CN105538697A - 3d打印机的柱塞泵式挤出机构 - Google Patents

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王占礼
张自强
陈延伟
张邦成
庞在祥
王丽
马驰骋
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Abstract

本发明公开了一种3D打印机的挤出机构，包括单向挤出装置、加热装置以及喷嘴，单向挤出装置主要包括斜盘柱塞式挤出泵。工作时通过电机带动送丝摩擦轮，将成型材料进入加热流道经过加热棒将成型材料加热成熔融态，通过挤出泵进行送丝，将熔融态成型材料排入喷嘴，经喷嘴最终实现工件加工。本发明有益效果在于：改善了工作过程中的流涎、溢流以及堵塞、断丝等问题，提高工件的打印质量，提升了打印物体外观整洁度，使所打印工件质量有所提高。

Description

3D打印机的柱塞泵式挤出机构
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种3D打印机的柱塞泵式挤出机构。
背景技术
随着社会发展，3D打印技术日益成熟并步入人们的日常生活中，其中以FDM成型技术为主的桌面级3D打印机正逐步发展成3D打印市场的主流，相较于工业级3D打印机而言，桌面级3D打印机具有成本低、易操作等特点，且开发性强，软硬件资源丰富，普遍受到广大用户的青睐。而且随着其发展范围的扩大，越来越多的学者、研究人员开始了对3D打印机的深入探索，开发出多种新型关于FDM3D打印技术类产品，例如专利103802322A发明的是基于FDM的新型3D打印机，专利103551572A发明的是一种3D打印喷头等等，但是这些专利多以对现有结构进行调整修改为主，没有一种发明是将大型控制设备微型化并整合于3D打印机的挤出机构中。
而在现有FDM3D打印机中，其挤出过程多数采用摩擦轮进行送丝，通过活塞作用将成型材料基挤出，该种结构方式仍存在一定的不足。例如，该种结构的送丝方式是利用加热腔内还未熔融的固态成型材料作为活塞挤压熔融成型材料，实现成型材料的推进过程。但此过程中，存在因受热不均匀出现断丝或者打印结束后部分残留熔融成型材料因重力以及流体压力原因发生溢流等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种由斜盘柱塞式挤出泵进行成型材料挤出的挤出机构克服上述技术的不足，以达到对3D打印机挤出机构的优化，提高打印物体的质量，解决送丝过程的断丝、溢流问题。
为达到上述目的，本发明主要技术方案如下：
挤出机构由喷嘴、入口装置、加热装置以及单向挤出装置组成。其中，喷嘴与前端盖通过螺纹连接的方式连接，保证密封性。
入口装置由散热铜管、成型材料导口组成，其中散热铜管使导口处成型材料的热量有效发散。散热铜管与前端盖通过螺纹连接，保证散热铜管能稳定连接与前端盖之上。
单向挤出装置由配流盘、斜盘、柱塞、缸体以及传动轴组成，传动轴带动缸体转动，柱塞随缸体转动发生位移，实现轴向往复运动。
在整个挤出机构中，加热流道两端分别放置加热棒，以使流道受热均匀且温度稳定在工作温度范围内，保证所加热的熔体质量。
加热装置由六个加热棒组成，六个加热棒通过形状配合的方式固定在后端盖四周并紧贴熔体流域，保证成型材料均匀持续受热，防止熔融态成型材料凝固,通过计算机调节加热棒输出功率，稳定成型材料的温度。
挤出装置由配流盘、斜盘、柱塞、缸体以及传动轴组成，挤出装置用于输送熔融态成型材料，柱塞泵体每旋转一周完成一次完整的送丝过程。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明采用将成型材料加热为熔融态后送出的方式，避免送丝速度与打印速度不能合理匹配的问题。通过柱塞泵进行送丝，能达到即关即停的效果，从而避免成型材料溢流以及送丝不连续等问题，增加送丝机构工作的稳定性，提高工件成型度。同时，由于成型材料被加工成完全的熔体，成型材料直径与喷嘴出口直径不须特意进行匹配，增加了机器的泛用性，进而实现打印机的更高效打印。
附图说明
图1是3D打印机柱塞泵式挤出机构整体示意图。
图2是挤出机构零件示意图。
图3是柱塞式挤出机构示意图。
图4是加热流道示意图。
具体实施方式
参阅图1，其中1为喷嘴，2为入口装置，3为单向挤出装置，4为加热装置。
参阅图1、2，入口装置2由散热铜管201、成型材料导口202组成，其中散热铜管201与成型材料导口202通过插接的方式连接，散热铜管201与前端盖301通过螺纹连接。
参阅图1、2，单向挤出装置3由柱塞泵式挤出机构、前端盖301与后端盖307组成，单向挤出装置3置于挤出机构的后端盖307中，前端盖301、后端盖307分别采用螺栓螺母进行连接。
参阅图2，柱塞泵式挤出机构由配流盘302、斜盘306、柱塞一305a、柱塞二305b、柱塞三305c、缸体303以及传动轴304组成，斜盘306与柱塞一305a、柱塞二305b、柱塞三305c采用形状配合，配流盘302呈圆盘状，缸体303呈圆柱形。
参阅图2，加热装置4，由加热棒一401a、加热棒二401b、加热棒三401c、加热棒四401d、加热棒五401e、加热棒六401f组成，加热棒一401a、加热棒二401b、加热棒三401c、加热棒四401d、加热棒五401e、加热棒六401f通过形状配合的方式固定在后端盖307四周。
具体实施时，成型材料经由导口202进入加热流道中加热成为熔体后，流入配流盘302与前端盖301之间的空腔中存储，缸体303转动带动活塞一305a、活塞二305b、活塞三305c转动，同时活塞一305a、活塞二305b、活塞三305c顶部球形关节与斜盘斜面所设轨道始终相切，三个活塞运动方式相对于配流盘302在轴向上呈上下往复运动，径向上呈绕轴转动，成型材料经由配流盘302上通口吸入后暂存与柱塞腔体中，通过缸体303运输以及三个活塞挤压，由配流盘302下通口排出，最终实现材料挤出。
本发明实施方案虽已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所提及内容，它完全可以被应用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，易于实现应用于其他领域的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种3D打印机的柱塞泵式挤出机构，包括喷嘴（1）、入口装置（2）、加热装置（4）以及单向挤出装置（3），其中，喷嘴（1）与前端盖（301）通过螺纹连接的方式连接，喷嘴（1）位于单向挤出装置（3）下方。
2.根据权利要求1所述3D打印机的的柱塞泵式挤出机构，其特征在于：入口装置（2）由散热铜管（201）、成型材料导口（202）组成，其中散热铜管（201）与成型材料导口（202）通过插接的方式连接，散热铜管（201）与前端盖（301）采用螺纹连接。
3.根据权利要求1所述3D打印机的柱塞泵式挤出机构，其特征在于：单向挤出装置（3）由柱塞泵式挤出机构、前端盖（301）与后端盖（307）组成，单向挤出装置（3）置于挤出机构的后端盖（307）中，前端盖（301）、后端盖（307）分别采用螺栓螺母进行连接。
4.根据权利要求3所述3D打印机的的柱塞泵式挤出机构，其特征在于：柱塞泵式挤出机构由配流盘（302）、斜盘（306）、柱塞一（305a）、柱塞二(305b)、柱塞三(305c）、缸体（303）以及传动轴（304）组成；斜盘（306）与柱塞一（305a）、柱塞二(305b)、柱塞三(305c）采用球状结构配合，配流盘(302)呈圆盘状，缸体（303）呈圆柱形。
5.根据权利要求1所述3D打印机的柱塞泵式挤出机构，其特征在于：加热装置（4），由加热棒一（401a）、加热棒二（401b）、加热棒三（401c）、加热棒四（401d）、加热棒五（401e）、加热棒六（401f）组成，加热棒一（401a）、加热棒二（401b）、加热棒三（401c）、加热棒四（401d）、加热棒五（401e）、加热棒六（401f）通过形状配合的方式固定在后端盖（307）四周。
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