CN108215162A - 一种新型的熔融沉积成型技术螺杆式喷头 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种新型的熔融沉积成型技术螺杆式喷头，包括电动机、电机端盖、滚动轴承、电磁加热圈、螺栓、喷嘴、U型轴承、定制齿轮、预热装置、加热棒、材料通道、熔池及螺杆挤出装置、料筒、热塑性材料。所述料筒外边界设置有电磁加热圈，代替原有的加热块装置；所述熔池内设置有螺杆挤出装置，代替了原有的直筒式进料。本发明中设置有预热装置，使热塑性材料达到半熔融状态后流入熔池内。本发明中在料筒外围设置有电磁加热圈，使热塑性材料能够均匀受热，避免在使用加热棒的过程中因局部温度过高而使熔融材料出现“流涎”现象。本发明中主要增设了熔池，促进了熔融沉积成型技术由桌面级向工业级的进化。

Description

一种新型的熔融沉积成型技术螺杆式喷头

技术领域

本专利涉及3D打印技术领域，具体介绍的是一种新型的熔融沉积成型技术螺杆式喷头。

背景技术

熔融沉积成型技术是快速成型技术的一种。这种工艺技术是将丝状材料例如热塑性塑料、金属或者蜡的熔丝从被加热的喷嘴中挤出，根据成型件每一层的预设轨迹，以一定的速率进行熔体沉积制造。每打印完成一层，工作台就下降一个层厚或者喷头上升一个层厚进行叠加沉积新的一层，重复进行此过程最终实现零件的沉积成型。

熔融沉积成型过程最关键的结构就是喷头部分，其机械结构的设计合理性直接关系到成型过程能否顺利进行，同时也对成型零件的表面质量有很大的影响。

现有的喷头结构主要分为两种，一种是柱塞式，一种是螺杆式。其中它们都采用的是先进料后加热的方式，热塑性材料在通过喉管直至喷出的过程中，加热块使其融化并产生相变，相变过程中进丝压力会急剧下降，导致喷头喷丝出现断层，或者由于加热温度不稳定的因素影响，热塑性材料受热相变不均匀，导致喷头容易堵丝或者喷出来的丝料参差不齐，影响打印产品的表面粗糙度。同时现有的喷头结构虽然其供料方式机构简单、灵巧轻便、供料连续，但由于供料量较小，仅适用于中小型的桌面级3D打印机，此外由于受到加热温度和材料质量的影响，熔料加热器经常发生堵塞，进而导致打印过程中断，影响产品打印的连续性。

发明内容

本专利的目的就是为了克服上述技术上的缺陷，先预热，使热塑性材料转变为半熔融状态，然后通过材料通道进入到熔池内，料筒在电磁加热圈的作用下均匀受热，使半熔融状态的热塑性材料转变为熔融状态，最后在螺杆挤出装置的作用下由喷嘴挤出熔融材料，极大的提高了打印精度还有打印效率。

为达到上述目的，本专利的技术实现方案如下：一种新型的熔融沉积成型技术螺杆式喷头，包括步进电机、电机端盖、滚动轴承、电磁加热圈、螺栓、喷嘴、U型轴承、定制齿轮、预热装置、加热棒、材料通道、螺杆挤出装置、料筒、热塑性材料。所述喷嘴结构设置在料筒下端，喷嘴与料筒之间采用四个螺栓连接起来；所述料筒外边界设置有电磁加热圈，代替原有的加热块装置；所述料筒内边界即熔池内设置有螺杆挤出装置，代替了原有的直筒式进料；所述螺杆挤出装置采用步进电机驱动，螺杆挤出装置与步进电机之间设置有滚动轴承；所述步进电机与轴承之间设置有电机端盖，便于滚动轴承的安装拆卸；所述材料通道上方设置有预热装置，便于热塑性材料熔化流入料筒内；所述热塑性材料由定制齿轮、U型轴承与其之间的摩擦力带动进入预热装置内，其中定制齿轮由电机驱动作为主动轮，U型轴承作为从动轮。

本专利中所述的料筒外围设置有能够均匀加热的电磁加热圈，解决了原有的运用加热块加热导致受热不均匀的问题。

本专利中所述的料筒内侧设置有由步进电机驱动的螺杆挤出装置，取代了原有的直筒式进料，然后熔融材料直接由喷嘴挤出的结构，解决了原有的喷头容易堵塞、挤出速度不好控制等问题。

本专利所述的料筒上侧边设置有材料通道，热塑性材料在预热装置的作用下装变为半熔融状态，由材料通道进入料筒熔池内，取代了原有的热塑性材料经过一次性加热最后由喷嘴挤出的结构。

附图说明

图1为本专利的螺杆式喷头结构的剖视图。

附图标记:1步进电机，2电机端盖，3滚动轴承，4电磁加热圈，5螺栓，6喷嘴，7定制齿轮，8U型轴承，9热塑性材料，10预热装置，11加热棒，12材料通道，13螺杆挤出装置，14料筒。

具体实施方式

下面结合附图对本专利作进一步的说明：

如图所示，一种新型的熔融沉积成型技术螺杆式喷头，包括步进电机1，电机端盖2，滚动轴承3，电磁加热圈4，螺栓5，喷嘴6，定制齿轮7，U型轴承8，热塑性材料9，预热装置10，加热棒11，材料通道12，螺杆挤出装置13，料筒14。

喷嘴6通过螺栓5安装在料筒14的下面，料筒14的外侧设置有电磁加热圈4，料筒14的内侧设置有螺杆挤出装置13，料筒14的上面设置有电机端盖2，电机端盖2的上面设置有步进电机1，电机端盖2与料筒14之间设置有滚动轴承3，料筒14的侧边上设置有材料通道12，材料通道12的外围设置有预热装置10，预热装置10通过加热棒11加热，热塑性材料9通过定制齿轮7与U型轴承8挤入预热装置10中。

热塑性材料9在定制齿轮7与U型轴承8摩擦力的作用下挤入预热装置10中，加热棒11作用于预热装置10上面，使预热装置10中的热塑性材料9熔化为半熔融状态，由材料通道12进入料筒14内，步进电机1控制螺杆挤出装置13的转动，从而带动熔融材料进入喷嘴6中，其中料筒14在外侧电磁加热圈4的作用下均匀受热，使料筒14内半熔融状态的材料受热转变为熔融状态，最后由喷嘴6挤出。

以上所述仅为本专利的较佳实施方案，并不用以限制本专利，凡在本专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型的熔融沉积成型技术螺杆式喷头，包括步进电机、电机端盖、滚动轴承、电磁加热圈、螺栓、喷嘴、U型轴承、定制齿轮、预热装置、加热棒、材料通道、螺杆挤出装置、料筒、热塑性材料，其特征在于，所述喷嘴设置在料筒下端，其间采用四个螺栓连接；所述料筒外边界设置有电磁加热圈，代替原有的加热块装置；所述料筒内边界设置有螺杆挤出装置，代替了原有的直筒式进料；所述材料通道上方设置有预热装置，便于热塑性材料熔化流入料筒熔池内。

2.根据权利要求1所述的一种新型的熔融沉积成型技术螺杆式喷头，其特征在于在料筒外围设置能够均匀加热的电磁加热圈，代替了原有的加热块电阻加热的方式，使料筒内的热塑性材料能够均匀受热，避免局部的熔融材料材料受热过高而出现“流涎”现象。

3.根据权利要求1所述的一种新型的熔融沉积成型技术螺杆式喷头，其特征在于在料筒内部即熔池内设置有螺杆挤出装置，代替了原有的直筒式的进料方式，使熔融材料能够在螺杆的带动下均匀的由喷嘴挤出，使得熔融材料的挤出速度能够在螺杆的作用下得到有效的控制，其中螺杆的转速由步进电机控制。

4.根据权利要求1所述的一种新型的熔融沉积成型技术螺杆式喷头，其特征在于在料筒上侧边设置有材料通道，代替了原有的在料筒上方直接进料的方式，即在螺杆上方设置步进电机进而达到控制螺杆挤出速度的目的。

5.根据权利要求4所述的一种新型的熔融沉积成型技术螺杆式喷头，其特征在于在材料通道处设置有预热装置，使得丝状材料在进入料筒熔池前先达到半熔融状态，便于流体状的材料能够更好地进入料筒熔池内，有效避免了堵死现象的发生。