[实用新型]一种工业FDM打印设备用的冷却装置

说明书

本实用新型具体涉及一种工业FDM打印设备用的冷却装置，包括冷却源、气管、冷却环等机构，低温气体由多根气管分流输向冷却环，冷却环采用均布的特殊结构出气口，改变了传统的FDM打印头冷却机构和冷却方式，采用冷却环及外向冷却方式，冷却效果更均匀，避免对喷头的激冷问题，保证喷头出料的流畅性；设计冷却环的空腔结构为弧形结构，可有效降低气体流速，避免气流冲击震动；同时采用分体式冷却环实施方便，安装维护便捷。

技术领域

本实用新型属于工业FDM打印设备领域，具体涉及一种工业FDM打印设备用的冷却装置。

背景技术

3D打印机是快速成型技术的一种设备，它是一种以数字模型文件为基础，以粉末状金属或塑料等可粘接性材料，通过逐层打印方式来构建物体的技术。

熔融沉积型技术(FDM)是增材制造的主流技术之一。它利用热塑性材料(ABS或PLA) 的热熔性、粘接性，将热塑性材料在挤出机构内加热成熔融态。挤出机构在设定程序控制下，沿着模型轮廓轨迹进行X-Y平面运动和高度Z方向运动，打印材料被挤出后固化，并与周围材料粘接，每一个层面都是在上一层层面上堆积而成，直至按模型层层堆积完成为止。

现有工业级熔融沉积型打印设备冷却机构存在的主要技术不足有：一是传承桌面级打印设备的冷却机构——冷却风扇，冷却能力不足；二是采用压缩空气作为冷却源进行冷却，但采用冷却机构不合理，鸭嘴冷却装置，冷却方式不正确，采用内向冷却，通常出现激冷问题，而导致打印喷头不出料，造成喷头堵塞。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种工业级FDM打印冷却装置及冷却方法，使用该冷却装置及方法能有效解决现有技术的不足，实现活料均匀冷却，避免激冷问题，保证喷头出料流畅。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种工业FDM打印设备用的冷却装置，其特征在于，包括冷却源、气管、冷却环、挤出机构；所述冷却源为低温气体，如低温压缩空气、低温压缩氮气等；冷却源的出口与多根气管相连，每根气管将等量的冷却气体输向冷却环，在到达冷却环附近再分流为多根支气管，支气管与冷却环的进气口相连；

所述冷却环安装在挤出机构的下部，冷却环设有多个均布的进气口和出气口，进气口与气管相连，出气口喷出冷却气体；出气口方向沿挤出机构的轴线向下，挤出口内壁的形状为弧形，弧形将气流向下的流向引导向外偏斜，避免直吹挤出的材料。

进一步的，冷却环的制作和内腔结构也是本实用新型的关键部分，所述冷却环的材质为铝，其内腔为中空结构，装置分为上、下两部分，同心安装；内腔中空结构为弧形结构，可有效保障气流的顺畅性，并缓解气流的冲击和震动。

进一步的，所述装置的上部为半弧形空腔结构，上部有多个进气口，均匀分布于环周；所述装置的下部同样为半弧形空腔结构，与上部同心安装，空腔对接处形状一致，形成弧形平滑过渡，下部的底部设有多个出气口，出气口与空腔弧形结构平滑过渡，出气口是以挤出机构轴心圆周均匀分布，保证冷却范围是以挤出机构轴心为中心均匀分布的一个区域，保证对局部的原材料的冷却程度相同，并且不会对挤出喷头造成振动；冷却环的上下部组装结构，形成气流的走向为垂直于挤出机构的轴线进气，平行于挤出机构的轴线出气，气流经90°转弯被冲散，具有一定的方向，同时具有更宽的覆盖面。

进一步的，冷却环的安装位置直接影响冷却效果，影响冷却质量，因此所述冷却环环绕于所述挤出机构的外侧，并与所述挤出机构同轴，且所述冷却环下部位于靠近所述挤出机构的端部一侧，且所述下部出气口到所述挤出机构的端部的距离为3～5cm。

进一步的，根据现场打印设备规模和尺寸，需合理设计气管、进气口和出气口的数量，保证冷却质量，因此所述气管分为主气管和支气管，主气管设置为3根，每根主气管再分流成4根支气管；所述的冷却环中，上部进气口共有12个进气口，下部出气口共有18个出气口；所述的下部出气口形状为扇形，宽度为2～4mm。