[发明专利]一种生物3D打印机的高温喷头

说明书

本发明提供一种生物3D打印机的高温喷头。一种生物3D打印机的高温喷头，其中，包括依次连接形成整体直通式流道的料筒、喉管和针头，所述料筒和喉管的外围沿径向依次套设有料筒导热套和外壳，所述料筒导热套上设有温控组件且所述料筒导热套底部与所述喉管对应的位置设有用于固定和定位所述喉管的“L”型压块，所述针头的外围设有与所述料筒导热套可拆卸连接的针头导热套，所述针头导热套的外围设有针头绝热套。本发明的高温喷头的加热效率高，料筒受热均匀；针头温度可控，可有效防止针头堵塞；材料流阻低，挤出力小；无高温导致的密封失效问题；且可避免喉管摩擦松动。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，更具体地，涉及一种生物3D打印机的高温喷头。

背景技术

3D打印技术是一种增材制造技术，3D打印机是一种依据特定格式的数字模型利用各种原材料进行三维堆积成型的设备，所使用的材料有高分子线材和粒材、金属粉末、胶状生物材料和粉状无机材料等。根据成型原理不同，打印机的成型方式可分为熔融挤出成型、喷墨成型以及电纺丝成型等。

在3D打印时，一般根据不同材料的特性确定打印工艺，对于光敏类材料，打印机在打印成型室或喷头位置会配置紫外固化灯等相应的固化措施。对于温敏性材料，需要控制打印过程中的温度，包括喷头的温度和成型平台的温度甚至是打印室的空气温度。对于需要高温熔融挤出的材料，打印时对喷头的温度控制至关重要，通常的高温喷头因结构限制，一般依靠单一热源进行加热，并通过传热结构传递热量，这样使得加热过程变得缓慢并且不均匀，严重降低了打印效率和材料的性能。

3D打印机的喷头是一种为特定材料提供服务的成型工具，对于一些高分子类的材料，需要提供几百摄氏度的温度才能使材料达到熔融状态，有时为了保证打印体的一些力学或者生物兼容性特征，往往需要把几种高温材料混合在一起形成一种均质材料，这种混合形成的均质材料很难加工为线材，因此无法直接使用常见FDM打印机的高温喷头。

发明内容

为克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种生物3D打印机的高温喷头。该高温喷头的加热效率高，料筒受热均匀；针头温度可控，可有效防止针头堵塞；材料流阻低，挤出力小；无高温导致的密封失效问题；且可避免喉管摩擦松动。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种生物3D打印机的高温喷头，其中，包括依次连接形成整体直通式流道的料筒、喉管和针头，整体直通式流道可以有效避免异性流道产生的压力阻滞现象，在打印流动性较差的材料时可以有效降低气动挤出力，同时，在清理阶段以及换材料时可以保证剩余材料更有效的去除。所述料筒和喉管的外围沿径向依次套设有料筒导热套和外壳，所述料筒导热套上设有温控组件且所述料筒导热套底部与所述喉管对应的位置设有用于固定和定位所述喉管的“L”型压块，所述针头的外围设有与所述料筒导热套可拆卸连接的针头导热套，所述针头导热套的外围设有针头绝热套，所述料筒导热套上设有温控组件，所述料筒、喉管、针头、料筒导热套和针头导热套均由导热系数良好且耐高温的材料制成。这样，就可以使得料筒、喉管及针头能够抵抗高温，而且可以保证它们温度的均匀性。料筒导热套内壁与料筒的外壁贴合，以确保传热稳定性；料筒导热套的外壁与外壳内壁对应但不贴合，这样就留有一定余量以保证外壳可以平衡高温导致的料筒导热套膨胀，因此，在外壳的两侧预留螺纹孔并通过紧定螺钉的方式定位料筒导热套与外壳。外壳和针头绝热套可以阻隔热量泄露。

进一步的，所述料筒导热套底部设有用于容纳所述喉管的缺口，所述缺口的内壁上设有半圆形定位槽，所述喉管上设有与所述半圆形定位槽配合的定位部，所述“L”型压块抵住所述定位部的底面，这样就限制了喉管在竖直方向上的滑动；且“L”型压块通过螺栓与所述料筒导热套固定并压紧所述喉管，这样就限制了喉管剩余的自由度。并且，在日常使用时，喉管利用“L”型压块定位和固定的方式，使得设备在检修和维护时喉管可拆卸更换。