3D打印机散热装置的改进解决方案研究
作者:张占青
连接打印机来源:《科学导报·学术》2017年第10
        要: 目前市面上的FDM打印机,主要通过风扇为打印铜头进行散热降温,不仅成本高、占用空间,使整个装置更加复杂。本方案采用耐热管进行散热,使得散热得以大幅优化。图中标记1为耐热管。
        关键词: 3D打印机;打印头散热;耐热管
        【中图分类号】 F407.84
        【文献标识码】 B
        【文章编号】 2236-1879201710-0198-01
        目前市面上所使用的FDM打印机,原料耗材在由送丝装置输送时是固态的,呈丝状,但是,通过打印铜头打印出来的原料耗材为液态,使用之前原料耗材是需要被加热铝块熔化的,
而在原料耗材输送的过程中,需要连续输送,所以,为了避免原料耗材由于导热的原因,在加热铝块之上,即还没有进入到加热铝块之内就熔化,一般3D打印机都配备了用于打印头部分散热的散热装置。
        目前,使用的外热装置一般为附加的风扇,通过风扇向加热铝块吹风,达到散热的效果,避免将加热铝块以外的原料耗材熔化。但是,此种散热方式,需要外设风扇,不仅增加了投入的成本,且风扇需要占用一定的空间,及与打印机连接为一体,将装置整体变得复杂化。
        本方案提供的一种3D打印头的散热装置,包括耐热管,耐热管的一端与送丝装置连接,另一端连接加热铝块;
        散热管上设有多片沿散热管圆周方向均匀分布的散热翅片。在散热过程中,其展开面积越大与外界完成热交换的速率就越高。散热管吸收耐热管及连接管件的热量后,将热量传递给散热翅片,由于散热翅片呈片状,且个数较多,其与外界的接触面积较大,热传递速率较快,散热效果好。
        间隙处的连接管件的厚度为0.1cm-0.5cm。连接管件的主要作用是隔热,将间隙处的连接管件的厚度设置的较薄,降低热量的传递速率,从而降低热量向上传传导速度,避免耐热管上的温度过高,影响原料耗材的传送。
        间隙的高度为1-4cm。间隙处的连接管件主要作用是隔热,其中,间隙的高度即为该处连接管件的长度,在不影响原料耗材传输的及正常使用的前提下,尽量将间隙设置长,其隔热效果更佳。
        优选的,散热翅片的外径为2-5cm,相邻的散热翅片之间的距离为0.5-1cm。散热翅片保证足够大的面积及与外界的接触面积,确保散热效果。
        优选的,连接管件的材质为不锈钢。连接管件采用不锈钢的材质其硬度较强,连接牢固,且其导热性较低,隔热效果更好。
        优选的,散热管的材质为铝。铝材具有较好的吸热及散热性,能够快速吸收耐热管的热量及散去热量。
        散热管上设有连接螺纹,耐温管通过散热管的连接螺纹与送丝装置连接。耐热管的一端
是要与送丝装置连接的,一般情况下,耐热管都是设置在送丝装置的下方,将散热管端部部分设置连接螺纹,通过连接螺纹与送丝装置连接,拆装方便、维修护理便捷。
        使用时,热源来自于加热铝块,在耐热管的端部套接连接管件,散热管和加热铝块分别套接在连接管件上,其中,散热管和加热铝块之间设有间隙,热量通过连接管件由加热铝块传递到散热管上。
        其中,连接管件位于间隙处的管壁的厚度较薄,具有隔热的作用,降低热量向上传递的速度,同时,在耐热管上套接散热管,可进一步的将耐热管及连接管件上的热量散发,从而不影响固态的原料耗材的输送。
        该散热装置将隔热和散热相结合,可以抑制热量向加热铝块以外的部分传递,阻隔热量,还可以通过散热管将热量散去,两者相互结合对热量起到了良好的控制,同时该装置的结构简单,占用的空间小,使得打印机的整体结构也变得简单、成本降低。
        连接时,由于耐热管的外部套接了散热管,所以,通过散热管与送丝装置连接即可,在散热管的端部设置连接螺纹,通过连接螺纹将散热管与送丝装置连接在一起,其中,还可进
行拆装,无论是维修维护打印铜头、加热铝块、散热管等等部件均较为方便,将其旋下即可,操作简单。