CN110315745A - 一种复合式螺杆3d打印设备及打印方法 - Google Patents

一种复合式螺杆3d打印设备及打印方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合式螺杆3D打印设备及打印方法,该设备包括塑化熔融部分、储料部分和挤出部分,所述塑化熔融部分包括底座、水平设置于底座上的塑化机筒以及位于塑化机筒内的塑化螺杆,所述塑化机筒进料端设置料斗,塑化机筒的出料端通过连接筒连接储料部分和挤出部分;所述储料部分包括垂直连接于连接筒上方的储料筒,所述储料筒内水平设置活塞盖,活塞盖与储料筒的顶盖之间连接弹簧;所述挤出部分包括垂直连接于连接筒末端的挤出机筒,所述挤出机筒内设有挤出螺杆,挤出机筒末端设置喷嘴,本发明所公开的设备及方法可以精确控制出料速度,打印进度高,易控制。

Description

一种复合式螺杆3D打印设备及打印方法
技术领域
本发明涉及一种3D打印设备,特别涉及一种复合式螺杆3D打印设备及打印方法。
背景技术
3D打印技术又称增材制造技术,自诞生以来备受关注,特别是20世纪80、90年代出现井喷式发展,现已在医疗、建筑、航空航天领域、艺术展示等方面得到广泛的应用。
FDM作为3D打印中应用最为广泛的一种工艺,以其材料设备成本低、无污染、环境适应性强等特点得到广泛应用。但FDM柱塞式的挤出方式要求材料自身具有一定的强度充当活塞,且材料必须为线形,线形的打印材料在啮合齿轮的摩擦拖拽作用下进入挤出装置,加热块通电后对线材加热使其变成熔融态,线材依靠自身的强度充当活塞推动熔融态的物料进入打印喷嘴,最后顺利挤出打印。这在一定程度上限制了材料的种类。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种复合式螺杆3D打印设备及打印方法,以达到不但可以实现粒料打印,还解决了单螺杆挤出打印机头压力大、易堵塞的问题,实现挤出微量可调的目的。
为达到上述目的,本发明的技术方案如下:
一种复合式螺杆3D打印设备,包括塑化熔融部分、储料部分和挤出部分,所述塑化熔融部分包括底座、水平设置于底座上的塑化机筒以及位于塑化机筒内的塑化螺杆,所述塑化机筒进料端设置料斗,塑化机筒的出料端通过连接筒连接储料部分和挤出部分;所述储料部分包括垂直连接于连接筒上方的储料筒,所述储料筒内水平设置活塞盖,活塞盖与储料筒的顶盖之间连接弹簧;所述挤出部分包括垂直连接于连接筒末端的挤出机筒,所述挤出机筒内设有挤出螺杆,挤出机筒末端设置喷嘴。
上述方案中,所述活塞盖上连接有穿出储料筒顶盖的活动杆件,所述活动杆件上设置两个定位夹,所述储料筒顶盖上竖直设置支架,所述支架上设置两个行程开关,两个定位夹位于两个行程开关之间。
上述方案中,所述塑化螺杆通过联轴器一连接电机一,所述挤出螺杆通过联轴器二连接电机二。
上述方案中,所述塑化机筒的进料端与塑化机筒主体之间设置隔热垫圈。
一种复合式螺杆3D打印设备的打印方法,包括如下过程:
(1)首先将打印颗粒由料斗进入塑化熔融部分,在塑化螺杆的机械剪切和外部热场的作用下塑化熔融,并在塑化螺杆的粘性拖拽作用下向前输送;
(2)塑化熔融的物料进入储料筒,此时挤出螺杆静止不动以保证熔融物料顺利进入储料筒;
(3)进入储料筒的物料推动储料筒内活塞盖向上运动,储料筒注满后,塑化螺杆停止转动;
(4)此时,挤出螺杆启动,在弹簧的推力作用下,将熔融物料推出使其进入挤出部分,此时,塑化螺杆不动可以防止物料回流;
(5)当储料筒中的物料全部被推出后,此时,挤出螺杆停止转动,塑化螺杆重新启动,重复上述步骤,完成打印。
通过上述技术方案,本发明提供的复合式螺杆3D打印设备中,塑化熔融部分是一个生产能力较大的水平螺杆,在这里标准粒径的固态粒料由漏斗进入螺槽后,在外部热场和粘性耗散的作用下变成塑化熔融状态;挤出部分是一个生产能力较小的垂直螺杆,相同转速时挤出量更少,因此可以降低机头压力避免喷嘴堵塞,实现挤出量微调;中间储料部分目的为了便于匹配挤出速度与扫描速度,工作时塑化螺杆挤出的物料先进入储料筒,此时挤出螺杆静止,待储料筒内物料注满后塑化螺杆停止,挤出螺杆再启动,依靠储料筒内的弹簧推动物料进入挤出螺杆,这时仅需匹配挤出螺杆与工作台运动速度即可。如果没有储料部分,在打印时要同时匹配塑化螺杆、挤出螺杆和工作台三者的速度,难度很大。
因此,本发明提供的打印设备及打印方法可以降低操作难度,使打印过程易于控制,操作简单,打印方便。同时,通过挤出螺杆可以实现微量可调,特别适合于打印微小型产品,便于控制精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例所公开的一种复合式螺杆3D打印设备整体示意图;
图2为本发明实施例所公开的塑化熔融部分示意图;
图3为本发明实施例所公开的储料部分示意图;
图4为本发明实施例所公开的挤出部分示意图。
图中,1、底座;2、塑化机筒;3、塑化螺杆;4、料斗;5、连接筒;6、联轴器一;7、电机一;8、隔热垫圈;9、储料筒;10、活塞盖;11、弹簧;12、活动杆件;13、定位夹;14、支架;15、行程开关;16、挤出螺杆;17、联轴器二;18、电机二;19、喷嘴;20、支撑柱;21、挤出机筒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种复合式螺杆3D打印设备,如图1所示,该设备设计新颖,便于控制,打印精度高。
如图1所示的一种复合式螺杆3D打印设备,包括塑化熔融部分、储料部分和挤出部分。
如图2所示,塑化熔融部分包括底座1、水平设置于底座1上的塑化机筒2以及位于塑化机筒2内的塑化螺杆3,塑化机筒2进料端设置料斗4,塑化机筒2的出料端通过连接筒5连接储料部分和挤出部分;塑化螺杆3通过联轴器一6连接电机一7,通过电机一7带动塑化螺杆3进行旋转。塑化机筒2的进料端与塑化机筒主体之间设置隔热垫圈8,在工作时,塑化机筒2主体外壁需要设置加热装置,设置隔热垫圈8可以防止物料融化过快,造成反向流动。本发明中,塑化熔融部分是一个生产能力较大的水平螺杆。
如图3所示,储料部分包括垂直连接于连接筒5上方的储料筒9,储料筒9内水平设置活塞盖10,活塞盖10与储料筒9的顶盖之间连接弹簧11;活塞盖10上连接有穿出储料筒9顶盖的活动杆件12,活动杆件12上设置两个定位夹13,储料筒顶盖上竖直设置支架14,支架14上设置两个行程开关15,两个定位夹13位于两个行程开关15之间。
如图4所示,挤出部分包括垂直连接于连接筒5末端的挤出机筒21,挤出机筒21内设有挤出螺杆16,挤出螺杆16通过联轴器二17连接电机二18,电机二18通过支撑柱20固定于挤出机筒21的顶部。通过电机二18带动挤出螺杆16旋转。挤出机筒21末端设置喷嘴19。本发明中,挤出部分是一个生产能力较小的垂直螺杆,相同转速时挤出量更少,因此可以降低机头压力避免喷嘴堵塞,实现挤出量微调。
一种复合式螺杆3D打印设备的打印方法,包括如下过程:
(1)首先将标准粒径的打印颗粒由料斗4进入塑化熔融部分,在塑化螺杆3的机械剪切和外部热场的作用下塑化熔融,并在塑化螺杆3的粘性拖拽作用下向前输送;
(2)塑化熔融的物料进入储料筒9,此时挤出螺杆16静止不动以保证熔融物料顺利进入储料筒;
(3)进入储料筒9的物料推动储料筒内活塞盖向上运动,当上部的定位夹13触到上部的行程开关15后,表示储料筒9注满,塑化螺杆3停止转动;
(4)此时,挤出螺杆16启动,在弹簧11的推力作用下,将熔融物料推出使其进入挤出部分,此时,塑化螺杆3不动可以防止物料回流;
(5)当下部的定位夹13触到下部的行程开关15后,此时,挤出螺杆16停止转动,塑化螺杆3重新启动,重复上述步骤,完成打印。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种复合式螺杆3D打印设备,其特征在于,包括塑化熔融部分、储料部分和挤出部分,所述塑化熔融部分包括底座、水平设置于底座上的塑化机筒以及位于塑化机筒内的塑化螺杆,所述塑化机筒进料端设置料斗,塑化机筒的出料端通过连接筒连接储料部分和挤出部分;所述储料部分包括垂直连接于连接筒上方的储料筒,所述储料筒内水平设置活塞盖,活塞盖与储料筒的顶盖之间连接弹簧;所述挤出部分包括垂直连接于连接筒末端的挤出机筒,所述挤出机筒内设有挤出螺杆,挤出机筒末端设置喷嘴。
2.根据权利要求1所述的一种复合式螺杆3D打印设备,其特征在于,所述活塞盖上连接有穿出储料筒顶盖的活动杆件,所述活动杆件上设置两个定位夹,所述储料筒顶盖上竖直设置支架,所述支架上设置两个行程开关,两个定位夹位于两个行程开关之间。
3.根据权利要求1所述的一种复合式螺杆3D打印设备,其特征在于,所述塑化螺杆通过联轴器一连接电机一,所述挤出螺杆通过联轴器二连接电机二。
4.根据权利要求1所述的一种复合式螺杆3D打印设备,其特征在于,所述塑化机筒的进料端与塑化机筒主体之间设置隔热垫圈。
5.一种如权利要求1所述的复合式螺杆3D打印设备的打印方法,其特征在于,包括如下过程:
(1)首先将打印颗粒由料斗进入塑化熔融部分,在塑化螺杆的机械剪切和外部热场的作用下塑化熔融,并在塑化螺杆的粘性拖拽作用下向前输送;
(2)塑化熔融的物料进入储料筒,此时挤出螺杆静止不动以保证熔融物料顺利进入储料筒;
(3)进入储料筒的物料推动储料筒内活塞盖向上运动,储料筒注满后,塑化螺杆停止转动;
(4)此时,挤出螺杆启动,在弹簧的推力作用下,将熔融物料推出使其进入挤出部分,此时,塑化螺杆不动可以防止物料回流;
(5)当储料筒中的物料全部被推出后,此时,挤出螺杆停止转动,塑化螺杆重新启动,重复上述步骤,完成打印。
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