3D打印頭是實現打印設備具體功能的主要部件，用于耗材的進料及加熱出絲，是保證打印質量的基本條件。打印頭的具體形式需要根據實驗進行設計，基本構成零件有支撐架、喉管、加熱塊、噴嘴等，都是可更換零件，這也使得打印頭有較大的使用壽命。這次我們設計了兩種打印頭結構，一種是直接帶電機的近端送料打印頭，用于打印柔性材料，包括TPU、橡膠等材料，加熱溫度在250°C以下；另一種是不帶電機的遠端送料打印頭，用于打印工程塑料，包括PEEK、PA等材料，加熱溫度在420°C以下。兩種打印頭可以根據耗材需要進行模塊化更換。

從基本構成來看，兩者加熱部分一致，喉管有所區別。帶電機打印頭用的金屬喉管，內部嵌有耐高溫材料I，用于低阻力進料。喉管連接加熱塊和支撐鋁塊。此外喉管邊上有風扇進行散熱，喉管長度盡可能縮短，這樣可以防止柔性耗材進料軟化現象。不帶電機打印頭采用“金屬＋耐高溫材料II”喉管，同時連接加熱塊和支撐鋁塊。由于工程塑料的加熱溫度過高，若只釆用金屬喉管，則整體溫差過大，會影響進料穩定。因此，采用金屬＋耐高溫塑料包裹形式可以避免熱量的集中，經過實際的測試已得到驗證。此外遠端進料可以減輕打印頭的質量，從而提高打印速度和制件精度。

為了進一步說明打印頭工作過程，給出帶電機打印頭的裝配示意圖。塑料耗材通過步進電機的送絲輪進入到支撐孔，隨后依次進入連接件、喉管、加熱塊和噴嘴。加熱塊有兩個加熱孔和熱電偶孔，單個加熱管功率不夠，所以采用兩個規格為Φ6*20的金屬加熱管，工作電壓12V，功率為40W。溫度傳感器選用規格為Φ3*15的K型熱電偶，測溫范圍為0-600°C，內玻璃纖維外不銹鋼金屬網絲屏蔽，導熱性能良好。特氟龍管規格為Φ6*1*25，放置于喉管內部，一端靠近噴嘴，一端靠近連接件。喉管規格為Ｍ6-6，鋁合金材質，其中縮頸端外徑為4mm，長度為3mm，縮頸端用于卡住隔熱快，隔絕一部分熱量。加熱塊和噴嘴均采用黃銅制作，因為銅的導熱性較高。加熱塊開有兩個加熱孔，一個熱電偶孔，外形尺寸要盡量設計小，可以達到迅速升溫過程；噴嘴圓錐端內徑設計為Φ0.4ｍｍ，中間的過渡段角為45°，總長為5mm，由于噴嘴涉及到成型出絲過程，因此合適的結構參數很重要。

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