一种新型的微波加热打印头

本技术涉及一种新型的微波加热打印头，应用于3d打印领域。

背景技术：

1、3d打印技术，也被称作增材制造技术，依托于先进的数字和计算机技术，已经逐步发展成为一种成熟的制造方法。3d打印机通过熔化导电的丝材，并逐层堆叠这些材料来构建三维物体模型，这种方法能够制造出设计复杂、细节丰富的三维模型。与传统的制造工艺相比，3d打印技术可以简化制造流程，减少制造成本，快速制作出成品，显著提高生产效率，并减少材料的浪费。

2、然而，传统的3d打印机在加热丝材时大多采用电阻加热方式，其加热速度较慢，通常只有2℃/s，这导致升温过程耗时较长，并且加热过程可能不够均匀。为了克服这些限制，本实用新型提出了一种新型的微波加热打印头，该打印头采用同轴谐振器技术来加热丝材。这种设计有望提高加热效率，缩短加热时间，并且实现更加均匀的加热效果，从而进一步提升3d打印技术的性能。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种新型的微波加热打印头，可以有效解决上述问题。

2、本实用新型是这样实现的：

3、一种新型的微波加热打印头，包括：

4、外导体微波屏蔽壳体，其外壁导通设有一微波输入源，所述外导体微波屏蔽壳体顶部焊接有一外导体微波屏蔽上壳体，所述外导体微波屏蔽上壳体内固设有一同轴微波屏蔽内导体，所述同轴微波屏蔽内导体设于外导体微波屏蔽壳体内，并与外导体微波屏蔽壳体围合形成一同轴谐振腔，所述外导体微波屏蔽壳体底部焊接有一外导体微波屏蔽下壳体，所述外导体微波屏蔽下壳体底部安装一法兰盘，所述同轴微波屏蔽内导体内部穿设有一石英管并延伸至法兰盘出口端，所述同轴微波屏蔽内导体设于外导体微波屏蔽壳体内的长度小于同轴谐振腔的高度，使所述石英管部分裸露于同轴谐振腔内。

5、作为进一步改进的，所述外导体微波屏蔽下壳体底部设有一连接槽，所述法兰盘包括安装部以及与安装部一体成型的连接部，所述安装部通过第一螺栓安装于外导体微波屏蔽下壳体底部，所述连接部设于所述连接槽内，所述连接槽与连接部之间具有一扼流空腔，所述扼流空腔内安装有聚四氟乙烯环。

6、作为进一步改进的，定义所述同轴微波屏蔽内导体的外径为，所述外导体微波屏蔽壳体的内径为，则有

7、，＜

8、其中为同轴线中填充的相对介电常数，为特性阻抗，为最小工作波长。

9、作为进一步改进的，所述同轴微波屏蔽内导体外壁设置有若干第一环形凹槽，所述外导体微波屏蔽壳体的内壁设置有若干与所述第一环形凹槽相应的第二环形凹槽，定义所述第一环形凹槽的半径为，所述第二环形凹槽的半径为，则有=(-)-(-)=0.25~0.3mm。

10、作为进一步改进的，定义所述第一环形凹槽和第二环形凹槽相对同轴谐振腔轴向的偏移量为δl,则有δl=0~0.2mm。

11、作为进一步改进的，所述外导体微波屏蔽上壳体包括第一安装壳体和第二安装壳体，所述第一安装壳体底部焊接于外导体微波屏蔽壳体顶部，所述第一安装壳体底部设有一与同轴微波屏蔽内导体适配的第一穿透孔，所述第一安装壳体远离所述外导体微波屏蔽壳体一端外侧设有一圈环形安装槽，所述第一安装壳体远离所述外导体微波屏蔽壳体一端内侧设有一与所述环形安装槽同轴心的内导体安装槽，所述内导体安装槽侧壁设有一螺栓安装块，所述第一安装壳体侧壁设有一贯穿环形安装槽和螺栓安装块的螺栓固定孔，所述同轴微波屏蔽内导体外侧壁上设有一与所述内导体安装槽适配的安装块，所述安装块设于内导体安装槽内，所述第二安装壳体设有一与所述环形安装槽相应的壳体侧壁，所述壳体侧壁设有与螺栓固定槽相应的螺栓安装孔，所述壳体侧壁内设有一与所述内导体安装槽适配的抵接块，所述第二安装壳体顶部设有一与同轴微波屏蔽内导体适配的第二穿透孔，所述壳体侧壁插入所述环形安装槽内时，螺栓安装孔与螺栓固定孔对齐并使用第二螺栓紧锁固定，所述抵接块抵接所述安装块，使所述同轴微波屏蔽内导体紧固设置于外导体微波屏蔽上壳体上。

12、作为进一步改进的，所述抵接块底部设置有一聚四氟乙烯块。

13、本实用新型的有益效果是：

14、（1）所述外导体微波屏蔽壳体外壁导通设置有微波输入源，通过施加微波能够短时间内快速加热导电复合热塑性丝材，与传统的电阻加热相比，极大提高了加热升温速率；还可通过增加微波源的功率也能更加快速加热导电热塑性丝材，提高加热升温速率；当导电复合热塑性丝材的电导率较高时，能更好的把磁场引入到进出口附件，使丝材的加热区域在挤出口附件，所述同轴微波屏蔽内导体设于外导体微波屏蔽壳体内的长度小于同轴谐振腔的高度，使所述石英管部分裸露于同轴谐振腔内，石英管属于透波材料，微波透过石英管作用在丝材上使丝材加热。

15、（2）所述外导体微波屏蔽下壳体底部设有一连接槽，所述法兰盘包括安装部以及与安装部一体成型的连接部，所述安装部通过第一螺栓安装于外导体微波屏蔽下壳体底部，所述连接部设于所述连接槽内，所述连接槽与连接部之间具有一扼流空腔，扼流空腔具有引导微波反转相位的作用，在扼流空腔入口处，微波会被它逆向的反射波抵消，即限制某些频段的电流通过，防止微波的泄露，所述扼流空腔内安装有聚四氟乙烯（ptfe）环，聚四氟乙烯环不仅具有耐磨耐老化的特点，可有效加强打印头的使用寿命，扼流腔体内可有效减少信号的传输损耗，防止微波泄露，造成危害。

16、（3）根据同轴线中填充的相对介电常数、特性阻抗、最小工作波长可以计算出合适的同轴微波屏蔽内导体的外径，以及外导体微波屏蔽壳体的内径，增加同轴谐振腔内的q值，q值是衡量谐振腔性能的一个指标，它定义为谐振腔储存的总能量与每个周期损耗的能量之比。高q值表示谐振腔在单位时间内的能量损耗很低，因此能够维持较长时间的振荡。

17、（4）所述同轴微波屏蔽内导体外壁设置有若干第一环形凹槽，所述外导体微波屏蔽壳体的内壁设置有若干与所述第一环形凹槽相应的第二环形凹槽，当所述=(-)-(-)=0.25~0.3mm时，设置第一环形凹槽和第二环形凹槽，并且所述第一环形凹槽和第二环形凹槽相对同轴谐振腔轴向的偏移量为δl=0~0.2mm可有效增加同轴谐振腔的q值，高q值意味着谐振腔在单位时间内的能量损耗较低，这通常有利于提高设备的性能，提高微波能量的利用率，并且可以抑制自激振荡，确保打印过程的稳定进行。

18、（5）由于随着所述第一环形凹槽和第二环形凹槽相对同轴谐振腔轴向的偏移量δl的增大，所述同轴谐振腔的q值减小，如果使用如螺纹固定、卡扣固定等方式安装同轴微波屏蔽内导体，可能造成同轴微波屏蔽内导体和外导体微波屏蔽壳体沿轴向发生移动，因为石英管作为易损件需要较为频繁更换，在更换过程中，极有可能造成未旋紧，或者卡扣安装不到位的情况，造成第一环形凹槽和第二环形凹槽错位设置，因此，通过第二螺栓可将同轴微波屏蔽内导体安装于第一安装壳体和第二安装壳体之间，防止第一环形凹槽和第二环形凹槽错位，从而减小同轴谐振腔工作效率的情况发生，并且能够有效防止微波泄露。

1.一种新型的微波加热打印头，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种新型的微波加热打印头，其特征在于，所述外导体微波屏蔽下壳体（40）底部设有一连接槽（41），所述法兰盘（50）包括安装部（51）以及与安装部（51）一体成型的连接部（52），所述安装部（51）通过第一螺栓（53）安装于外导体微波屏蔽下壳体（40）底部，所述连接部（52）设于所述连接槽（41）内，所述连接槽（41）与连接部（52）之间具有一扼流空腔（54），所述扼流空腔（54）内安装有聚四氟乙烯环（55）。

3.根据权利要求1所述的一种新型的微波加热打印头，其特征在于，定义所述同轴微波屏蔽内导体（30）的外径为，所述外导体微波屏蔽壳体（10）的内径为，则有

4.根据权利要求3所述的一种新型的微波加热打印头，其特征在于，所述同轴微波屏蔽内导体（30）外壁设置有若干第一环形凹槽（31），所述外导体微波屏蔽壳体（10）的内壁设置有若干与所述第一环形凹槽（31）相应的第二环形凹槽（12），定义所述第一环形凹槽（31）的半径为，所述第二环形凹槽（12）的半径为，则有=(-)-(-)=0.25~0.3mm。

5.根据权利要求4所述的一种新型的微波加热打印头，其特征在于，定义所述第一环形凹槽（31）和第二环形凹槽（12）相对同轴谐振腔（21）轴向的偏移量为δl,则有δl=0~0.2mm。

6.根据权利要求5所述的一种新型的微波加热打印头，其特征在于，所述外导体微波屏蔽上壳体（20）包括第一安装壳体（22）和第二安装壳体（23），所述第一安装壳体（22）底部焊接于外导体微波屏蔽壳体（10）顶部，所述第一安装壳体（22）底部设有一与同轴微波屏蔽内导体（30）适配的第一穿透孔（221），所述第一安装壳体（22）远离所述外导体微波屏蔽壳体（10）一端外侧设有一圈环形安装槽（222），所述第一安装壳体（22）远离所述外导体微波屏蔽壳体（10）一端内侧设有一与所述环形安装槽（222）同轴心的内导体安装槽（223），所述内导体安装槽（223）侧壁设有一螺栓安装块（2231），所述第一安装壳体（22）侧壁设有一贯穿环形安装槽（222）和螺栓安装块（2231）的螺栓固定孔（2232），所述同轴微波屏蔽内导体（30）外侧壁上设有一与所述内导体安装槽（223）适配的安装块（32），所述安装块（32）设于内导体安装槽（223）内，所述第二安装壳体（23）设有一与所述环形安装槽（222）相应的壳体侧壁（231），所述壳体侧壁（231）设有与螺栓固定槽相应的螺栓安装孔（232），所述壳体侧壁（231）内设有一与所述内导体安装槽（223）适配的抵接块（233），所述第二安装壳体（23）顶部设有一与同轴微波屏蔽内导体（30）适配的第二穿透孔（234），所述壳体侧壁（231）插入所述环形安装槽（222）内时，螺栓安装孔（232）与螺栓固定孔（2232）对齐并使用第二螺栓（235）紧锁固定，所述抵接块（233）抵接所述安装块（32），使所述同轴微波屏蔽内导体（30）紧固设置于外导体微波屏蔽上壳体（20）上。

7.根据权利要求6所述的一种新型的微波加热打印头，其特征在于，所述抵接块（233）底部设置有一聚四氟乙烯块（236）。