧螺母的顶部。在另一优选例中，所述的弹簧片具有一压紧状态和一还原状态；且在所述的压紧状态下，所述的弹簧片下压并使所述的导料管移动至喷嘴处。在另一优选例中，所述散热翅片位于所述锁紧螺母和储热装置之间的喉管外壁上，所述散热翅片外部有多个扇叶状的散热片，且所述散热翅片不接触所述锁紧螺母和储热装置。在另一优选例中，所述导料管为石英管。在另一优选例中，所述石英管为管状结构。本技术的第二方面，提供了一种3D打印方法，所述方法包括：提供本技术第一方面所述的打印头，并连接于打印机本体；旋紧锁紧螺母，使所述的锁紧螺母位于第一位置，从而压紧固定所述的导料管，使打印材料进入所述的导料管中；启动所述的储热装置，从而对所述的打印材料进行加热或保温；启动所述的喷嘴，使所述的打印材料从所述的喷嘴中流出，从而进行打印。应理解，在本技术范围内，本技术的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。附图说明图1为本技术高温3D打印机用打印头结构示意图；其中，1是锁紧螺母，2是弹簧片，3是聚四氟乙烯管，4是石英管，5是金属喉管，6是散热翅片，7是储热装置，8是加热装置，9是温度传感装置，10是喷嘴。具体实施方式本专利技术人经过长期而深入的研究，发现现有的FDM成型设备受固件及控制组件的限制，基板温度最高只能达到120℃，挤出头温度最高达280℃。高温FDM打印过程中，由于打印头温度逐步向上传导，会发生打印一段事件后打印耗材软化距离增加，造成步进电机力传导效率下降，输送阻力增加，容易出现断丝或者堵喷头等现象，致使打印无法正常进行。这些限制导致目前可用于FDM打印的主要是ABS和PLA两种材料。本技术所述的3D打印头，采用石英玻璃管作为耗材导料管，使得打印头使用温度高(最高可达500℃)、不容易堵喷头、安装维修等较为方便，能满足绝大部分高强度耐高温的高性能工程塑料及低温金属材料的打印，从而完成了本技术。本技术的主要优点包括：本技术所述的一种高温3D打印机用打印头，采用石英玻璃管作为耗材导料管，不容易堵喷头、安装维修等较为方便，能满足绝大部分高强度耐高温的高性能工程塑料及低温金属材料的打印的优点：石英玻璃管内壁较光滑，与一般塑料材料的浸润性较差，输运过程中与打印材料的摩擦阻力较小，可提高步进电机力传导效率；石英玻璃管热导率低，抗冷热冲击性能好，容易形成较大的温度梯度，可以使耗材熔化区和非熔化区界限分明。可以减小软化区的长度，降低打印材料的输送阻力，可进一步提高步进电机力传导效率；石英玻璃热膨胀系数较小，具有使用温度高，最高可达500℃，不会出现因为高温导致导料管收缩变形导致输送阻力变大甚至堵住喷头的情况。以下结合附图，进一步说明本技术。需理解，以下的描述仅为本技术的最优选实施方式，而不应当被认为是对于本技术保护范围的限制。在充分理解本技术的基础上，本领域技术人员可以对本技术的技术方案作出非本质的改动，这样的改动应当被视为包括于本技术的保护范围之中的。如附图1所示，本技术提供了一种高温3D打印机用打印头，所述打印头包括：锁紧螺母1，金属喉管5，散热翅片6，喷嘴10，储热装置7，聚四氟乙烯管3，导料管4，弹簧片2。锁紧螺母1和金属喉管5均为中空结构，在锁紧螺母的内部空腔的下部和金属喉管外壁的上部均有螺纹结构，从而使锁紧螺母1和金属喉管5可以通过互相咬合的螺纹相连接，且锁紧螺母1可以通过旋转上下移动。金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温3D打印机用打印头，其特征在于，所述打印头包括：锁紧螺母(1)，所述的锁紧螺母具有一内腔，且所述内腔具有第一螺纹结构；金属喉管(5)，所述金属喉管的外壁具有一第二螺纹结构，从而螺纹连接于所述的锁紧螺母下方，且所述的金属喉管具有一延伸部，所述的延伸部伸出所述锁紧螺母的内腔；散热翅片(6)，所述的散热翅片位于所述的金属喉管延伸部外侧；喷嘴(10)，所述的喷嘴位于所述的金属喉管下方，并与所述的金属喉管连接；储热装置(7)，所述的储热装置位于所述的散热翅片下方，且与金属喉管延伸部以及喷嘴的上部接触；聚四氟乙烯管(3)，所述的聚四氟乙烯管位于所述的锁紧螺母内腔中，且位于所述的金属喉管内；导料管(4)，所述的导料管位于所述的聚四氟乙烯管内，且可以在所述的聚四氟乙烯管、锁紧螺母、金属喉管内上下移动；弹簧片(2)，所述的弹簧片位于所述的锁紧螺母内腔和金属喉管构成的空腔内部，且连接所述的锁紧螺母和所述的聚四氟乙烯管。

【技术特征摘要】
1.一种高温3D打印机用打印头，其特征在于，所述打印头包括：锁紧螺母(1)，所述的锁紧螺母具有一内腔，且所述内腔具有第一螺纹结构；金属喉管(5)，所述金属喉管的外壁具有一第二螺纹结构，从而螺纹连接于所述的锁紧螺母下方，且所述的金属喉管具有一延伸部，所述的延伸部伸出所述锁紧螺母的内腔；散热翅片(6)，所述的散热翅片位于所述的金属喉管延伸部外侧；喷嘴(10)，所述的喷嘴位于所述的金属喉管下方，并与所述的金属喉管连接；储热装置(7)，所述的储热装置位于所述的散热翅片下方，且与金属喉管延伸部以及喷嘴的上部接触；聚四氟乙烯管(3)，所述的聚四氟乙烯管位于所述的锁紧螺母内腔中，且位于所述的金属喉管内；导料管(4)，所述的导料管位于所述的聚四氟乙烯管内，且可以在所述的聚四氟乙烯管、锁紧螺母、金属喉管内上下移动；弹簧片(2)，所述的弹簧片位于所述的锁紧螺母内腔和金属喉管构成的空腔内部，且连接所述的锁紧螺母和所述的聚四氟乙烯管。2.如权利要求1所述的打印头，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志祥，廖广鑫，刘丰华，孙爱华，程昱川，许高杰，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：新型
国别省市：浙江,33