具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本发明的实施例中提供了一种3D打印喷头，用于加热金属耗材，并金属耗材熔化后挤出。参照图1与图2，3D打印喷头包括喷头本体100、加热体200及送气组件300，喷头本体100的内部具有加热腔110，喷头本体100的一端开设有挤出口120，挤出口120与加热腔110连通，挤出口120与加热腔110均用于供耗材穿设，加热体200缠绕于喷头本体100的外部，待加热的耗材穿设于加热腔110内，加热体200通电后产生高频电磁场，由于金属耗材位于加热体200的内部，基于电磁感应加热原理，金属耗材在电磁场的作用下迅速升温熔化，电磁感应加热具有升温快、加热均匀且效率高的特点，并且加热体200与金属耗材无需接触，可以降低高温对加热体200、喷头本体100的影响，提高3D打印喷头的使用寿命；另外，送气组件300可以向加热腔110内通气，熔化的耗材在气流的带动下能够快速从挤出口120向外挤出，避免耗材堵塞挤出口120，耗材的挤出效率较高，具体的，送气组件300包括通气件310，通气件310用于向加热腔110通气，通气件310与喷头本体100连接，通气件310的内部具有通气腔311，通气腔311与加热腔110连通，通气腔311内的气流可以进入加热腔110内，在加热腔110内熔化的耗材在气流的带动下从挤出口120挤出。

本发明实施例中的3D打印喷头，基于电磁感应加热的方式对金属耗材进行加热，受金属熔点的影响较小，使金属耗材能够快速升温熔化，加热效率高，并且通气件310可以向加热腔110内通入气流，使熔化的耗材可以快速从挤出口120挤出，避免耗材堵塞喷头，另外气流流动过程中带走加热腔110内的热量，降低喷头本体100与加热体200所受的高温，提高3D打印喷头的使用寿命。

需要说明的是，加热体200选择为黄铜、碳钢等材质，并缠绕成螺旋状，形成电磁加热线圈；喷头本体100可以选用陶瓷等耐高温、隔热材质，以能够承受耗材的加热高温，并阻隔耗材向加热体200的热传递。另外，通气件310内通入惰性气体，一方面为耗材营造稳定的加热环境，避免高温活泼的金属在升温后与空气发生反应，影响熔化以及打印质量，另一方面带走加热腔110内的热量，并为耗材的挤出提高气流推动作用；在一个实施例中，耗材可以是铝合金、钢、镁等金属，惰性气体可以是氩气、氦气等。

在一个实施例中，送气组件300还包括转接件320，转接件320的内部具有导气腔321，转接件320连接于喷头本体100的端部，通气腔311与导气腔321连通，导气腔321连通于加热腔110远离挤出口120的一端。可以理解的是，挤出口120位于喷头本体100的下端，使耗材能够在重力作用下从挤出口120挤出，转接件320连接于喷头本体100的顶部，气流从加热腔110的顶部向下端流动，耗材在重力与气流的组合作用下，能够快速从挤出口120挤出，避免挤出口120堵塞；另外，通气件310可以连接于转接件320的侧部，便于通气件310的位置分布，并避免与位于喷头本体100顶部的其他部件发生干涉，并且通过设置转接件320，使通气件310内的气流先从喷头本体100的侧部进入导气腔321内，再从导气腔321向下通入加热腔110，气流在导气腔321内进行转向，避免通气件310内的气流直接从侧部通入加热腔110内，冲击耗材，造成耗材晃动，影响耗材的加热与挤出。

为了进一步对耗材进行保护，降低气流对耗材侧部的冲击，参照图3，本发明的一个实施例中，送气组件300还包括内管330，内管330的一端位于导气腔321内，并与转接件320的顶端连接，内管330的另一端插入至加热腔110内，内管330的外壁与喷头本体100的内壁之间具有送气腔340，送气腔340与导气腔321、加热腔110连通，耗材穿设于内管330中，内管330对耗材进行保护，防止从通气腔311通入导气腔321内的气流直接冲击耗材。

需要说明的是，内管330与喷头本体100之间的送气腔340呈环形，耗材不同区域所受到的气流作用较为均匀，使耗材能够从挤出口120向下挤出，避免耗材偏斜，影响打印质量；并且由于内管330与喷头本体100之间的距离较小，送气腔340成狭缝状，从导气腔321内排出的气流沿喷头本体100的内壁流动，根据伯努利边界效应，排出挤出口120的气流仍沿喷头本体100的边缘流动并呈环状喷出，耗材被环绕于气流的内部，可以避免高温的熔化金属与喷头本体100内壁接触而出现凝固、粘结，在该气流的导向作用下，熔化的耗材能够直接从挤出口120向下喷射，达到金属耗材定向挤出的效果，克服耗材喷出不均匀的缺陷，并且由于气流沿喷头本体100的内壁流动，气流在流动过程中带走加热腔110的热量，并对喷头本体100进行降温，避免由于喷头本体100温度过高，导致耗材在挤出端软化，影响耗材的挤出效率，或者使加热体200在高温环境下降低加热效率，降低3D打印喷头的使用寿命。

另外，转接件320可以设置为漏斗状，转接件320的外壁沿朝向挤出口120的方向逐渐内缩，一方面，保证导气腔321具有较大的容积，能够接收从通气腔311内通入的气体，增大通入送气腔340内气流的流量及流速，保证气流的定向喷射以及降温效果，另一方面，转接件320的内壁对气流进行导向，便于气流从导气腔321快速流动至送气腔340内。

为便于送气组件300与喷头本体100的连接，本发明的实施例中，送气组件300还包括外管350，外管350套设于内管330的外部，外管350的一端连接于转接件320的底部，外管350插接于加热腔110内，并且外管350的内壁与内管330的外壁之间形成送气腔340。送气组件300与喷头本体100以插接的方式实现连接，组装便捷度高，外管350插入加热腔110后，送气腔340与加热腔110连通，送气腔340内的气流直接向加热腔110内流动；通气件310、转接件320、内管330与外管350可一体成型，便于送气组件300的加工。

可以想到的是，外管350下端的内壁可以设置倒角，该倒角对送气腔340内的气流进行导向，将气流引向喷头本体100的内壁，使气流从送气腔340排出后向喷头本体100的内壁流动，进一步优化挤出口120处气流的狭缝定向效果。

本发明的一个实施例中，3D打印喷头还包括喷嘴400，喷嘴400连接于喷头本体100的一端，喷嘴400与喷头本体100可以一体连接，喷嘴400突出于喷头本体100的表面，喷头在喷嘴400处具有较大的壁厚，因此喷嘴400具有较优的隔热效果；耗材的挤出端通常具有高温，通过设置喷嘴400可以降低耗材向外部的导热作用，并且，喷嘴400还可以对加热体200进行限位，使加热体200缠绕于喷头本体100位于喷嘴400上方的区域，降低高温对加热体200加热效率的影响。

气流从挤出口120排出时，在气流的带动下，位于喷嘴400外侧边缘处的空气跟随气流的流动而流动，为更好的达到耗材定向喷出的效果，喷嘴400的侧部还设置有导向斜坡，导向斜坡沿朝向挤出口120的方向逐渐靠近喷头本体100的内侧，从而喷嘴400外侧的空气能够逐渐向挤出口120靠拢，加强挤出口120处气流的强度，从而提高金属耗材挤出时的定向度。

熔化的金属耗材处于高温，会通过热辐射、热传导等方式向喷头本体100、喷嘴400传热，使喷头本体100、喷嘴400升温，高温环境影响电磁线圈的加热效率以及正常运作，甚至造成加热系统损坏，基于此，本发明的一个实施例中，如图2与图3，加热体200的内部中空设置，并在加热体200内形成冷却通道210，冷却通道210内可以通入冷却物，在加热体200对耗材加热的过程中，通过向冷却通道210通入冷却物，可以对加热体200进行持续降温，使加热体200在合适的温度下工作，以保证加热体200的加热效率，并提高加热体200的使用寿命。可以想到的是，冷却物可以是气体或者液体，如具有低温的水、溶液、空气等。

如图4与图5所示，本发明还提供了一种3D打印装置，包括上述的3D打印喷头，还包括送料滚轮500，送料滚轮500用于将金属耗材送入喷头加热，送料滚轮500设置有两个，两个送料滚轮500相对设置，送料滚轮500可以转动，两个送料滚轮500夹持耗材，并在转动过程中带动耗材移动，实现耗材的持续输送。

为提高耗材的定向挤出效果，并使耗材能够沿预设方向送入喷头，3D打印装置还包括至少两个的定向件600，定向件600的内部中空，可供耗材穿设，定向件600沿竖直方向间隔分布，多个定向件600组合对耗材进行定向，使耗材沿竖直方向送入加热腔110内。需要说明的是，3D打印装置中应设置有安装定向件600的构件，使定向件600保持位置稳定，保证对耗材的定向效果。

进一步的，送料滚轮500位于两个相邻的定向件600之间，送料滚轮500与定向件600相互配合，一方面，位于送料滚轮500上游的耗材，在定向件600的导向作用下能够精切夹持于两个送料滚轮500之间，进而在送料滚轮500的带动下移动，另一方面，位于送料滚轮500下游的耗材，在定向件600的导向作用下能够精确进入加热腔110内进行加热，实现定向送料。

送料滚轮500的表面均匀排列有多个咬合齿510，两个送料滚轮500上的咬合齿510相互配合，可以增大送料滚轮500与耗材之间的摩擦力，加强送料滚轮500对耗材的夹持力度，避免送料滚轮500转动过程中相对耗材打滑。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。