3d打印系統(tǒng)及其噴頭裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種噴頭裝置及3D打印系統(tǒng)，所述噴頭裝置適用于3D打印系統(tǒng)，所述3D打印系統(tǒng)能夠?qū)⒔饘俳z材應(yīng)用熔融沉積成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)3D成型，所述噴頭裝置包括：噴嘴，所述噴嘴具有進(jìn)料孔及相對(duì)設(shè)置于所述進(jìn)料孔一端的出液口；及感應(yīng)線(xiàn)圈，設(shè)置于所述噴嘴的外側(cè)；所述金屬絲材從所述進(jìn)料孔進(jìn)入所述噴嘴，所述感應(yīng)線(xiàn)圈能夠產(chǎn)生交變電流并作用于所述金屬絲材上，使所述金屬絲材加熱融化并從所述出液口輸出。本實(shí)用新型的噴頭裝置應(yīng)用熔融沉積成型原理實(shí)現(xiàn)高溫合金的3D打印，通過(guò)噴嘴的出液口擠出金屬液可以大幅提高打印精度，保證成型質(zhì)量，便于三維模型的成型加工，大幅降低3D打印系統(tǒng)的打印成本。本實(shí)用新型還提供了一種3D打印系統(tǒng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
3D打印系統(tǒng)及其噴頭裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種3D打印系統(tǒng)及其噴頭裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)屬于快速原型成型技術(shù)。3D打印技術(shù)的基本原理是疊層制造，由快速打印機(jī)在X-Y平面內(nèi)通過(guò)掃描形式形成工件的截面形狀，而在Z坐標(biāo)間斷地作層面厚度的位移，最終形成三維制件。熔融沉積成型(FDM)技術(shù)是3D打印技術(shù)中的一種。熔融沉積成型技術(shù)將絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時(shí)三維噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺(tái)上，快速冷卻后形成一層截面。一層成型完成后，機(jī)器工作臺(tái)下降一個(gè)高度(即分層厚度)再成型下一層，直至形成整個(gè)實(shí)體造型。
[0003]目前，基于FDM原理打印的材料只局限于熱塑性(尼龍、PLA、ABS等)材料，打印溫度一般控制在200°C?300°C左右。但是，對(duì)于不銹鋼、鈦合金等高溫合金材料而言，一般采用激光燒結(jié)合金粉末的方式或者以電子束、微弧焊、焊接三維成型等方式實(shí)現(xiàn)。而激光燒結(jié)技術(shù)制造的金屬件存在組織疏松，強(qiáng)度達(dá)不到使用要求，且設(shè)備復(fù)雜昂貴等缺點(diǎn)；而電子束、微弧焊、焊接三維成型等方式?jīng)]有噴頭約束金屬液滴，成型精度很難保證。上述兩種方式的成型質(zhì)量與精度存在一定的問(wèn)題，不便于三維模型成型。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]基于此，有必要針對(duì)目前的三維模型成型的質(zhì)量與精度存在的問(wèn)題，提供一種能夠保證三維模型的質(zhì)量、提高三維模型的成型精度的噴頭裝置，同時(shí)還提供了一種含有上述噴頭裝置的3D打印系統(tǒng)。
[0005]上述目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種噴頭裝置，所述噴頭裝置適用于3D打印系統(tǒng)，所述3D打印系統(tǒng)能夠?qū)⒔饘俳z材應(yīng)用熔融沉積成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)3D成型，所述噴頭裝置包括:
[0007]噴嘴，所述噴嘴具有進(jìn)料孔及相對(duì)設(shè)置于所述進(jìn)料孔一端的出液口；及
[0008]感應(yīng)線(xiàn)圈，設(shè)置于所述噴嘴的外側(cè)；
[0009]所述金屬絲材從所述進(jìn)料孔進(jìn)入所述噴嘴，所述感應(yīng)線(xiàn)圈能夠產(chǎn)生交變電流并作用于所述金屬絲材上，使所述金屬絲材加熱融化并從所述出液口輸出。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述感應(yīng)線(xiàn)圈環(huán)繞所述噴嘴的外側(cè)設(shè)置；
[0011]且所述感應(yīng)線(xiàn)圈與所述噴嘴之間存在預(yù)設(shè)距離；
[0012]所述噴嘴由耐高溫材料制成。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述感應(yīng)線(xiàn)圈沿所述噴嘴的軸向方向的高度為所述噴嘴沿軸向方向的高度的0.2倍?0.6倍；
[0014]所述感應(yīng)線(xiàn)圈的一端與所述噴嘴的出液口相平齊。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述噴嘴由陶瓷材料制成；
[0016]所述感應(yīng)線(xiàn)圈所使用的頻率的范圍為30KHZ?2000KHZ。
[0017]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述噴頭裝置還包括位置檢測(cè)傳感器，所述位置檢測(cè)傳感器設(shè)置于所述噴嘴上；
[0018]所述噴嘴的出液口正對(duì)所述3D打印系統(tǒng)的打印基體，所述位置檢測(cè)傳感器能夠檢測(cè)所述出液口與所述打印基體之間的距離，以使所述感應(yīng)線(xiàn)圈預(yù)加熱所述打印基體。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述噴頭裝置還包括冷卻機(jī)構(gòu)，所述冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述噴嘴的上方；
[0020]所述冷卻機(jī)構(gòu)能夠?qū)λ鼋饘俳z材冷卻，以使所述金屬絲材進(jìn)入所述進(jìn)料孔；
[0021]所述冷卻機(jī)構(gòu)與所述感應(yīng)線(xiàn)圈之間存在預(yù)設(shè)間距。
[0022]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述冷卻機(jī)構(gòu)包括送料部及冷卻部，所述冷卻部圍繞所述送料部設(shè)置，所述冷卻部能夠?qū)λ鏊土喜窟M(jìn)行冷卻；
[0023]所述送料部具有進(jìn)絲孔，所述進(jìn)絲孔與所述進(jìn)料孔相對(duì)應(yīng)；
[0024]所述冷卻部具有冷卻液進(jìn)口及與所述冷卻液進(jìn)口相對(duì)設(shè)置的冷卻液出口 ；
[0025]所述冷卻液進(jìn)口位于所述冷卻液出口的下方。
[0026]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述進(jìn)絲孔與所述進(jìn)料孔對(duì)正設(shè)置；
[0027]且所述進(jìn)絲孔與所述進(jìn)料孔均為光孔，所述進(jìn)絲孔與所述進(jìn)料孔的直徑范圍為0.1mm?20mmo
[0028]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述噴頭裝置還包括鎖緊法蘭，所述鎖緊法蘭設(shè)置于所述冷卻機(jī)構(gòu)與所述噴嘴之間；
[0029]所述冷卻機(jī)構(gòu)的一端穿設(shè)所述鎖緊法蘭，并由所述鎖緊法蘭鎖緊固定于所述噴嘴上；
[0030]所述鎖緊法蘭具有冷卻腔室，所述冷卻腔室與所述冷卻部相連通。
[0031]還涉及一種3D打印系統(tǒng)，包括支架、送絲裝置及如上述任一技術(shù)特征所述的噴頭裝置；
[0032]所述送絲裝置安裝于所述支架上，所述送絲裝置具有送絲孔，所述送絲孔能夠與所述噴頭裝置的噴嘴的進(jìn)料孔對(duì)正；
[0033]所述送絲裝置能夠?qū)⒔饘俳z材通過(guò)所述送絲孔送入所述噴嘴中。
[0034]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0035]本實(shí)用新型的3D打印系統(tǒng)及其噴頭裝置，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理，通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈對(duì)噴嘴中的金屬絲材進(jìn)行加熱融化，能夠?qū)崿F(xiàn)所有金屬材料的融化并形成金屬液，并應(yīng)用熔融沉積成型原理實(shí)現(xiàn)高溫合金的3D打印，通過(guò)噴嘴的出液口擠出金屬液可以大幅提高打印精度，保證成型質(zhì)量，便于三維模型的成型加工。同時(shí)，本實(shí)用新型的噴頭裝置能夠所有金屬絲材的打印，適用范圍廣，從而可以大幅降低3D打印系統(tǒng)的打印成本，真正實(shí)現(xiàn)民用化，便于使用。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的3D打印系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2為本實(shí)用新型的3D打印系統(tǒng)中噴頭裝置的噴嘴及感應(yīng)線(xiàn)圈與打印基體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]其中:
[0039]100-噴頭裝置；
[0040]110-噴嘴；
[0041 ]111-進(jìn)料孔；
[0042]112-出液口；
[0043]120-感應(yīng)線(xiàn)圈；
[0044]130-冷卻機(jī)構(gòu)；
[0045]131-進(jìn)絲孔；
[0046]132-冷卻液進(jìn)口；
[0047]133-冷卻液出口；
[0048]140-鎖緊法蘭；
[0049]200-金屬絲材；
[0050]300-打印基體；
[0051]400-支架；
[0052]500-送絲裝置；
[0053]510-送絲孔。
【具體實(shí)施方式】
[0054]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的3D打印系統(tǒng)及其噴頭裝置進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0055]參見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)用新型提供了一種噴頭裝置100，噴頭裝置100適用于3D打印系統(tǒng)。3D打印系統(tǒng)能夠?qū)⒔饘俳z材200應(yīng)用熔融沉積成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)3D成型。本實(shí)用新型的噴頭裝置100擠出金屬絲材200融化的金屬液，大幅提高打印精度，保證3D打印系統(tǒng)三維模型的成型質(zhì)量。同時(shí)，噴頭裝置100能夠?qū)⑺械慕饘俨馁|(zhì)的金屬絲材200進(jìn)行融化，使得金屬絲材200的適用范圍廣，大幅降低打印成本。
[0056]在本實(shí)用新型中，噴頭裝置100包括噴嘴110及感應(yīng)線(xiàn)圈120。噴嘴110具有進(jìn)料孔111及相對(duì)設(shè)置于進(jìn)料孔111 一端的出液口 112。感應(yīng)線(xiàn)圈120設(shè)置于噴嘴110的外側(cè)，感應(yīng)線(xiàn)圈120通電后能夠產(chǎn)生交變電流。金屬絲材200從進(jìn)料孔111進(jìn)入噴嘴110，感應(yīng)線(xiàn)圈120能夠產(chǎn)生交變電流并作用于金屬絲材上200，能夠使金屬絲材200加熱融化并從出液口 112輸出。
[0057]感應(yīng)線(xiàn)圈120是用來(lái)對(duì)金屬絲材200進(jìn)行加熱的，使得金屬絲材200能夠融化成金屬液。噴嘴110是用來(lái)將金屬液擠出的，以實(shí)現(xiàn)三維模型的成型。并且，感應(yīng)線(xiàn)圈120加熱金屬絲材200是在噴嘴110中進(jìn)行的，金屬絲材200進(jìn)入到噴嘴110的進(jìn)絲孔131中，并由感應(yīng)線(xiàn)圈120加熱形成金屬液。同時(shí)，由于金屬絲材200是不斷輸送到噴嘴110的進(jìn)絲孔131中的，因此，在金屬絲材200的推力作用下將金屬液從噴嘴110的出液口 112中擠出。
[0058]噴嘴110的形狀原則上不受限制，只要噴嘴110具有能夠輸送金屬絲材200的進(jìn)料孔111及金屬液的出液口 112即可。在本實(shí)施例中，噴嘴110的形狀為柱形，這樣能夠便于感應(yīng)線(xiàn)圈120的設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)感應(yīng)線(xiàn)圈120對(duì)噴嘴110中的金屬絲材200的加熱，便于金屬絲材200融化。并且，出液口 112的直徑小于進(jìn)料孔111的直徑，這樣能夠避免金屬液漏出，保證打印基體300上不會(huì)有過(guò)多的金屬液，保證三維模型的成型質(zhì)量。
[0059]三維模型通常是成型在打印基體300上的。本實(shí)用新型的噴頭裝置100對(duì)應(yīng)打印基體300，具體為噴嘴110的出液口 112正對(duì)打印基體300，這樣，噴嘴110的出液口 112擠出的金屬液能夠落在打印基體300上，以實(shí)現(xiàn)三維模型的成型。具體的，三維模型在成型時(shí)，金屬絲材200進(jìn)入到噴嘴110的進(jìn)料孔111中，感應(yīng)線(xiàn)圈120將金屬絲材200加熱融化形成金屬液，金屬液在推力作用下從噴嘴110的出液口 112擠出，并且，噴頭裝置100能夠按照預(yù)設(shè)的軌跡及速度運(yùn)行，使得金屬液逐漸沉積在打印基體300上，最終形成三維模型。
[0060]本實(shí)用新型的噴頭裝置100應(yīng)用熔融沉積成型的原理實(shí)現(xiàn)三維模型的成型，噴嘴110擠出金屬液能夠保證三維模型的成型質(zhì)量與成型精度，能夠保證三維模型的，同時(shí)，感應(yīng)線(xiàn)圈120能夠?qū)崿F(xiàn)所有金屬材料的金屬絲材200的融化，使得三維模型成型的材料適用范圍廣，大幅降低生產(chǎn)成本。
[0061]進(jìn)一步地，感應(yīng)線(xiàn)圈120環(huán)繞噴嘴110的外側(cè)設(shè)置。也就是說(shuō)，感應(yīng)線(xiàn)圈120是圍繞噴嘴110設(shè)置的，并且，感應(yīng)線(xiàn)圈120圍繞噴嘴110至少一圈設(shè)置，這樣，能夠保證感應(yīng)線(xiàn)圈120的加熱效果，便于金屬絲材200的融化，避免金屬絲材200因融化不均導(dǎo)致堵住噴嘴110的出液口 112，保證三維模型的成型質(zhì)量。
[0062]再進(jìn)一步地，感應(yīng)線(xiàn)圈120與噴嘴110之間存在預(yù)設(shè)距離。也就是說(shuō)，感應(yīng)線(xiàn)圈120與噴嘴110是不直接接觸的，加熱不是接觸式加熱。這樣使得感應(yīng)線(xiàn)圈120的加熱具有可靠性高、無(wú)污染、效率高以及加熱容易控制等優(yōu)點(diǎn)。感應(yīng)線(xiàn)圈120通電后能夠產(chǎn)生交變電流，交變電流能夠作用于噴嘴110中的金屬絲材200上，使得金屬絲材200感應(yīng)發(fā)熱而融化形成金屬液。同時(shí)，感應(yīng)線(xiàn)圈120所使用的頻率能夠調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)融化不同種類(lèi)的金屬合金。在本實(shí)用新型中，為保證金屬絲材200融化成金屬液，感應(yīng)線(xiàn)圈120所使用的頻率的范圍為30KHZ?2000KHZ。
[0063]并且，噴嘴110由耐高溫材料制成。這樣感應(yīng)線(xiàn)圈120加熱金屬絲材200時(shí)能夠避免感應(yīng)線(xiàn)圈120對(duì)噴嘴110產(chǎn)生影響，保證噴嘴110工作的可靠性，便于三維模型的成型，保證三維模型成型的質(zhì)量與精度。較佳地，在本實(shí)施例中，噴嘴110由陶瓷材料制成。
[0064]目前，基于FDM原理打印的材料只局限于熱塑性(尼龍、PLA、ABS等)材料，打印溫度一般控制在200°C?300°C左右。但是，對(duì)于不銹鋼、鈦合金等高溫合金材料而言，一般采用激光燒結(jié)合金粉末的方式或者以電子束、微弧焊、焊接三維成型等方式實(shí)現(xiàn)。而激光燒結(jié)技術(shù)制造的金屬件存在組織疏松，強(qiáng)度達(dá)不到使用要求，且設(shè)備復(fù)雜昂貴等缺點(diǎn)；而電子束、微弧焊、焊接三維成型等方式?jīng)]有噴頭約束金屬液滴，成型精度很難保證。上述兩種方式的成型質(zhì)量與精度存在一定的問(wèn)題，不便于三維模型成型。本實(shí)用新型的噴頭裝置100通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈120對(duì)噴嘴110中的金屬絲材200進(jìn)行加熱融化，能夠?qū)崿F(xiàn)所有金屬材料的融化并形成金屬液，并應(yīng)用熔融沉積成型原理實(shí)現(xiàn)高溫合金的3D打印，通過(guò)噴嘴110的出液口 112擠出金屬液可以大幅提高打印精度，保證成型質(zhì)量，便于三維模型的成型加工。同時(shí)，本實(shí)用新型的噴頭裝置100能夠所有金屬絲材200的打印，適用范圍廣，從而可以大幅降低3D打印系統(tǒng)的打印成本，真正實(shí)現(xiàn)民用化，便于使用。
[0065]進(jìn)一步地，感應(yīng)線(xiàn)圈120沿噴嘴110的軸向方向的高度為噴嘴110沿軸向方向的高度的0.2倍?0.6倍。也就是說(shuō)，感應(yīng)線(xiàn)圈120不會(huì)包覆整個(gè)噴嘴110，只是部分包覆噴嘴110。這樣，能夠保證感應(yīng)線(xiàn)圈120只對(duì)噴嘴110中的部分金屬絲材200進(jìn)行加熱，以保證金屬絲材200具有足夠的剛度，使得金屬絲材200能夠進(jìn)入到噴嘴110中，避免金屬絲材200還沒(méi)有進(jìn)入噴嘴110就融化的情況發(fā)生。
[0066]再進(jìn)一步地，感應(yīng)線(xiàn)圈120的一端與噴嘴110的出液口 112相平齊。也就是說(shuō)，感應(yīng)線(xiàn)圈120是設(shè)置在噴嘴110的出液口 112處的。這樣，金屬絲材200在進(jìn)入噴嘴110后才能夠受到感應(yīng)線(xiàn)圈120的交變電流的影響進(jìn)行加熱融化。并且，感應(yīng)線(xiàn)圈120能夠保證金屬液融化后到擠出出液口 112能夠一直處于液體狀態(tài)，避免金屬液凝固而影響三維模型的成型質(zhì)量與成型精度。
[0067]作為一種可實(shí)施方式，噴頭裝置100還包括位置檢測(cè)傳感器，位置檢測(cè)傳感器設(shè)置于噴嘴110上。噴嘴110的出液口 112正對(duì)3D打印系統(tǒng)的打印基體300，位置檢測(cè)傳感器能夠檢測(cè)出液口 112與打印基體300之間的距離，以使感應(yīng)線(xiàn)圈120預(yù)加熱打印基體300。
[0068]在本實(shí)用新型中，感應(yīng)線(xiàn)圈120有兩個(gè)作用，一個(gè)作用是加熱金屬絲材200，另一個(gè)作用是對(duì)打印基體300進(jìn)行預(yù)熱。三維模型的感應(yīng)線(xiàn)圈120在加熱金屬絲材200的同時(shí)還能夠?qū)Υ蛴』w300進(jìn)行預(yù)熱。具體的，打印基體300用于成型三維模型的表面也會(huì)受到感應(yīng)線(xiàn)圈120的交變電流的電磁感應(yīng)而被加熱，并且，加熱溫度可以根據(jù)出液口 112與打印基體300之間的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣能夠便于三維模型成型時(shí)層與層的結(jié)合，保證三維模型的成型質(zhì)量，避免三維模型組織疏松。
[0069 ]若噴嘴110的出液口 112與打印基體300之間的距離過(guò)大，金屬液從噴嘴110中擠出落在打印基體300上時(shí)，三維模型成型時(shí)層與層的結(jié)合可能會(huì)存在組織疏松的問(wèn)題，影響三維模型的質(zhì)量。本實(shí)用新型的位置傳感器能夠檢測(cè)出液口 112與打印基體300之間的距離，使得噴嘴110的出液口 112與打印基體300之間的距離能夠在感應(yīng)線(xiàn)圈120加熱的范圍內(nèi)，這樣，感應(yīng)線(xiàn)圈120能夠?qū)Υ蛴』w300局部預(yù)熱與保溫，便于三維模型成型時(shí)層與層的結(jié)合，保證三維模型的成型質(zhì)量。
[0070]作為一種可實(shí)施方式，噴頭裝置100還包括冷卻機(jī)構(gòu)130，冷卻機(jī)構(gòu)130設(shè)置于噴嘴110的上方。冷卻機(jī)構(gòu)130能夠?qū)饘俳z材200冷卻，以使金屬絲材200進(jìn)入進(jìn)料孔111;冷卻機(jī)構(gòu)130與感應(yīng)線(xiàn)圈120之間存在預(yù)設(shè)間距。冷卻機(jī)構(gòu)130是對(duì)金屬絲材200進(jìn)行冷卻的，避免金屬絲材200在噴頭的上方因感應(yīng)線(xiàn)圈120加熱的熱傳導(dǎo)而提前融化，使金屬絲材200能夠保持原來(lái)的剛度，保證金屬絲材200能夠繼續(xù)進(jìn)入到噴嘴110中，進(jìn)而保證金屬絲材200具有足夠的強(qiáng)度及推進(jìn)力，進(jìn)而使金屬絲材200進(jìn)入噴嘴110后融化，并使金屬液從噴嘴110中擠出。冷卻機(jī)構(gòu)130能夠解決熔液回流、粘絲等問(wèn)題，提高噴頭裝置100的工作穩(wěn)定性，使得噴頭裝置100能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)快速打印。
[0071]進(jìn)一步地，冷卻機(jī)構(gòu)130包括送料部及冷卻部，冷卻部圍繞送料部設(shè)置，冷卻部能夠?qū)λ土喜窟M(jìn)行冷卻。送料部是用來(lái)輸送金屬絲材200的，避免金屬絲材200融化，便于金屬絲材200進(jìn)入到噴嘴110中。送料部具有進(jìn)絲孔131。金屬絲材200是通過(guò)送料部的進(jìn)料孔111進(jìn)入，進(jìn)而進(jìn)入到噴嘴110的進(jìn)料孔111中。進(jìn)絲孔131與進(jìn)料孔111相對(duì)應(yīng)，這樣能夠便于金屬絲材200的輸送，避免金屬絲材200輸送受到阻礙而影響打印效率。
[0072]冷卻部具有冷卻液進(jìn)口 132及與冷卻液進(jìn)口 132相對(duì)設(shè)置的冷卻液出口 133。冷卻液進(jìn)口 132位于冷卻液出口 133的下方。冷卻部能夠?qū)斔偷絿娮?10中的金屬絲材200進(jìn)行冷卻，使得金屬絲材200保持原有的剛度。這樣能夠保證金屬絲材200提供足夠的推力使得金屬液能夠擠出噴嘴110。并且，冷卻液可以為水，也可以為冷媒。
[0073]再進(jìn)一步地，進(jìn)絲孔131與進(jìn)料孔111對(duì)正設(shè)置。這樣能夠便于金屬絲材200的輸送，以提高打印效率。進(jìn)絲孔131與進(jìn)料孔111均為光孔，進(jìn)絲孔131與進(jìn)料孔111的直徑范圍為0.1mm?20mm。這樣能夠保證噴嘴110輸出金屬液后的成型精度，以提高打印精度。并且，打印精度可以根據(jù)噴嘴110的進(jìn)絲孔131的直徑尺寸調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型的噴頭裝置100由冷卻機(jī)構(gòu)130冷卻金屬絲材200，通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈120加熱金屬絲材200，再由噴嘴110輸出金屬液，實(shí)現(xiàn)三維模型的成型，使得成型精度及質(zhì)量?jī)?yōu)于弧焊及電子束。
[0074]更進(jìn)一步地，噴頭裝置100還包括鎖緊法蘭140，鎖緊法蘭140設(shè)置于冷卻機(jī)構(gòu)130與噴嘴110之間。冷卻機(jī)構(gòu)130的一端穿設(shè)鎖緊法蘭140，并由鎖緊法蘭140鎖緊固定于噴嘴110上。鎖緊法蘭140是用來(lái)連接噴嘴110與冷卻機(jī)構(gòu)130的，使得噴嘴110與冷卻機(jī)構(gòu)130的相對(duì)位置不會(huì)發(fā)生變化，便于金屬絲材200的輸送，以保證打印效率。并且，鎖緊法蘭140通過(guò)鎖緊螺母固定于噴嘴110上。
[0075]鎖緊法蘭140具有冷卻腔室，冷卻腔室與冷卻部相連通。這樣能夠保證金屬絲材200的冷卻效果，使得金屬絲材200在進(jìn)入到噴嘴110之前一直是處于冷卻狀態(tài)的，進(jìn)入噴嘴110之后才開(kāi)始進(jìn)行加熱，以保證金屬絲材200能夠提供足夠的推力使得金屬液能夠擠出噴嘴110，實(shí)現(xiàn)三維模型的成型。
[0076]本實(shí)用新型還提供了一種3D打印系統(tǒng)，包括支架400、送絲裝置500及上述實(shí)施例中的噴頭裝置100。送絲裝置500安裝于支架400上，通過(guò)支架400固定于3D打印系統(tǒng)的其他零部件上。送絲裝置500具有送絲孔510，送絲孔510能夠與噴頭裝置100的噴嘴110的進(jìn)料孔111對(duì)正。送絲裝置500能夠?qū)⒔饘俳z材200通過(guò)送絲孔510送入噴嘴110中。進(jìn)絲孔131、送絲孔510及進(jìn)料孔111的形狀相一致，以便于金屬絲材200的輸送。并且，進(jìn)絲孔131、送絲孔510及進(jìn)料孔111的中心對(duì)正。在本實(shí)施例中，進(jìn)絲孔131、送絲孔510及進(jìn)料孔111均為圓形孔。
[0077]本實(shí)用新型的3D打印系統(tǒng)在成型三維模型時(shí)，金屬絲材200通過(guò)送絲裝置500進(jìn)入冷卻機(jī)構(gòu)130，經(jīng)過(guò)冷卻的屬絲材能夠保持原來(lái)的剛度，金屬絲材200得以繼續(xù)進(jìn)入噴嘴110的進(jìn)料孔111中。當(dāng)金屬絲材200進(jìn)入噴嘴110后，感應(yīng)線(xiàn)圈120的交變電流開(kāi)始作用于金屬絲材200上，使金屬絲材200感應(yīng)發(fā)熱而融化并形成金屬液，另外在上邊的金屬絲材200足夠的推力下，金屬液最后被擠出噴嘴110的出液口 112，最終成型在打印基體300上，以實(shí)現(xiàn)三維模型的成型。
[0078]以上實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種噴頭裝置，其特征在于，所述噴頭裝置適用于3D打印系統(tǒng)，所述3D打印系統(tǒng)能夠?qū)⒔饘俳z材應(yīng)用熔融沉積成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)3D成型，所述噴頭裝置包括: 噴嘴，所述噴嘴具有進(jìn)料孔及相對(duì)設(shè)置于所述進(jìn)料孔一端的出液口 ；及 感應(yīng)線(xiàn)圈，設(shè)置于所述噴嘴的外側(cè)； 所述金屬絲材從所述進(jìn)料孔進(jìn)入所述噴嘴，所述感應(yīng)線(xiàn)圈能夠產(chǎn)生交變電流并作用于所述金屬絲材上，使所述金屬絲材加熱融化并從所述出液口輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴頭裝置，其特征在于，所述感應(yīng)線(xiàn)圈環(huán)繞所述噴嘴的外側(cè)設(shè)置； 且所述感應(yīng)線(xiàn)圈與所述噴嘴之間存在預(yù)設(shè)距離； 所述噴嘴由耐高溫材料制成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴頭裝置，其特征在于，所述感應(yīng)線(xiàn)圈沿所述噴嘴的軸向方向的高度為所述噴嘴沿軸向方向的高度的0.2倍?0.6倍； 所述感應(yīng)線(xiàn)圈的一端與所述噴嘴的出液口相平齊。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴頭裝置，其特征在于，所述噴嘴由陶瓷材料制成； 所述感應(yīng)線(xiàn)圈所使用的頻率的范圍為30KHZ?2000KHZ。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的噴頭裝置，其特征在于，還包括位置檢測(cè)傳感器，所述位置檢測(cè)傳感器設(shè)置于所述噴嘴上； 所述噴嘴的出液口正對(duì)所述3D打印系統(tǒng)的打印基體，所述位置檢測(cè)傳感器能夠檢測(cè)所述出液口與所述打印基體之間的距離，以使所述感應(yīng)線(xiàn)圈預(yù)加熱所述打印基體。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴頭裝置，其特征在于，還包括冷卻機(jī)構(gòu)，所述冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述噴嘴的上方； 所述冷卻機(jī)構(gòu)能夠?qū)λ鼋饘俳z材冷卻，以使所述金屬絲材進(jìn)入所述進(jìn)料孔； 所述冷卻機(jī)構(gòu)與所述感應(yīng)線(xiàn)圈之間存在預(yù)設(shè)間距。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴頭裝置，其特征在于，所述冷卻機(jī)構(gòu)包括送料部及冷卻部，所述冷卻部圍繞所述送料部設(shè)置，所述冷卻部能夠?qū)λ鏊土喜窟M(jìn)行冷卻； 所述送料部具有進(jìn)絲孔，所述進(jìn)絲孔與所述進(jìn)料孔相對(duì)應(yīng)； 所述冷卻部具有冷卻液進(jìn)口及與所述冷卻液進(jìn)口相對(duì)設(shè)置的冷卻液出口 ； 所述冷卻液進(jìn)口位于所述冷卻液出口的下方。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴頭裝置，其特征在于，所述進(jìn)絲孔與所述進(jìn)料孔對(duì)正設(shè)置； 且所述進(jìn)絲孔與所述進(jìn)料孔均為光孔，所述進(jìn)絲孔與所述進(jìn)料孔的直徑范圍為0.1mm?20mmo9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴頭裝置，其特征在于，還包括鎖緊法蘭，所述鎖緊法蘭設(shè)置于所述冷卻機(jī)構(gòu)與所述噴嘴之間； 所述冷卻機(jī)構(gòu)的一端穿設(shè)所述鎖緊法蘭，并由所述鎖緊法蘭鎖緊固定于所述噴嘴上； 所述鎖緊法蘭具有冷卻腔室，所述冷卻腔室與所述冷卻部相連通。10.—種3D打印系統(tǒng)，其特征在于，包括支架、送絲裝置及如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的噴頭裝置； 所述送絲裝置安裝于所述支架上，所述送絲裝置具有送絲孔，所述送絲孔能夠與所述噴頭裝置的噴嘴的進(jìn)料孔對(duì)正； 所述送絲裝置能夠?qū)⒔饘俳z材通過(guò)所述送絲孔送入所述噴嘴中。
【文檔編號(hào)】B22F3/115GK205673604SQ201620632846
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日 公開(kāi)號(hào)201620632846.1, CN 201620632846, CN 205673604 U, CN 205673604U, CN-U-205673604, CN201620632846, CN201620632846.1, CN205673604 U, CN205673604U
【發(fā)明人】沈圣成, 張遠(yuǎn)明
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所