[发明专利]一种FDM型低熔点合金3D打印机喷头系统及其应用

摘要

一种FDM型低熔点合金3D打印机喷头系统及其应用，送料装置将熔融态低熔点合金制备装置制备的打印材料输送给喷头；抽取装置将回收装置从喷头收集到的打印余料输送给熔融态低熔点合金制备装置；净化装置将从喷头、熔融态低熔点合金制备装置和回收装置收集到的有害气体进行净化处理后排放；控制装置通过第一～第五电源线束、第一～第十电源与信号线束分别为喷头、熔融态低熔点合金制备装置、回收装置、气体净化装置、送料装置和抽取装置提供电源与控制信号。支持长时间连续打印，设有自冷却装置，具有防止余料堵塞的供料及打印通道自清洁能力及余料回收功能，并能有效地处理打印过程中产生的有害气体。

主权项

1.一种FDM型低熔点合金3D打印机喷头系统，包括喷头（1）、熔融态低熔点合金制备装置（2）、回收装置（3）、气体净化装置（4）、控制装置（5）、送料装置（6）和抽取装置（7），其特征在于，送料装置（6）将熔融态低熔点合金制备装置（2）制备的打印材料输送给喷头（1）；抽取装置（7）将回收装置（3）从喷头（1）收集到的打印余料输送给熔融态低熔点合金制备装置（2）；净化装置（4）将从喷头（1）、熔融态低熔点合金制备装置（2）和回收装置（3）收集到的有害气体进行净化处理后排放；控制装置（5）通过第一电源线束（501）为气体净化装置（4）提供电源，通过第二电源线（502）为熔融态低熔点合金制备装置（2）提供电源，通过第三电源线束（503）为喷头（1）提供电源，通过第四电源线束（504）为回收装置（3）提供电源，通过第五电源线束（505）为气体净化装置（4）提供电源，通过第一电源与信号线束（506）、第二电源与信号线束（507）为熔融态低熔点合金制备装置（2）提供电源与控制信号，通过第三电源与信号线束（508）、第四电源与信号线束（509）为送料装置（6）提供电源与控制信号，通过第五电源与信号线束（510）、第六电源与信号线束（511）为喷头（1）提供电源与控制信号，通过第七电源与信号线束（512）为回收装置（3）提供电源与控制信号，通过第八电源与信号线束（513）、第九电源与信号线束（514）为抽取装置（7）提供电源与控制信号，通过第十电源与信号线束（515）为气体净化装置（4）提供电源与控制信号；所述的熔融态低熔点合金制备装置（2），包括隔热外壳（201）、第二加热器（202）、导热容器（203）、热浴腔室（204）、热浴内胆（205）、第二端盖（206）、第一接头（207）、盖板（208）、第二加热器接头（209）、第二温度传感器（210）、第三温度传感器（211）、第一低熔点合金（212）、第一热浴物质（213）、第三抽气接头（214）和第四接头（215），导热容器（203）和热浴内胆（205）套装在一起形成热浴腔室（204），用于填充第一热浴物质（213）；第二加热器（202）套装在导热容器（203）外侧，用于加热第一热浴物质（213）；隔热外壳201套装在第二加热器（202）外侧，第二加热器接头（209）安装在隔热外壳（201）的外圆上，通过第二电源线束（502）将第二加热器（202）与控制器（516）连接；第二端盖（206）安装在隔热外壳（201）的上端，第四接头（215）、第一接头（207）、盖板（208）、第三抽气接头（214）、第二温度传感器（210）和第三温度传感器（211）分别安装在第二端盖（206）上；第四接头（215）接有第十六导管（605）和第二十导管（705）；第一接头（207）接有第十七导管（606）和第十九导管（704）；盖板（208）打开后，将固态第一低熔点合金（212）加入到热浴内胆（205）内；第三抽气接头（214）通过第七导管（412）与第二抽气泵（411）连接；第二温度传感器（210）通过第一电源与信号线束（506）与控制器（516）连接；第三温度传感器（211）通过第二电源与信号线束（507）与控制器（516）连接；所述的喷头（1），包括第一加热器接头（101）、第一自动排气阀（102）进料接头（103）、压力传感器（104）、第一温度传感器（105）、第一端盖（106）、喷头外壳（107）、第一加热器（108）、石墨容器（109）、熔融态低熔点合金（110）、喷嘴接头（111）、喷嘴（112）、风冷装置（113）、气道（114）、第一抽气接头（115）和第二抽气接头（116）；第一加热器（108）套装在石墨容器（109）的外侧，用于加热熔融态低熔点合金（110）；喷头外壳（107）套装在第一加热器（108）的外侧，第一加热器接头（101）安装在喷头外壳（107）的外圆上，通过第三电源线束（503）将第一加热器（108）与控制器（516）连接；第一端盖（106）安装在喷头外壳（107）的上端，第一温度传感器（105）、压力传感器（104）、进料接头（103）和第一自动排气阀（102）分别安装在第一端盖（106）上；第一温度传感器（105）通过第六电源与信号线束（511）与控制器（516）连接；压力传感器（104）通过第五电源与信号线束（510）与控制器（516）连接；进料接头（103）接有第十五导管（604）；第一自动排气阀（102）接有第十导管（417）；喷头外壳（107）的下端面安装有喷嘴接头（111）；喷嘴（112）通过螺纹结构安装在喷嘴接头（111）上；风冷装置（113）套在喷嘴（112）的外侧，使用螺钉安装在喷嘴接头（111）的端面上；第一抽气接头（115）和第二抽气接头（116）安装在风冷装置（113）外壳两侧相对的位置上，分别接有第四导管（407）和第三导管（406）；所述的回收装置（3），包括壳体（301）、第三加热器（302）、回收容器（303）、第三加热器接头（304）、第二接头（305）、第三接头（306）、第二自动排气阀（307）、第四温度传感器（308）、第三端盖（309）、承接装置（310）、第十一导管（311）、第十二导管（312）、第十三导管（313）、第二低熔点合金（314）和第二热浴物质（315）；第二低熔点合金（314）是来自于喷头（1）、送料装置（6）及其第十五导管（604）、第十四导管（603）中的打印余料；第二热浴物质（315）来自于热浴腔室（204），用于帮助回收打印余料；回收容器（303）用于盛装第二低熔点合金（314）和第二热浴物质（315）；第三加热器（302）套装在回收容器（303）的外侧，用于加热冷却固化的第二低熔点合金（314）；壳体（301）套装在第三加热器（302）的外侧，第三加热器接头（304）安装在壳体（301）的外圆上，通过第四电源线束（504）将第三加热器（302）与控制器（516）连接；第三端盖（309）安装在壳体（301）的上端，第二接头（305）、第三接头（306）、第二自动排气阀（307）和第四温度传感器（308）分别安装在第三端盖（309）上；第二接头（305）通过第十一导管（311）与承接装置（310）连接；第三接头（306）接有第十二导管（312）；第二自动排气阀（307）接有第十三导管（313）；第四温度传感器（308）通过第七电源与信号线束（512）与控制器（516）连接；所述的气体净化装置（4），包括净化器（401）、第一抽气泵（402）、第一气管三通接头（403）、第一导管（404）、第二导管（405）、第三导管（ 406） 、第四导管（407）、第一气体单向阀（408）、第五导管（409）、第六导管（410）、第二抽气泵（411）、第七导管（412）、第八导管（413）、第二气管三通接头（414）、第九导管（415）、第二气体单向阀（416）、第十导管（417）和净化器排放装置（418）；净化器（401）依序通过第二导管（405）、第一抽气泵（402）、第一导管（404）与第一气管三通接头（403）连接；第一气管三通接头（ 403） 接有第三导管（406）和第四导管（407）；净化器（401）通过第八导管（413）连接第二气管三通接头（414）；第二气管三通接头（414）通过第九导管（415）连接第二气体单向阀（416），通过第六导管（410）连接第一气体单向阀（408）；第二气体单向阀（416）连接第十导管（417）；第一气体单向阀（408）连接第十三导管（313）；净化器（401）依序通过第六导管（410）、第二抽气泵（411），同第七导管（412）连接；净化器（401）通过第十电源与信号线束（515）与控制器（516）连接；净化器排放装置（418）安装在净化器（401）的上端；所述的送料装置（6），包括第一液态金属电磁泵（601）、第一两位三通电磁阀（602）、第十四导管（603）、第十五导管（604）、第十六导管（605）和第十七导管（606）；第一液态金属电磁泵（601）连接有第十五导管（604），通过第十四导管（603）与第一两位三通电磁阀（602）连接，通过第四电源与信号线束（509）与控制器（516）连接；第一两位三通电磁阀（602）还连接有第十六导管（605）和第十七导管（606），并通过第三电源与信号线束（508）与控制器（516）连接；所述的抽取装置（7），包括第二液态金属电磁泵（701）；第二两位三通电磁阀（702）；第十八导管（703）；第十九导管（704）；第二十导管（705）；第二液态金属电磁泵（701）连接有第十二导管（312），通过第十八导管（703）与第二两位三通电磁阀（702）连接，通过第九电源与信号线束（514）与控制器（516）连接；第二两位三通电磁阀（702）还连接有第十九导管（704）和第二十导管（705），并通过第八电源与信号线束（513）与控制器（516）连接。