一種帶有冷卻系統(tǒng)的3d打印機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于3D打印機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶有冷卻系統(tǒng)的3D打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印是一種快速精準(zhǔn)成型技術(shù)，區(qū)別于傳統(tǒng)的減材制造技術(shù)，3D打印屬于增材制造技術(shù)。其以數(shù)字化信息技術(shù)為基礎(chǔ)，屬多學(xué)科綜合應(yīng)用的高新科技。通過3D打印技術(shù)可以將任意數(shù)據(jù)模型在打印機(jī)中逐層堆積成型，快速、精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化成實(shí)體零部件。3D打印技術(shù)因其精確、快速的制造特點(diǎn)，在原型構(gòu)想、設(shè)計驗(yàn)證等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時也為個性化制造提供了新的方向。
[0003]3D打印機(jī)需要進(jìn)料電機(jī)把3D打印耗材推送到高溫的加熱腔中熔融，隨后從噴頭噴出，整個噴頭機(jī)構(gòu)及其附屬裝置要長期承受兩百度的高溫。隨著高性能新型耗材的使用，這一工作溫度持續(xù)升高，這就對送料電機(jī)的要求變得苛刻。使用高性能耗材的工業(yè)級的3D打印機(jī)往往具有較高溫的恒溫內(nèi)部腔室，這就使得送料結(jié)構(gòu)的電機(jī)需要處于一個高溫的工作環(huán)境。送料電機(jī)在工作情況下需要散發(fā)大量的熱量，環(huán)境的高溫使得熱量無法擴(kuò)散冷卻，送料電機(jī)會出現(xiàn)在極限工作溫度以上工作的情況，會極大降低電機(jī)的壽命，甚至燒毀。同時十分不利于3D打印設(shè)備的長時間連續(xù)工作的穩(wěn)定性及安全性。因此，現(xiàn)有的3D打印機(jī)一般把送料電機(jī)置于敞開環(huán)境中，由電機(jī)周邊的較冷的空氣進(jìn)行自由冷卻。但這種依靠環(huán)境溫度自行冷卻的方法，速度慢并且冷卻效果較差。
[0004]也有一些改進(jìn)的3D打印機(jī)采用風(fēng)扇置于步進(jìn)電機(jī)邊上或周邊進(jìn)行冷卻的方式，抽取電機(jī)周圍環(huán)境溫度較低的空氣達(dá)到加強(qiáng)冷卻效果。該方式在低溫的3D打印環(huán)境時確實(shí)取得了良好的效果。但隨著新型3D打印材料的應(yīng)用，準(zhǔn)工業(yè)級、工業(yè)級3D打印設(shè)備往往具有圍壁、密封的單層或多層外殼結(jié)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)內(nèi)部打印成型腔室達(dá)到50度至150度以上的保溫甚至恒溫的效果。打印機(jī)噴頭機(jī)構(gòu)及其附屬裝置要承受200°C以上的高溫，而電機(jī)要在50-150度的環(huán)境溫度下工作，但是電機(jī)的工作環(huán)境極限溫度一般在45-50度，在此溫度下，采用風(fēng)扇冷卻時，冷卻速度慢冷卻效果差，風(fēng)冷依靠周圍冷空氣對目標(biāo)實(shí)施冷卻，當(dāng)打印成型室溫度較高時，較小的溫差對風(fēng)冷模式產(chǎn)生了顯著的影響。隨著打印成型室內(nèi)部溫度越來越高，其冷卻效能也越來越差。當(dāng)環(huán)境溫度高于電機(jī)的自身溫度工作溫度時，風(fēng)扇冷卻會造成反效果。并且，冷卻效果不均勻，風(fēng)扇吹出的冷風(fēng)成散射狀，中心位置冷卻快，周邊位置冷卻慢。另外，風(fēng)冷模式將產(chǎn)生擾動氣流，且隨著風(fēng)扇功率的增大有明顯的增長趨勢，這對于打印成型的精準(zhǔn)度與穩(wěn)定性是不利的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種帶有冷卻系統(tǒng)的3D打印機(jī)，本實(shí)用新型提供的3D打印機(jī)可實(shí)現(xiàn)迅速均勻冷卻進(jìn)料電機(jī)，增強(qiáng)喉管熔融區(qū)的溫度阻隔效應(yīng)，并且不對3D打印設(shè)備內(nèi)腔產(chǎn)生擾動氣流，同時對于3D打印機(jī)的打印精度及使用穩(wěn)定性有較大的提高。
[0006]本實(shí)用新型提供了一種帶有冷卻系統(tǒng)的3D打印機(jī)，包括顯示及控制單元(1)、打印平臺(2)、打印機(jī)外殼(3)、熔融噴嘴(4)、擠出換絲結(jié)構(gòu)(6)、進(jìn)料電機(jī)(7)、打印耗材(8)，還包括冷卻系統(tǒng)(5)，所述冷卻系統(tǒng)(5)包括:
[0007]用于冷卻所述進(jìn)料電機(jī)(7)的冷卻裝置，所述冷卻裝置包括具有中空結(jié)構(gòu)的殼體
(51)以及設(shè)置于所述殼體內(nèi)的冷卻結(jié)構(gòu)(52);
[0008]開設(shè)于所述殼體(51)上、與所述冷卻結(jié)構(gòu)(52)相連通的進(jìn)料口(53);
[0009]與進(jìn)料口(53)相連的第一導(dǎo)管(54)；
[0010]開設(shè)于所述殼體(51)上、與所述冷卻結(jié)構(gòu)(52)相連通的出料口(55);
[0011]與出料口(55)相連的第二導(dǎo)管(56);
[0012]設(shè)置于所述打印機(jī)外殼(3)外部、用于制冷的外部循環(huán)制冷裝置(57)，所述第一導(dǎo)管(54)與所述外部循環(huán)制冷裝置(57)的出口相連，所述第二導(dǎo)管(56)與所述外部循環(huán)制冷裝置(57)的入口相連。
[0013]優(yōu)選的，所述冷卻結(jié)構(gòu)(52)為冷卻介質(zhì)。
[0014]優(yōu)選的，所述冷卻介質(zhì)為空氣、水、液氨、液氮、水性冷卻液或油性冷卻液。
[0015]優(yōu)選的，所述冷卻結(jié)構(gòu)(52)為冷卻管道，所述冷卻管道內(nèi)通入冷卻介質(zhì)，所述冷卻管道的入口設(shè)置于所述進(jìn)料口處并與所述第一導(dǎo)管相連，所述冷卻管道的出口設(shè)置于所述出料口處并與所述第二導(dǎo)管相連。
[0016]優(yōu)選的，所述冷卻管道為直管、歧管、盤管或異形流道管。
[0017]優(yōu)選的，所述冷卻介質(zhì)為空氣、水、液氨、液氮、水性冷卻液或油性冷卻液。
[0018]優(yōu)選的，還包括設(shè)置于擠出換絲結(jié)構(gòu)(6) —側(cè)、用于冷卻所述擠出換絲結(jié)構(gòu)(6)以及所述熔融噴嘴(4)的溫度隔絕裝置。
[0019]優(yōu)選的，所述溫度隔絕裝置為風(fēng)機(jī)。
[0020]優(yōu)選的，所述殼體(51)為L型，所述L型殼體(51) —端的上表面開設(shè)有用于放置所述進(jìn)料電機(jī)(7)的凹槽，所述L型殼體(51)的另一端的上表面用于放置所述擠出換絲結(jié)構(gòu)(6) ο
[0021]優(yōu)選的，用于放置所述擠出換絲結(jié)構(gòu)(6)的殼體(51)的表面開設(shè)有用于打印耗材
(8)通過的通孔。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供了一種帶有冷卻系統(tǒng)的3D打印機(jī)，包括顯示及控制單元(1)、打印平臺(2)、打印機(jī)外殼(3)、熔融噴嘴(4)、擠出換絲結(jié)構(gòu)(6)、進(jìn)料電機(jī)(7)、打印耗材(8)，還包括冷卻系統(tǒng)(5)，所述冷卻系統(tǒng)包括:用于冷卻所述進(jìn)料電機(jī)的冷卻裝置，所述冷卻裝置包括具有中空結(jié)構(gòu)的殼體(51)以及設(shè)置于所述殼體內(nèi)的冷卻結(jié)構(gòu)(52);開設(shè)于所述殼體(51)上、與所述冷卻結(jié)構(gòu)(52)相連通的進(jìn)料口(53);與進(jìn)料口
(53)相連的第一導(dǎo)管(54);開設(shè)于所述殼體(51)上、與所述冷卻結(jié)構(gòu)(52)相連通的出料口(55);與出料口(55)相連的第二導(dǎo)管(56);設(shè)置于所述打印機(jī)外殼(3)外部、用于制冷的外部循環(huán)制冷裝置(57)，所述第一導(dǎo)管(54)與所述外部循環(huán)制冷裝置(57)的出口相連，所述第二導(dǎo)管(56)與所述外部循環(huán)制冷裝置(57)的入口相連。本實(shí)用新型提供的3D打印機(jī)的冷卻系統(tǒng)(5)可以迅速均勻地冷卻3D打印機(jī)的進(jìn)料電機(jī)，其冷卻過程無擾動氣流，不影響3D打印成型的精準(zhǔn)度。并且可有效杜絕由于溫度異常而引起的電機(jī)燒毀、卡料、溢料等問題，極大的提高了 3D打印機(jī)的進(jìn)料步進(jìn)電機(jī)的使用壽命和工作穩(wěn)定性。同時，本實(shí)用新型提供的3D打印機(jī)可根據(jù)不同的打印成型任務(wù)，變換不同的冷卻流體，使進(jìn)料電機(jī)可在不同的高溫環(huán)境溫度下工作，可滿足各種不同打印溫度要求的3D打印材料的使用。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型所提供的帶有冷卻系統(tǒng)的3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型提供的帶有冷卻系統(tǒng)的3D打印機(jī)中冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本實(shí)用新型提供的3D打印機(jī)冷卻裝置的殼體與3D打印機(jī)的組合的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本實(shí)用新型提供的3D打印機(jī)冷卻裝置的殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5為本實(shí)用新型提供的3D打印機(jī)冷卻裝置的殼體的三視圖；
[0028]圖6為本實(shí)用新型提供的3D打印機(jī)冷卻裝置的殼體的A-A剖面圖；
[0029]圖7為本實(shí)用新型提供的3D打印機(jī)冷卻裝置的殼體的與3D打印機(jī)的組合結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖8為本實(shí)用新型提供的3D打印機(jī)冷卻裝置的殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖9為本實(shí)用新型提供的3D打印機(jī)冷卻裝置的殼體的三視圖；
[0032]圖10為本實(shí)用新型提供的3D打印機(jī)冷卻裝置的殼體的A-A剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
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