本實(shí)用新型涉及打印技術(shù)，具體涉及一種3D打印噴頭及3D打印設(shè)備。

背景技術(shù)：

自20世紀(jì)80年代以來，3D打印技術(shù)因其高效率、低成本的特點(diǎn)獲得了越來越廣泛地應(yīng)用，現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)其成型方法的不同，3D打印技術(shù)可以分為立體光刻(Stcmolithography,SLA)、疊層實(shí)體制造(Laminated Object Manufacturing,LOM)、選擇性激光燒結(jié)(Selective Laster

Sintering,SLS)、熔融沉積制造(Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM)等等不同的分類，其中，F(xiàn)DM快速成型系統(tǒng)與其他系統(tǒng)最本質(zhì)的區(qū)別在于沒有使用激光系統(tǒng)，因此成本最低，也是目前應(yīng)用最為廣泛的一種3D打印技術(shù)。

具體的，F(xiàn)DM工藝是將固態(tài)的低熔點(diǎn)絲狀材料(如PLA或ABS等)加熱到半熔融狀態(tài)，然后將其擠出以進(jìn)行打印加工?，F(xiàn)有技術(shù)中，3D打印噴頭包括相連接的噴嘴、加熱塊、喉管，加熱塊上設(shè)置有加熱裝置，絲料從喉管進(jìn)入噴嘴，在噴嘴處由加熱裝置加熱成半熔融狀態(tài)后擠出。上述機(jī)構(gòu)在使用過程中，加熱裝置的熱量不可避免的傳遞給了喉管內(nèi)的絲料，容易使絲料在喉管中升溫軟化造成堵塞，為了解決該問題，現(xiàn)有技術(shù)中在喉管上設(shè)置散熱裝置，通過散熱裝置降低喉管及其內(nèi)部絲料的溫度，確保進(jìn)入噴嘴前絲料一直處于固體狀態(tài)，從而保證進(jìn)料的通暢?，F(xiàn)有技術(shù)中的散熱裝置大多為風(fēng)扇和散熱塊，通過風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)喉管的散熱。

現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于，其一，需要在噴嘴和喉管上狹小的空間內(nèi)同時(shí)布置加熱裝置和散熱裝置，布置難度較大，從而難以在技術(shù)效果和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上達(dá)到理想的平衡狀態(tài)，長(zhǎng)時(shí)間工作可靠性不佳；其二，風(fēng)扇給喉管散熱極限為室溫，這使得絲料自喉管進(jìn)入噴嘴前還是處于高溫狀態(tài)，其防止堵料的能力相對(duì)較弱。其三，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)具有一定的噪音和震動(dòng)，并增加噴頭重量，不利于高精度和高速打印；其四，依賴多部件協(xié)同工作，任一組件出現(xiàn)故障，均會(huì)導(dǎo)致打印失敗，系統(tǒng)可靠性欠佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種3D打印噴頭及3D打印設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足之處。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

一種3D打印噴頭，包括相連通的噴嘴和喉管，所述噴嘴上連接有第一導(dǎo)熱件，所述喉管上連接有第二導(dǎo)熱件，還包括半導(dǎo)體制冷件，所述半導(dǎo)體制冷件的熱端與所述第一導(dǎo)熱件連接，所述半導(dǎo)體制冷件的冷端與所述第二導(dǎo)熱件連接。

上述的3D打印噴頭，所述第一導(dǎo)熱件、半導(dǎo)體制冷件以及第二導(dǎo)熱件依次抵接。

上述的3D打印噴頭，所述第一導(dǎo)熱件和所述半導(dǎo)體制冷件之間，以及所述第二導(dǎo)熱件和所述半導(dǎo)體制冷件之間均設(shè)置有液體金屬墊片。

上述的3D打印噴頭，所述第一導(dǎo)熱件、半導(dǎo)體制冷件以及第二導(dǎo)熱件均為筒狀結(jié)構(gòu)，各筒狀結(jié)構(gòu)以端部相互抵接。

上述的3D打印噴頭，所述第一導(dǎo)熱件和/或所述第二導(dǎo)熱件的端部設(shè)置有限位結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體制冷件嵌于所述限位結(jié)構(gòu)上。

上述的3D打印噴頭，還包括隔熱筒，所述隔熱筒內(nèi)嵌于所述半導(dǎo)體制冷件中，所述隔熱筒外套于所述噴嘴和喉管的連通處。

上述的3D打印噴頭，所述第一導(dǎo)熱件的外壁上設(shè)置有保溫件。

上述的3D打印噴頭，所述半導(dǎo)體制冷件包括多個(gè)相互貼合的半導(dǎo)體制冷片，任意相鄰的兩半導(dǎo)體制冷片以熱端和冷端相貼合。

上述的3D打印噴頭，還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器的檢測(cè)部分嵌于所述第一導(dǎo)熱件中。

一種3D打印設(shè)備，包括本體和設(shè)置于所述本體上的噴頭，所述噴頭為上述的3D打印噴頭。

在上述技術(shù)方案中，本實(shí)用新型提供的3D打印噴頭，充分利用半導(dǎo)體制冷件工作時(shí)兩端產(chǎn)生溫差的特性，滿足3D打印噴頭加熱熔料和喉管散熱的雙重需求，一個(gè)裝置同時(shí)實(shí)現(xiàn)加熱效果和散熱效果在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和技術(shù)效果上的良好平衡，同時(shí)，使用時(shí)沒有噪音，再次，合理利用了半導(dǎo)體制冷件的發(fā)熱功率大于制冷功率的特性，實(shí)現(xiàn)了該元件的特性與3D打印噴頭的需求的完美契合；最后，一個(gè)元件實(shí)現(xiàn)了加熱和散熱功能，可靠性較高，避免了多元件工作帶來的額外故障。

由于上述3D打印噴頭具有上述技術(shù)效果，包含該3D打印噴頭的3D打印設(shè)備也應(yīng)具有相應(yīng)的技術(shù)效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的3D打印噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的3D打印噴頭的剖視圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的3D打印噴頭的分解示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1、噴嘴；2、喉管；3、第一導(dǎo)熱件；4、第二導(dǎo)熱件；5、半導(dǎo)體制冷件；6、液體金屬墊片；7、限位結(jié)構(gòu)；8、隔熱筒；9、保溫件；10、溫度傳感器；11、轉(zhuǎn)接頭；12、特氟龍管。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)介紹。

如圖1-3所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種3D打印噴頭1，包括相連通的噴嘴1和喉管2，噴嘴1上連接有第一導(dǎo)熱件3，喉管2上連接有第二導(dǎo)熱件4，還包括半導(dǎo)體制冷件5，半導(dǎo)體制冷件5的熱端與第一導(dǎo)熱件3連接，半導(dǎo)體制冷件5的冷端與第二導(dǎo)熱件4連接。

具體的，喉管2用于向噴嘴1供給絲料，絲料在噴嘴1內(nèi)由固體加熱成熔融狀態(tài)以輸出打印，第一導(dǎo)熱件3連接于噴嘴1上，其連接的作用在于為噴嘴1提供熱量，第二導(dǎo)熱件4連接于喉管2上，其連接的作用用于將喉管2的熱量帶走，第一導(dǎo)熱件3和第二導(dǎo)熱件4本身并不產(chǎn)生熱量或制造低溫，其中半導(dǎo)體制冷件5的熱端通過第一導(dǎo)熱件3傳遞熱量到噴嘴，實(shí)現(xiàn)絲料熔融，喉管2通過第二導(dǎo)熱件4傳遞熱量到半導(dǎo)體制冷件5的冷端，實(shí)現(xiàn)喉管降溫，第二導(dǎo)熱件4僅是傳遞熱量的介質(zhì)，因此兩者雖然作用不同，但是理論上完全可以是相同的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)，如鋁制的筒體。半導(dǎo)體制冷件5也叫熱電制冷片，其利用半導(dǎo)體材料的Peltier效應(yīng)，當(dāng)直流電通過兩種不同半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶時(shí)，在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，以此可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)制熱和制冷的目的，半導(dǎo)體制冷為現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施例不再贅述其具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理。本實(shí)施例中，半導(dǎo)體制冷件5的熱端與第一導(dǎo)熱件3連接，以通過第一導(dǎo)熱件3向噴嘴1傳遞熱量，半導(dǎo)體制冷件5的冷端與第二導(dǎo)熱件4連接，以通過第二導(dǎo)熱件4從喉管2吸收熱量，以避免該部分熱量加熱喉管2中的絲料使其升溫軟化而導(dǎo)致堵塞，本實(shí)施例中，半導(dǎo)體制冷件5、第一導(dǎo)熱件3、第二導(dǎo)熱件4、噴嘴1以及喉管2等部件相連接的含義和作用就是進(jìn)行熱量傳遞，其具體結(jié)構(gòu)不論，如第一導(dǎo)熱件3可以是長(zhǎng)方體、正方體、圓筒狀或者其它異形結(jié)構(gòu)，其可以完全包裹噴嘴1，也可以僅部分與噴嘴1貼合，其可以直接與噴嘴1貼合，還可以通過其它的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)向噴嘴1傳遞熱量，僅需保證其能夠?qū)⒆懔康臒崃總鬟f給噴嘴1以使得其內(nèi)部的絲料得以融化即可，唯一可以確定的是其材質(zhì)為導(dǎo)熱性能優(yōu)異的材質(zhì)，第二導(dǎo)熱件4以及其它部件同樣，僅需保證半導(dǎo)體制冷件5的能夠足量的從標(biāo)的結(jié)構(gòu)上吸收熱量。

本實(shí)施例提供的3D打印噴頭1，半導(dǎo)體制冷件5的熱端產(chǎn)生高溫，并通過第一導(dǎo)熱件3將高溫傳遞給噴嘴1，以使得噴嘴1內(nèi)的絲料得以熔融，半導(dǎo)體制冷件5的冷端產(chǎn)生低溫，并通過第二導(dǎo)熱件4從喉管2吸收熱量使其降溫，以使得喉管2內(nèi)的絲料始終處于固體狀態(tài)。

本實(shí)施例中，喉管2上背離噴嘴1的一端還會(huì)設(shè)置有轉(zhuǎn)換頭11、快插等等結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)均可參考現(xiàn)有技術(shù)中的相關(guān)結(jié)構(gòu)。喉管2內(nèi)還可嵌入特氟龍管12以進(jìn)行隔熱和潤(rùn)滑。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的3D打印噴頭，充分利用半導(dǎo)體制冷件工作時(shí)兩端產(chǎn)生溫差的特性，滿足3D打印噴頭加熱熔料和喉管散熱的雙重需求，一個(gè)裝置同時(shí)實(shí)現(xiàn)加熱效果和散熱效果在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和技術(shù)效果上的良好平衡，同時(shí)，使用時(shí)沒有噪音，再次，半導(dǎo)體制冷件在本實(shí)用新型中主要是利用其發(fā)熱特性，其次合理利用其制冷特性。

半導(dǎo)體制冷件5在其工作過程中，除從冷端吸收熱量傳遞到熱端外，還有自身電阻特性帶來的發(fā)熱，故而具有熱端發(fā)熱功率大，冷端制冷功率小的特性，此特性完美的契合了3D打印噴頭的需求，3D打印噴頭需要較多的功率進(jìn)行加熱以融化物料，而僅需相對(duì)較少的功率從喉管2吸收熱量防止物料在喉管2中提前熔化；同時(shí)，由于半導(dǎo)體制冷件5具備制冷功能，相比風(fēng)扇散熱，其可以將喉管冷卻到室溫以下，效果更好。

本實(shí)施例中，進(jìn)一步的，第一導(dǎo)熱件3、半導(dǎo)體制冷件5以及第二導(dǎo)熱件4依次抵接，即第一導(dǎo)熱件3的端部與半導(dǎo)體制冷件5的熱端相貼合，半導(dǎo)體制冷件5的冷端與第二導(dǎo)熱件4相貼合，如此布置一方面使得結(jié)構(gòu)上較為緊湊，另一方面也使得熱傳遞效果較好。優(yōu)選的，第一導(dǎo)熱件3、半導(dǎo)體制冷件5以及第二導(dǎo)熱件4均為筒狀結(jié)構(gòu)，如圓筒結(jié)構(gòu)，各圓筒結(jié)構(gòu)以軸向的端部相互抵接。各筒狀結(jié)構(gòu)上沿著中心軸線開設(shè)有通孔，噴嘴1和喉管2固定于這些通孔中，使得整體的結(jié)構(gòu)布置較為合理。

本實(shí)施例中，更進(jìn)一步的，第一導(dǎo)熱件3和半導(dǎo)體制冷件5之間，以及第二導(dǎo)熱件4和半導(dǎo)體制冷件5之間均設(shè)置有液體金屬墊片6，第一導(dǎo)熱件3的端部和半導(dǎo)體制冷件5的端部、以及第二導(dǎo)熱件4的端部和半導(dǎo)體制冷件5的端部之間均夾有液體金屬墊片6，液體金屬墊片6的導(dǎo)熱系數(shù)較高，通過墊片保證半導(dǎo)體制冷件5能高效的與對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱量交換。

本實(shí)施例中，更進(jìn)一步的，第一導(dǎo)熱件3和/或第二導(dǎo)熱件4的端部設(shè)置有限位結(jié)構(gòu)7，半導(dǎo)體制冷件5嵌于限位結(jié)構(gòu)7上，限位結(jié)構(gòu)7用于定位和固定半導(dǎo)體制冷件5，如第一導(dǎo)熱件3的端部設(shè)置有凹槽作為限位結(jié)構(gòu)7，半導(dǎo)體制冷件5的端部卡入該凹槽中以實(shí)現(xiàn)限位和固定，如此使得兩者的連接更為穩(wěn)固。再進(jìn)一步的，第一導(dǎo)熱件3的外壁上設(shè)置有保溫件9，保溫件9用于為第一導(dǎo)熱件3保溫，防止其熱量外溢，保證大部分熱量用于加熱噴嘴1，再進(jìn)一步的，保溫件9外套于第一導(dǎo)熱件3上，且保溫件9的端部設(shè)置有一朝向第一導(dǎo)熱件3中心軸線的第一徑向延伸部，而半導(dǎo)體制冷件5的端部設(shè)置有背離其中心軸線的第二徑向延伸部，第二徑向延伸部嵌于第一導(dǎo)熱件3端部的凹槽中后，第二徑向延伸部貼合于第一徑向延伸部上，即保溫件9將第一導(dǎo)熱件3上和半導(dǎo)體制冷件5的端部均包裹起來，一方面實(shí)現(xiàn)了三者的穩(wěn)固連接，另一方面保證熱傳遞的穩(wěn)定和高效。

本實(shí)施例中，限位結(jié)構(gòu)7、保溫結(jié)構(gòu)對(duì)于第二導(dǎo)熱件4同樣適用。

本實(shí)施例中，進(jìn)一步的，還包括隔熱筒8，隔熱筒8內(nèi)嵌于半導(dǎo)體制冷件5中，隔熱筒8外套于噴嘴1和喉管2的連通處，隔熱筒8用于防止半導(dǎo)體制冷件5與噴嘴1和喉管2直接接觸。

本實(shí)施例中，進(jìn)一步的，半導(dǎo)體制冷件5包括一件多個(gè)相互貼合的半導(dǎo)體制冷片，相鄰的半導(dǎo)體制冷片以熱端和冷端相貼合，優(yōu)選的，相貼合的端部可以形成一體式結(jié)構(gòu)，如某個(gè)陶瓷片是一個(gè)半導(dǎo)體制冷片的熱端，同時(shí)，其又是另一個(gè)半導(dǎo)體制冷片的冷端，多個(gè)半導(dǎo)體制冷片串聯(lián)疊加有利于提升制熱和制冷效果，如單個(gè)半導(dǎo)體制冷片的熱端和冷端實(shí)際溫差為50-60度，兩個(gè)則可達(dá)到近100度，其后以此類推。

本實(shí)施例中，進(jìn)一步的，還包括溫度傳感器10，溫度傳感器10的檢測(cè)部分嵌于第一導(dǎo)熱件3中，溫度傳感器10用于檢測(cè)第一導(dǎo)熱件3的溫度，使得噴嘴1始終處于高效的溫度區(qū)間內(nèi)。

本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種3D打印設(shè)備，包括本體和設(shè)置于本體上的噴頭，噴頭為上述的3D打印噴頭。當(dāng)單個(gè)3D打印設(shè)備具有多個(gè)3D打印噴頭噴頭時(shí)，可以是其中部分，如一個(gè)是本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的3D打印噴頭，也可以其全部噴頭都是本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的3D打印噴頭。3D打印設(shè)備可以是各類的3D打印機(jī)，如以塑料或者金屬為原料的打印機(jī)，也可以是各個(gè)領(lǐng)域的3D打印機(jī)，如珠寶、工業(yè)設(shè)計(jì)、工程施工、汽車，航空航天、醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、以及教育等領(lǐng)域的3D打印機(jī)。

在上述技術(shù)方案中，由于上述3D打印噴頭具有上述技術(shù)效果，包含該3D打印噴頭的3D打印設(shè)備也應(yīng)具有相應(yīng)的技術(shù)效果。

以上只通過說明的方式描述了本實(shí)用新型的某些示范性實(shí)施例，毋庸置疑，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式對(duì)所描述的實(shí)施例進(jìn)行修正。因此，上述附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。