[发明专利]用于3D打印机挤出头的温度控制系统

说明书

用于3‑D打印机的挤出机（100）的温度控制系统包括鼓风机（120）和挡板系统，使用同一个鼓风机通过将所述鼓风机的空气流引导到布置在所述鼓风机的出口处的两个通道（172，180）中以冷却所述挤出机的不同部件。

技术领域

本发明总体涉及用于三维（“3-D”）打印机的挤出机的温度控制系统，并且更具体地，涉及使用一个冷却风扇或鼓风机能够控制挤出机的多个部件的温度的温度控制系统的配置。

背景技术

3-D打印或增材制造是基于由数字文件提供的蓝图制作三维实体物体的工艺。通过在3-D打印机的平台上的图案中策略性地生成添加材料的连续层来实现所期望的3-D实体物体的合成，直到整个物体被创建。3-D物体的合成由数字文件驱动，数字文件提供描述如何创建层的模式和用于生成物体的材料的规范。指定设计的数字文件是由用户提供的，并且由3-D打印机读取的数字文件的示例包括G代码（G-code）文件、计算机辅助设计（“CAD”）文件、立体光刻（“STL”）CAD文件、以及通常用于增材制造工艺的其它文件类型。在一些情况下，数字文件涉及新物体的3-D模型，但是可替代地，数字文件可以涉及从3-D扫描仪的使用所导出的物体的副本。

添加材料的连续层的生成能够例如根据以下任何一种进行：（1）容器内光聚合，（2）材料喷射，（3）粘合剂喷射，（4）方向能量沉积，（5）粉末床熔合，（6）片材层压，或（7）材料挤出。用于生成连续层的材料挤出的具体工艺可涉及使用熔融沉积成型（“FDM”），熔融长丝制造（“FFF”），或直接墨水书写（“DIW”）进行有顺序的沉积。

用作生成3-D物体的3-D打印机的“墨水”的材料能够包括例如以下任何材料：粉末材料，聚合物材料，热塑性塑料，共晶金属，可食用材料，橡胶，造型粘土，橡皮泥，金属粘土，陶瓷材料，金属合金，纸张，由陶瓷和金属材料组成的复合材料（“金属陶瓷”），金属基体复合材料，陶瓷基体复合材料，光聚合物，石膏，不锈钢，铝，塑料薄膜，以及金属箔。

对于一些添加剂工艺，墨水被称为长丝，并且长丝被保持在被称为线轴的筒中。长丝通常以具有小直径的长股的方式被提供，并且它们以卷轴的形式缠绕在线轴周围，在长丝被送入长丝引导器或长丝管之前，线轴确保长丝就位。在长丝被送入长丝引导器后，由挤出机将长丝拉过给料管并进入挤出机头。然后挤出机的步进马达夹住长丝并开始拉长丝，使得长丝从线轴展开。在挤出机的步进马达开始将长丝拉过给料管并进入挤出机头后，挤出机头中的加热器将长丝加热至由3-D打印机设置的温度，并且经加热的长丝通过挤出机头的喷嘴端部释放。经加热的长丝在3-D打印机的平台上的图案中的连续层中策略性地释放，从而创建实体物体。

关于3-D打印，关于被熔化并挤出用于构建实体物体的长丝，具有良好的温度控制是至关重要的。长丝的不适当加热，例如过热和欠热，会导致长丝在挤出机（特别是给料管和喷嘴）中堵塞。

发明内容

以下阐述本发明的一些示例性实施例的概述。应当理解，提出这些方面仅仅为了向读者提供这一些特定实施例的简要概述，并且这些方面不旨在限制本发明的范围。实际上，本发明能够包括可能未在下面阐述的各种方面。

3-D打印机的挤出机能够包括热交换器，绝缘管和轴向风扇作为温度控制系统。然而，这种系统使用多个部件（例如多个冷却风扇）来冷却挤出机的多个部件中的相应部件，例如给料管和喷嘴，从而导致系统不具有成本效益。此外，多个冷却部件的存在导致大的、笨重的挤出机。

因此，本发明的示例性实施例提供了一种温度控制系统，其使用具有挡板系统的单个鼓风机或风扇以冷却给料管和周围的散热器两者以及喷嘴，从而允许有效的、两部分冷却。通过将温度控制系统中的部件数量减少到单个鼓风机，但保持用挡板系统冷却多个挤出机部件的能力，所得到的温度控制系统成本较低，并且还允许减小挤出机尺寸。这种系统还导致减少从挤出机外部的电子控制，因为在挤出机内存在空间以包含电路系统。其它优点包括更高质量的产品，简化的组装和制造，以及隔离的冷却区域。