打印头组件和三维打印设备的制作方法

1.本实用新型涉及三维打印技术领域，尤其涉及一种打印头组件和三维打印设备。


背景技术：

2.三维打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。目前，为了实现彩色模型的打印，打印机通常设置多个进料组件，每个进料组件用于输送不同颜色的打印耗材。通过多个进料组件同时向加热块内输送多种颜色的打印耗材，并使用搅拌装置在加热块内对多种颜色的耗材进行混合，再从喷嘴挤出混合后的耗材，即可实现彩色模型的打印。
3.但是，由于加热块内的打印耗材较多，在对加热块内的打印耗材进行混合时，打印耗材容易从搅拌装置与加热块的连接处漏出，进而影响打印模型的质量和三维打印设备的正常运行。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种打印头组件和三维打印设备，以解决打印耗材容易从搅拌装置与加热块的连接处漏出的问题。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种打印头组件，包括：
6.加热块，所述加热块内设有容料腔，所述加热块上开设有容置孔，所述容置孔与所述容料腔连通；
7.进料组件，所述进料组件的数量为至少两个，所述进料组件与所述容料腔连通；
8.打印头，所述打印头与所述容料腔连通；
9.搅拌装置，所述搅拌装置的一端穿过所述容置孔并位于所述容料腔内，所述搅拌装置位于所述容料腔内的一端设有螺旋结构，当所述搅拌装置旋转时所述螺旋结构将所述加热块内熔融的打印耗材沿远离所述容置孔的方向推动；
10.驱动组件，所述驱动组件与所述搅拌装置连接，所述驱动组件用于驱动所述搅拌装置旋转。
11.可选地，所述螺旋结构为所述搅拌装置上开设的螺纹、所述搅拌装置上设置的螺旋扇叶或螺旋叶片。
12.可选地，所述打印头组件还包括密封装置，所述密封装置套设在所述搅拌装置上，并与所述搅拌装置转动连接，所述密封装置还至少部分位于所述容置孔内，所述密封装置还与所述加热块连接。
13.可选地，所述密封装置包括：
14.固定套，所述容置孔的直径大于所述容料腔的直径，所述容置孔的侧壁和所述容料腔侧壁形成台阶，所述固定套套设在所述搅拌装置位于所述容置孔内的部分上，且所述固定套与所述容置孔的内壁贴合设置；所述固定套与所述密封垫抵接，以限制所述密封垫沿所述搅拌装置的轴向移动；
15.密封垫，所述密封垫套设在所述搅拌装置上，所述密封垫的一端与所述固定套抵接，另一端与所述台阶抵接。
16.可选地，所述搅拌装置位于所述容料腔内的部分设有混合腔，所述混合腔设有多个开口，所述混合腔通过多个所述开口与所述容料腔连通。
17.可选地，所述进料组件包括：
18.喉管；
19.散热块，所述散热块套设在所述喉管的中部；
20.挤出机，所述挤出机的出料口与所述喉管连通。
21.可选地，所述打印头组件还包括：
22.第一固定板，所述第一固定板与所述驱动组件连接；
23.第二固定板，所述第二固定板与所述加热块连接；
24.至少一个支撑柱，所述支撑柱的第一端与所述第一固定板连接，所述支撑柱的第二端与所述第二固定板连接；
25.散热组件，所述散热组件与所述第一固定板或所述第二固定板连接。
26.可选地，所述进料组件包括：
27.第一进料组件，所述第一进料组件用于输送红色打印耗材；
28.第二进料组件，所述第二进料组件用于输送黄色打印耗材；
29.第三进料组件，所述第三进料组件用于输送蓝色打印耗材；
30.第四进料组件，所述第四进料组件用于输送白色打印耗材。
31.第二方面，本实用新型实施例还提供了一种三维打印设备，包括上述的打印头组件。
32.可选地，所述三维打印设备包括打印平台、第一驱动组件和第二驱动组件，所述第一驱动组件与所述打印头组件连接，用于带动所述打印头组件在目标平面内移动，所述第二驱动组件与所述打印平台连接，用于带动所述打印平台沿目标轴线移动，所述目标轴线垂直于所述目标平面。
33.在本实用新型实施例中，所述搅拌装置位于所述容料腔内的一端设有螺旋结构，因此，当搅拌装置旋转时，螺旋结构也同步旋转，此时螺旋结构通过推动容置孔内的空气或打印耗材产生一个将所述加热块内熔融的打印耗材沿远离所述容置孔的方向推动的作用力，将打印耗材推回至所述容料腔内。通过螺旋结构的设置，降低了打印耗材漏出的概率。
附图说明
34.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
35.图1是本实用新型实施例提供的打印头组件的结构示意图；
36.图2是图1沿a-a方向的剖面结构示意图；
37.图3是图1的爆炸示意图；
38.图4是本实用新型实施例提供的加热块的结构示意图；
39.图5是图4沿b-b方向的剖面结构示意图；
40.图6是本实用新型实施例提供的搅拌装置的结构示意图；
41.图7是本实用新型实施例提供的三维打印设备的结构示意图。
具体实施方式
42.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
43.除非另作定义，本实用新型中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
44.如图1至图7所示，本实用新型实施例提供了一种打印头组件，包括：
45.加热块10，加热块10内设有容料腔101，加热块10上开设有容置孔102，容置孔102与容料腔101连通；
46.进料组件20，进料组件20的数量为至少两个，进料组件20与容料腔101连通；
47.打印头30，打印头30与加热块10连接，打印头30还与容料腔101连通；
48.搅拌装置40，搅拌装置40的一端穿过容置孔102并位于容料腔101内，搅拌装置40位于容料腔101内的一端设有螺旋结构401，当搅拌装置40旋转时螺旋结构401将加热块10内熔融的打印耗材沿远离容置孔102的方向推动；
49.驱动组件50，驱动组件50与搅拌装置40连接，驱动组件50用于驱动搅拌装置40旋转。
50.应理解的是，驱动组件50的结构在此不做限定。在一些实施例中，驱动组件50可以为电机，如步进电机。
51.应理解的是，螺旋结构401与容料腔101的内壁之间存在间隙，避免了螺旋结构401与容置孔102的内壁产生摩擦。
52.应理解的是，在实际使用过程中，打印头组件通常需要与沿多个方向移动，以实现在打印平台的不同位置进行打印。因此，打印头组件通常还包括连接组件，连接组件用于与三维打印设备的其他组件连接，以将打印头组件安装至三维打印设备上。可选地，连接组件包括直线轴承组件和同步带张紧板。
53.本实施例提供的打印头组件的使用原理说明如下：在进行打印时，不同颜色的打印耗材经由进料组件20输送至容料腔101内。搅拌装置40的一端经由容置孔102位于容料腔101内，用于搅拌容料腔101内熔融的打印耗材。驱动组件50与搅拌装置40连接，以驱动连接部旋转，通过搅拌装置40的旋转推动熔融的打印耗材移动，达到搅拌熔融的打印耗材的目的，从而提高经由多个进料组件20进入容料腔101内的打印耗材的混合效率。由于搅拌装置40位于容料腔101内的一端设有螺旋结构401，因此，当搅拌装置40旋转时，螺旋结构401也
同步旋转。当螺旋结构401的设置方向和旋转方向匹配时，螺旋结构401推动空气或打印耗材，产生沿第一方向的推力，从而推动打印耗材沿第一方向移动，降低了打印耗材溢出的概率。
54.在本实用新型实施例中，搅拌装置40位于容料腔101内的一端设有螺旋结构401，因此，当搅拌装置40旋转时，螺旋结构401也同步旋转，此时螺旋结构401通过推动容置孔102内的空气或打印耗材产生一个将加热块10内熔融的打印耗材沿远离容置孔102的方向推动的作用力，将打印耗材推回至容料腔101内。通过螺旋结构401的设置，降低了打印耗材漏出的概率。
55.可选地，在一些实施例中，螺旋结构401为搅拌装置40上开设的螺纹、搅拌装置40上设置的螺旋扇叶或螺旋叶片。在具体实现时，螺旋结构401可以对熔融的打印耗材进行搅拌，进一步地提高了打印耗材的混合效率。可以理解，螺旋结构401的螺旋方向的设置，需要与搅拌装置40的旋转方向有关。如螺旋结构401为搅拌装置40上开设的正螺纹时，搅拌装置40逆时针方向旋转，即可将加热块10内熔融的打印耗材沿远离容置孔102的方向推动。
56.可选地，打印头组件还包括密封装置，密封装置套设在搅拌装置40上，并与搅拌装置40转动连接，密封装置还至少部分位于容置孔102内，密封装置还与加热块10连接。
57.应理解的是，密封装置与搅拌装置40转动连接可以理解为：在搅拌装置40旋转的过程中，密封装置始终与搅拌装置40保持贴合状态，密封装置始终与搅拌装置40之间没有缝隙，以进一步防止漏料。可以理解，密封装置至少部分位于容置孔102内，即密封装置可以全部位于容置孔102内，也可以部分密封装置位于容置孔102之外。
58.在本实施例中，密封装置至少部分位于容置孔102内，密封装置与搅拌装置40填充了容置孔102，从而降低了打印耗材漏出的概率。
59.可选地，在一些实施例中，密封装置包括：
60.固定套601，容置孔102的直径大于容料腔101的直径，容置孔102的侧壁和容料腔101侧壁形成台阶，固定套601套设在搅拌装置40位于容置孔102内的部分上，且固定套601与容置孔102的内壁贴合设置；
61.密封垫602，密封垫602套设在搅拌装置40上，密封垫602的一端与固定套601抵接，另一端与台阶抵接。
62.应理解的，密封垫602的一端与固定套601抵接，以限制密封垫602沿搅拌装置40的轴向朝固定套601移动。密封垫602的另一端与台阶抵接，以限制密封垫602朝向容料腔101内移动，从而对密封垫602起到了固定作用。
63.可选地，在一些实施例中，固定套601为石墨铜套。
64.在本实施例中，密封装置包括固定套601和密封垫602，由于固定套601的设置，限制了密封垫602沿搅拌装置40的轴向的移动，提高了密封垫602的密封性和稳定性。
65.可选地，如图6所示，搅拌装置40位于容料腔101内的一端设有混合装置402。混合装置402可以是混合槽、螺旋扇叶或螺旋叶片等不同类型的装置，以使容料腔101内熔融的物料充分混合。
66.在本实施例中，混合装置402是混合槽时，在搅拌装置40旋转时，容料腔101内的打印耗材可以经由多个开口进入混合槽内，再经由多个混合槽甩出，从而增大了打印耗材与搅拌装置40的接触面积，使得打印耗材的混合更加充分。
67.可选地，进料组件20包括：
68.喉管201；
69.散热块202，散热块202套设在喉管201的中部；
70.挤出机203，挤出机203的出料口与喉管201连通。
71.应理解的是，散热块202套设在喉管201上，用于提高喉管201内的热量排出的速率，降低喉管201的温度，避免打印耗材在喉管201内融化进而导致喉管201堵塞。在本实用新型实施例中，喉管201与散热块202的连接方式在此不做限定。在一些实施例中，喉管201与散热块202通过螺栓或螺钉连接。
72.应理解的是，挤出机203的出料口与喉管201连通。在一些实施例中，挤出机203为远程挤出机203，挤出机203通过送料管与喉管201的第一端连通，其中，送料管通常为铁氟龙管。在另一些实施例中，挤出机203为进程挤出机203，挤出机203的出料口与喉管201的第一端对应，使得挤出机203挤出的打印耗材可以直接进入喉管201中。
73.可选地，打印头组件还包括：
74.第一固定板70，第一固定板70与驱动组件50连接；
75.第二固定板80，第二固定板80与加热块10连接；
76.至少一个支撑柱90，支撑柱90的第一端与第一固定板70连接，支撑柱90的第二端与第二固定板80连接。
77.应理解的是，第一固定板70与驱动组件50的连接方式在此不做限定。在一些实施例中，第一固定板70与驱动组件50为焊接固定。在另一些实施例中，第一固定板70与驱动组件50为铆接固定。其中，第一固定板70与第二固定板80间隔层叠设置。
78.应理解的是，第二固定板80与加热块10的连接方式在此不做限定。在一些实施例中，第二固定板80与加热块10为焊接固定。在另一些实施例中，第二固定板80与加热块10为铆接固定或通过螺钉连接。
79.应理解的是，支撑柱90与第一固定板70的连接方式在此不做限定。在一些实施例中，支撑柱90与第一固定板70为焊接固定。在另一些实施例中，支撑柱90与第一固定板70为铆接固定。
80.应理解的是，支撑柱90与第二固定板80的连接方式在此不做限定。在一些实施例中，支撑柱90与第二固定板80为焊接固定。在另一些实施例中，支撑柱90与第二固定板80为铆接固定。当然，在具体实现时，支撑柱90与第一固定板70的连接方式和支撑柱90和第二固定板80的连接方式可以不同。
81.应理解的是，支撑柱90的结构在此不做限定，且根据支撑柱90的结构的不同，支撑柱90与第一固定板70和第二固定板80的连接方式也可以不同。在一些实施例中，支撑柱90为螺母柱，第一固定板70和第二固定板80均设有与螺母柱匹配的螺纹孔，支撑柱90与第一固定板70和第二固定部均为螺纹连接。
82.在本实施例中，第一固定板70和第二固定板80通过支撑柱90连接组成打印头30的框架，第一固定板70和第二固定板80可以用于固定打印头组件的各个部件，限制各个部件之间的相对位置，提高了打印头组件在使用过程中的稳定性。
83.可选地，打印头组件还包括散热组件100，散热组件100与第一固定板70和/或第二固定板80连接。
84.应理解的是，散热组件100与第一固定板70的连接方式在此不做限定。
85.在一些实施例中，散热组件100与第一固定板70通过螺栓或螺钉连接。在另一些实施例中，散热组件100与第一固定板70为焊接固定。
86.应理解的是，散热组件100与第二固定板80的连接方式在此不做限定。
87.在一些实施例中，散热组件100与第二固定板80通过螺栓或螺钉连接。在另一些实施例中，散热组件100与第二固定板80为焊接固定。
88.应理解的是，散热组件100的具体结构在此不做限定，且散热组件100可以为一个或多个，通常，散热组件100用于驱散打印模型的热量和/或进料组件20的热量。在一些实施例中，散热组件100包括模型散热风扇和喉管201散热风扇，模型散热风扇用于驱散打印模型的热量，降低打印模型的温度，提高打印模型的质量；喉管201散热风扇用于驱散喉管201的热量，减小打印耗材在喉管201内融化的概率，降低了打印耗材在喉管201内堵塞的概率。在具体实现时，喉管201散热风扇可对应每一进料组件20设置，也可以对应每两个进料组件20设置。
89.在本实施例中，打印头组件还包括散热组件100，散热组件100可以用于降低打印模型的温度和喉管201的温度。通过散热组件100的设置，降低了喉管201内打印耗材堵塞的概率，同时提高了模型的打印质量。
90.可选地，加热块10上设有热敏电阻，热敏电阻用于测量加热块10的温度。
91.应理解的是，热敏电阻与加热块10的连接方式在此不作限定。在一些实施例中，加热块10设有第一凹槽，热敏电阻位于第一凹槽内，并与第一凹槽的内壁贴合。在另一些实施例中，热敏电阻与加热块10粘接。同时，热敏电阻的结构在此不做限定。
92.通常，在具体实现时，加热块10上还设有加热棒，用于提高加热块10的温度，使得容料腔101内的打印耗材融化。在一些实施例中，加热块10上设有第二凹槽，加热棒位于第二凹槽内。更进一步地，加热棒的数量在此不做限定。
93.在本实施例中，加热块10上设有热敏电阻，通过热敏电阻的设置，可以灵敏地对加热块10的温度进行监控，从而控制容料腔101内的打印耗材融化程度。
94.可选地，进料组件20包括：
95.第一进料组件，第一进料组件用于输送红色打印耗材；
96.第二进料组件，第二进料组件用于输送黄色打印耗材；
97.第三进料组件，第三进料组件用于输送蓝色打印耗材；
98.第四进料组件，第四进料组件用于输送白色打印耗材。
99.应理解的是，由于红色、黄色和蓝色为三原色，因此通过调整红色、黄色和蓝色的比例可以混合得到不同颜色，进一步地，通过调整添加的白色的比例可以调整混合后的颜色的深度。在具体实现时，通过调整各个颜色的打印耗材的进料速率或进料量，可以调整混合后的打印耗材的颜色，从而实现不同颜色的模型打印。
100.在本实施例中，通过第一进料组件20、第二进料组件20、第三进料组件20和第四进料组件20的设置，可以向加热块10内同时输送红色打印耗材、黄色打印耗材、蓝色打印耗材和白色打印耗材，从而混合出多种不同颜色的打印耗材，实现彩色模型的打印。
101.作为一个示例，本实用新型实施例提供一种打印头组件，包括：
102.加热块10，加热块10内设有容料腔101，加热块10上开设有容置孔102，容置孔102
与容料腔101连通；
103.进料组件20，进料组件20的数量为至少两个，进料组件20与容料腔101连通；
104.打印头30，打印头30与与加热块10连接，打印头30还容料腔101连通；
105.搅拌装置40，搅拌装置40的一端穿过容置孔102并位于容料腔101内，搅拌装置40位于容料腔101内的一端设有螺旋结构401，当搅拌装置40旋转时螺旋结构401将加热块10内熔融的打印耗材沿远离容置孔102的方向推动；
106.驱动组件50，驱动组件50与搅拌装置40连接，驱动组件50用于驱动搅拌装置40旋转。
107.进一步地，螺旋结构401为搅拌装置40上开设的螺纹、搅拌装置40上设置的螺旋扇叶或螺旋叶片。
108.进一步地，打印头组件还包括密封装置，密封装置套设在搅拌装置40上，并与搅拌装置40转动连接，密封装置还至少部分位于容置孔102内，密封装置还与加热块10连接。
109.进一步地，密封装置包括：
110.固定套601，容置孔102的直径大于容料腔101的直径，容置孔102的侧壁和容料腔101侧壁形成台阶，固定套601套设在搅拌装置40位于容置孔102内的部分上，且固定套601与容置孔102的内壁贴合设置；
111.密封垫602，密封垫602套设在搅拌装置40上，密封垫602的一端与固定套601抵接，另一端与台阶抵接。
112.进一步地，搅拌装置40位于容料腔101内的一端设有混合装置。
113.进一步地，进料组件20包括：
114.喉管201；
115.散热块202，散热块202套设在喉管201的中部；
116.挤出机203，挤出机203的出料口与喉管201连通。
117.进一步地，打印头组件还包括：
118.第一固定板70，第一固定板70与驱动组件50连接；
119.第二固定板80，第二固定板80与加热块10连接；
120.至少一个支撑柱90，支撑柱90的第一端与第一固定板70连接，支撑柱90的第二端与第二固定板80连接；
121.散热组件100，散热组件100与第一固定板70或第二固定板80连接。
122.进一步地，进料组件20包括：
123.第一进料组件20，第一进料组件20用于输送红色打印耗材；
124.第二进料组件20，第二进料组件20用于输送黄色打印耗材；
125.第三进料组件20，第三进料组件20用于输送蓝色打印耗材；
126.第四进料组件20，第四进料组件20用于输送白色打印耗材。
127.本实用新型实施例还提供了一种三维打印设备，包括上述的打印头组件。该打印头组件为上述实施例中的打印头组件，具体结构可以参照上述实施例中的描述，在此不再赘述。由于在本实施例中采用了上述实施例中的打印头组件，因此本实施例提供的三维打印设备具有上述实施例中打印头组件的全部有益效果。
128.可选地，三维打印设备包括打印平台、第一驱动组件50和第二驱动组件50，第一驱
动组件50与打印头组件连接，用于带动打印头组件在目标平面内移动，第二驱动组件50与打印平台连接，用于带动打印平台沿目标轴线移动，目标轴线垂直于目标平面。
129.应理解的是，在实际打印时，通过第一驱动组件50控制打印头组件在目标平面内移动，以实现单层模型的打印，打印头组件在目标平面内移动可以理解为打印头30在打印时沿x轴和y轴移动，在完成单层模型的打印后，通过第二驱动组件50控制打印平台沿目标轴线移动，以进行下一层模型的打印，打印平台沿目标轴线移动可以理解为在打印时打印平台沿z轴移动。
130.以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。