[发明专利]一种基于石墨烯夹层换热的3D打印机喷头的冷却装置

说明书

本发明涉及一种基于石墨烯夹层换热的3D打印机喷头的冷却装置，3D打印机喷头包括加热装置和打印机喷头，加热装置为柱状结构，加热装置为导热加热装置；基于石墨烯夹层换热的3D打印机喷头的冷却装置包括冷却夹层；冷却夹层包覆在加热装置的周面上，至少包含两层，一层为紧贴加热装置的石墨烯层，另一层为紧贴石墨烯的散热管层；散热管为导热散热管，散热管内不完全填充有冷却液，冷却液的沸点低于打印机喷头的工作温度。本发明有效解决了传统水循环冷却主要通过对流的方式传热从而冷却喷头，导致结构复杂且冷却效果不理想的问题，避免了在打印机工作时，风扇冷却装置冷却工作时会产生大量的震动影响打印时的精度。

技术领域

本发明属于3D打印机技术领域，涉及一种基于石墨烯夹层换热的3D打印机喷头的冷却装置。

背景技术

3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料以及光固化树脂等可粘合材料，通过逐层打印的方式转化为实物的制造技术。而3D打印机的喷头作为3D打印机的核心部件之一，在很大的程度上会决定成型的质量。而喷头出丝温度将会影响3D打印的精度。但如果在打印机工作时喷头温度过高，没有良好散热，喷嘴的热量会传到上方的喉管和电机，导致过热影响打印头出丝，从而将一些零部件烧毁，所以需要一种冷却装置将打印机喷头工作时的温度控制在一个合理的范围内。

如今市面上大多数3D打印机都采用的是风扇和水循环冷却系统对打印机喷头散热。但在打印机工作时，风扇冷却装置冷却工作时会产生大量的震动影响打印时的精度。而水循环冷却系统结构较为复杂，极大的增加打印机的工作压力。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种基于石墨烯夹层换热的3D打印机喷头的冷却装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于石墨烯夹层换热的3D打印机喷头的冷却装置，3D打印机喷头包括加热装置和打印机喷头，加热装置为柱状结构，加热装置为导热加热装置，基于石墨烯夹层换热的3D打印机喷头的冷却装置包括冷却夹层；冷却夹层包覆在加热装置的周面上，至少包含两层，一层为紧贴加热装置的石墨烯层，另一层为紧贴石墨烯的散热管层；散热管为导热散热管，散热管内不完全填充有冷却液，冷却液的沸点低于打印机喷头的工作温度。

本发明的冷却原理为：当打印机喷头温度过高时，由于加热装置为导热材质，同时散热管为导热材质，散热管内不完全填充有冷却液，冷却液的沸点低于打印机喷头的工作温度，因而加热装置中的热量能够经高导热石墨烯(石墨烯导热系数高达5300W/m·K，是目前为止导热系数最高的材料)迅速传导到散热管，又由于散热管中的冷却液的沸点较低，吸收热量后即蒸发变成蒸汽，蒸发过程会带走热量，降低加热装置的温度，进而降低了打印机喷头的温度，待加热装置冷却后，冷却液体的蒸汽冷凝成液体，冷却液体能够循环利用，节约能源。

本发明主要的冷却方式主要是通过石墨烯层强化了导热环节，散热管的冷却为辅助。

本发明的冷却夹层使用石墨烯强化了导热环节的同时通过散热管中的冷却液以相变的方式吸热冷却，有效解决了传统水循环冷却主要通过对流的方式传热从而冷却喷头，导致结构复杂且冷却效果不理想的问题，避免了在打印机工作时，风扇冷却装置冷却工作时会产生大量的震动影响打印时的精度。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种基于石墨烯夹层换热的3D打印机喷头的冷却装置，加热装置为铝合金加热装置或铜合金加热装置，不锈钢或铜材质的加热装置导热性好，因而作为本发明的优选。

如上所述的一种基于石墨烯夹层换热的3D打印机喷头的冷却装置，冷却夹层为三层复合结构，由第一石墨烯层、第二石墨烯层以及位于二者之间的散热管层组成；第一石墨烯层紧贴加热装置，散热管层的空隙采用压制石墨烯的方式填充石墨烯粉末，第二石墨烯层是在前两层的基础上进一步加强导热效果从而进一步强化散热，各层的厚度具体需要根据喷头的实际尺寸进行计算。