本发明专利技术涉及一种熔融挤出增材制造喷头和增材制造设备。该熔融挤出增材制造喷头，包括打印模块，打印模块的入口用于与供料装置的出口连通，打印模块上设有制冷部和面向打印台的冷却面，制冷部用于降低冷却面的温度，冷却面上设有供熔融材料挤出的第一开口。在打印模块沿预设打印路径移动过程中，冷却面能够与刚从第一开口流出的熔融材料表面接触，对熔融材料进行接触换热冷却，使得熔融材料冷却定型形成打印层片，从而加速熔融材料的冷却过程，防止熔融材料的形状发生坍塌。同时，冷却面还能对打印层片的上表面进行挤压，提高打印层片表面的平整度，保证打印层片厚度的均匀性，实现对打印层片的厚度精准控制。打印层片的厚度精准控制。打印层片的厚度精准控制。
【技术实现步骤摘要】
熔融挤出增材制造喷头和增材制造设备
[0001]本专利技术涉及三维打印
，特别是涉及熔融挤出增材制造喷头和增材制造设备。
技术介绍
[0002]增材制造(即3D打印)，是一种基于离散堆积原理的先进制造技术。具体表现为先将三维产品模型沿Z向切层，通过3D打印设备将不同初始形态(如液态、粉末态、固态等)的材料固化为特定形状的层片，再将这些层片“自下而上”堆叠形成三维产品，融合了三维模型设计、材料加工成形、机械、自动控制等多学科领域。3D打印技术不受产品几何形状和结构的约束，可以实现复杂结构的快速制作，因此被广泛应用于模具制造、生活用品、航空航天和生物医疗等领域。
[0003]材料的性能决定着3D打印技术，不同的材料适用于不同的3D打印工艺方法。目前3D打印工艺方法主要有，立体光固化(Stereolithography，SLA)、选区激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)、激光立体成形(Laser Solid Forming，LSF)、电弧增材制造(Wire and Arc Additive Manufacture，WAAM)、电子束熔化成形技术(Electron Beam Melting，EBM)、叠层实体制造(Laminated Object Manufacturing，LOM)、熔融沉积成形(Fused Deposition Modeling，FDM)等。
[0004]熔融沉积成形(FDM)是将热塑性材料经过送料机构送进热熔喷嘴，在喷嘴内材料被加热熔融，同时喷头按照预定的层片轮廓信息和轨迹运动，并将熔融材料挤出，使其沉积在指定的位置后与前一层已经成形的材料粘结，逐层堆积最终实现立体成形，又称为熔融挤出成形。与其它3D打印技术相比，FDM技术以其工艺简单、操作方便、不需高能束载能源、材料种类丰富、成本低等诸多优点，成为目前技术相对成熟、普及率较高的一种3D打印技术。
[0005]一般的3D打印设备一般包括运动装置、熔融挤出喷头、打印台和供料装置四个部分。运动装置用于带动熔融挤出喷头相对于打印台移动，供料装置用于将材料输送到融融基础喷头，熔融挤出喷头用于将材料熔融并挤出，打印台用于承载成型层片或层片堆叠形成的三维产品。然而，熔融挤出喷头挤出熔融材料时，如果熔融材料不及时冷却定型，就会导致层片的形状坍塌；而冷却速度过快则会降低层片与层片之间的结合力，进而影响三维产品的形状精度和力学性能。
技术实现思路
[0006]基于此，有必要针对3D打印设备对打印产品的冷却效果差的问题，提供一种熔融挤出增材制造喷头和增材制造设备。
[0007]一种熔融挤出增材制造喷头，包括打印模块，所述打印模块的入口用于与供料装置的出口连通，所述打印模块上设有制冷部和面向打印台的冷却面，所述制冷部用于降低所述冷却面的温度，所述冷却面上设有供熔融材料挤出的第一开口。
[0008]上述的熔融挤出增材制造喷头，在使用过程中，供料装置将熔融材料输送到打印模块内，熔融材料可以通过第一开口流出打印模块，从而只要沿预设打印路径移动打印模块就可以得到预设的打印层片。其中第一打印层片放置在打印台上，其他打印层片逐层堆叠在上一个打印层片上，因此可以通过控制第一开口与打印台的距离来控制第一打印层片的厚度，控制第一开口与上一个打印层片的距离来控制其他打印层片的厚度，最终多个打印层片堆叠连接形成预设的打印产品。由于打印模块上设有冷却面，且第一出口设置在冷却面上，即第一开口所在平面与冷却面齐平布置，在打印模块沿预设打印路径移动过程中，冷却面能够与刚从第一开口流出的熔融材料表面接触，对熔融材料进行接触换热冷却，使得熔融材料冷却定型形成打印层片，从而加速熔融材料的冷却过程，防止熔融材料的形状发生坍塌。同时，冷却面还能对打印层片的上表面进行挤压，提高打印层片表面的平整度，保证打印层片厚度的均匀性，实现对打印层片的厚度精准控制。
[0009]在其中一个实施例中，所述打印模块包括打印喷嘴和冷却块，所述冷却块与所述打印喷嘴连接，所述冷却块上面向所述打印台的端面设有所述冷却面，所述打印喷嘴的入口用于与所述供料装置的出口连通，所述打印喷嘴的出口与所述第一开口连通。
[0010]在其中一个实施例中，所述冷却块套设于所述打印喷嘴上，所述冷却面围绕所述打印喷嘴设置，所述制冷部设置在所述冷却块上，所述制冷部设有制冷孔，所述制冷孔围绕所述打印喷嘴设置，所述制冷孔上设有与外界连通的入口和出口，所述制冷孔的入口用于供制冷流体流入，所述制冷孔的出口用于供所述制冷流体流出。
[0011]在其中一个实施例中，所述熔融挤出增材制造喷头还包括涡流制冷管，所述涡流制冷管的出口与所述制冷孔的入口连通；
[0012]所述涡流制冷管的出口与所述制冷孔的入口之间设有气体流量计。
[0013]在其中一个实施例中，所述制冷孔包括多个环形孔，所述环形孔围绕所述打印喷嘴设置，多个所述环形孔沿远离所述打印喷嘴的方向依次设置。
[0014]在其中一个实施例中，所述环形孔的侧壁上设有通孔，使得相邻两个所述环形孔连通，所述冷却块上设有多个调节环，所述调节环的形状与所述环形孔的形状相适应，所述调节环与所述环形孔一一对应，所述环形孔上远离所述冷却面的一侧设有第二开口，所述调节环通过所述第二开口插入所述环形孔中；
[0015]和/或，所述制冷孔的进气孔设置在所述冷却块的侧壁上，且与离所述打印喷嘴最远的所述环形孔连通，所述冷却块上面向所述打印台的端面还设有环形排气面，所述环形排气面围绕所述冷却面设置，所述环形排气面位于所述冷却面远离所述打印台的一侧，所述环形排气面上设有多个废气孔，多个所述废气孔围绕所述打印喷嘴间隔布置，所述废气孔与离所述打印喷嘴最远的所述环形孔连通，所述废气孔的轴线与所述打印喷嘴的轴线呈锐角设置，且所述废气孔入口与所述打印喷嘴轴线的距离大于所述废气孔出口与所述打印喷嘴轴线的距离。
[0016]在其中一个实施例中，所述打印喷嘴包括变径段和挤出段，所述变径段与所述挤出段上远离所述打印台的一端连接，所述变径段为圆锥形变径段，所述挤出段为圆柱形挤出段，所述冷却块套设在所述挤出段上。
[0017]在其中一个实施例中，所述挤出段与所述冷却块之间设有隔热层；
[0018]和/或，所述变径段内设有圆锥孔，所述挤出段内设有第一圆柱孔，所述冷却块上
设有挤出孔，所述第一圆柱孔一端与所述圆锥孔连通，所述第一圆柱孔另一端与所述挤出孔连通，所述第一开口设置在所述挤出孔上，所述圆锥孔的直径沿靠近所述挤出段的方向逐渐变小，所述第一圆柱孔的直径等于所述圆锥孔的最小直径，所述挤出孔的直径等于所述第一圆柱孔的直径。
[0019]在其中一个实施例中，所述熔融挤出增材制造喷头还包括螺杆挤出组件、第一加热件和第二加热件，所述打印喷嘴还包括连接段，所述连接段与所述变径段上远离所述挤出段的一端连接，所述螺杆挤出组件与所述连接段连接，所述螺杆挤出组件的入口能够与所述供料装置的出口连通，所述连接段内设有第二圆柱孔，所述第二圆柱孔的一端与本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种熔融挤出增材制造喷头，其特征在于，包括打印模块，所述打印模块的入口用于与供料装置的出口连通，所述打印模块上设有制冷部和面向打印台的冷却面，所述制冷部用于降低所述冷却面的温度，所述冷却面上设有供熔融材料挤出的第一开口。2.根据权利要求1所述的熔融挤出增材制造喷头，其特征在于，所述打印模块包括打印喷嘴和冷却块，所述冷却块与所述打印喷嘴连接，所述冷却块上面向所述打印台的端面设有所述冷却面，所述打印喷嘴的入口用于与所述供料装置的出口连通，所述打印喷嘴的出口与所述第一开口连通。3.根据权利要求2所述的熔融挤出增材制造喷头，其特征在于，所述冷却块套设于所述打印喷嘴上，所述冷却面围绕所述打印喷嘴设置，所述制冷部设置在所述冷却块上，所述制冷部设有制冷孔，所述制冷孔围绕所述打印喷嘴设置，所述制冷孔上设有与外界连通的入口和出口，所述制冷孔的入口用于供制冷流体流入，所述制冷孔的出口用于供所述制冷流体流出。4.根据权利要求3所述的熔融挤出增材制造喷头，其特征在于，所述熔融挤出增材制造喷头还包括涡流制冷管，所述涡流制冷管的出口与所述制冷孔的入口连通；所述涡流制冷管的出口与所述制冷孔的入口之间设有气体流量计。5.根据权利要求3所述的熔融挤出增材制造喷头，其特征在于，所述制冷孔包括多个环形孔，所述环形孔围绕所述打印喷嘴设置，多个所述环形孔沿远离所述打印喷嘴的方向依次设置。6.根据权利要求5所述的熔融挤出增材制造喷头，其特征在于，所述环形孔的侧壁上设有通孔，使得相邻两个所述环形孔连通，所述冷却块上设有多个调节环，所述调节环的形状与所述环形孔的形状相适应，所述调节环与所述环形孔一一对应，所述环形孔上远离所述冷却面的一侧设有第二开口，所述调节环通过所述第二开口插入所述环形孔中；和/或，所述冷却块的侧壁上设有进气孔，所述进气孔与离所述打印喷嘴最远的所述环形孔连通，所述冷却块上面向所述打印台的端面还设有环形排气面，所述环形排气面围绕所述冷却面设置，所述环形排气面位于所述冷却面远离所述打印台的一侧，所述环形排气面上设...
【专利技术属性】
技术研发人员：王康恒，黄少俯，林桂猛，邵杭栋，
申请(专利权)人：杭州正向增材制造技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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