CN111331835A - 一种3d打印用挤出系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印用挤出系统及方法，该一体化挤出系统包括计量系统、螺杆挤出系统、链接装置、缓存及切换系统、打印喷头；本系统有以下显著效果：不用先制备为丝材再进行3D打印，可有颗粒料、粉末料直接打印，节省能源，树脂材料配方更换便捷。

Description

一种3D打印用挤出系统及方法

技术领域

本发明涉及一种3D打印技术，尤其涉熔融挤出成型（FDM）3D打印系统及方法。

背景技术

熔融挤出成形技术(Fused Deposition Modeling，简称FDM技术)，是3D打印方法中的一种。它将树脂等材料加热熔化后，从喷嘴均匀挤出成细丝状，同时喷嘴由数控系统控制，按照切片软件规划好的连续薄层数据按一定路径移动进行填充，丝状材料冷却后粘结而形成一层层薄层的截面，最终层层叠加形成三维实体。

目前大多数采用的工艺为现将树脂等材料通过挤出机制备出一定直径（如φ1.75mm）的丝材，再将丝材送入喷嘴熔融，同时施以恒定的压力使其均匀的从喷嘴中挤出，以实现打印的过程。此类工艺繁琐，物料加热后又冷却制的丝材，打印时又加热，浪费能源。实验更改树脂材料配方时较为麻烦。因此，提供一种为便捷，且节省能源的用于FDM的挤出系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种节省能源损耗，更改打印树脂材料配方便捷，适用于FDM的一体化挤出系统及方法。

为实现上述目的，本发明所述的一体化挤出系统包括计量系统、螺杆挤出系统、链接装置、缓存及切换系统、打印喷头；

所述计量系统包括储料斗和计量器，储料斗有一个主储料斗和1~2个附储料斗，计量器可以通过计重或者计体积的方式来计量；

所述螺杆挤出系统螺杆直径为Φ10~15，电加热，采用电机直接驱动，采用竖向放置，计量系统在其一侧偏上方的位置与之相连；

所述链接装置包括过滤网、耐高温耐高压金属软管和保温罩，保温罩内充满保温油液，分别与位于其上方的螺杆挤出系统和位于其下方的缓存及切换系统相连；

所述缓存及切换系统包括两个缓存储罐，快速切换滑槽和加热块，缓存及切换系统一端为链接装置一端为打印喷头；

所述打印喷头包括电机、齿轮计量泵、打印喷嘴和加热块，齿轮计量泵由电机直接驱动。

本发明所述的一种3D打印用挤出方法包括以下步骤：

1)将待打印制品的STL格式文件导入到计算机中,计算机对待打印制品的STL格式文件进行布局及切层处理，设定挤出投料比例、速率与温度；

2)计算机控制螺杆挤出系统、链接装置、缓存及切换系统和打印喷头预热；

3)计算机按设定值控制螺杆挤出系统螺杆转速和打印喷头齿轮计量泵转速从而使树脂从喷嘴中挤出的速率符合要求；

4)计算机根据待打印制品的形状按规划好的连续薄层数据按一定路径，控制打印喷头在XY方向移动，3D打印机打印工作平台在Z方向移动进行填充待打印制品的打印；

5)将螺杆挤出系统螺杆转速置为0，手动切换缓存及切换系统缓的存储罐，并将满料的存储罐更换为空罐，更改树脂原料，重新设置配方比例；

6)开起螺杆挤出系统，待顺利出料至存储罐后切换回更换的空罐，并将有物料的存储罐清空，由此完成一次配方的更换；

7)若要继续打印制品，重复步骤4)；若要更换配方重复步骤5)至6)。

本发明有以下显著效果：不用先制备为丝材再进行3D打印，可有颗粒料、粉末料直接打印，节省能源，树脂材料配方更换便捷。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明所述的一体化挤出系统包括计量系统、螺杆挤出系统、链接装置、缓存及切换系统、打印喷头；

所述计量系统包括储料斗和体积计量器，储料斗有一个主储料斗和1个附储料斗；

所述螺杆挤出系统螺杆直径为Φ15，电加热，采用电机直接驱动，采用竖向放置，计量系统在其一侧偏上方的位置与之相连；

所述链接装置包括200目过滤网、耐高温耐高压金属软管和保温罩，保温罩内充满保温油液，分别与位于其上方的螺杆挤出系统和位于其下方的缓存及切换系统相连；

所述缓存及切换系统包括两个缓存储罐，快速切换滑槽和加热块，缓存及切换系统一端为链接装置一端为打印喷头；

所述打印喷头包括电机、齿轮计量泵、打印喷嘴和加热块，齿轮计量泵由电机直接驱动。

本发明所述的一种3D打印用挤出方法包括以下步骤：

1)将待打印制品的STL格式文件导入到计算机中,计算机对待打印制品的STL格式文件进行布局及切层处理，设定挤出投料比例（聚乳酸：色粉=100份：0.5份）、速率（40mm/s）与温度(210℃)；

2)计算机控制螺杆挤出系统、链接装置、缓存及切换系统和打印喷头预热；预热温度分别为235℃，230℃，220℃，210℃；

3)计算机按设定值控制螺杆挤出系统螺杆转速和打印喷头齿轮计量泵转速从而使树脂从喷嘴中挤出的速率符合要求；

4)计算机根据待打印制品的形状按规划好的连续薄层数据按一定路径，控制打印喷头在XY方向移动，3D打印机打印工作平台在Z方向移动进行填充待打印制品的打印；

5)将螺杆挤出系统螺杆转速置为0，手动切换缓存及切换系统缓的存储罐，并将满料的存储罐更换为空罐，更改树脂原料，重新设置配方比例；

6)开起螺杆挤出系统，待顺利出料至存储罐后切换回更换的空罐，并将有物料的存储罐清空，由此完成一次配方的更换；

7)若要继续打印制品，重复步骤4)；若要更换配方重复步骤5)至步骤6)。

Claims (7)

1.一种3D打印用挤出系统,其特征在于,包括计量系统、螺杆挤出系统、链接装置、缓存及切换系统、打印喷头。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印用挤出系统，其特征在于，所述计量系统包括储料斗和计量器，储料斗有一个主储料斗和1~2个附储料斗，计量器可以通过计重或者计体积的方式来计量。

3.根据权利要求1所述的一种3D打印用挤出系统，其特征在于，所述螺杆挤出系统螺杆直径为Φ10~15，电加热，采用电机直接驱动，采用竖向放置，计量系统在其一侧偏上方的位置与之相连。

4.根据权利要求1所述的一种3D打印用挤出系统，其特征在于，所述链接装置包括过滤网、耐高温耐高压金属软管和保温罩，保温罩内充满保温油液，分别与位于其上方的螺杆挤出系统和位于其下方的缓存及切换系统相连。

5.根据权利要求1所述的一种3D打印用挤出系统，其特征在于，所述缓存及切换系统包括两个缓存储罐，快速切换滑槽和加热块，缓存及切换系统一端为链接装置一端为打印喷头。

6.根据权利要求1所述的一种3D打印用挤出系统，其特征在于，所述打印喷头包括电机、齿轮计量泵、打印喷嘴和加热块，齿轮计量泵由电机直接驱动。

7.一种3D打印用挤出方法,其特征在于,基于权利要求1所述的一种3D打印用挤出系统，包括以下步骤：

1)将待打印制品的STL格式文件导入到计算机中,计算机对待打印制品的STL格式文件进行布局及切层处理，设定挤出投料比例、速率与温度；

2)计算机控制螺杆挤出系统、链接装置、缓存及切换系统和打印喷头预热；

3)计算机按设定值控制螺杆挤出系统螺杆转速和打印喷头齿轮计量泵转速从而使树脂从喷嘴中挤出的速率符合要求；

4)计算机根据待打印制品的形状按规划好的连续薄层数据按一定路径，控制打印喷头在XY方向移动，3D打印机打印工作平台在Z方向移动进行填充待打印制品的打印；

5)将螺杆挤出系统螺杆转速置为0，手动切换缓存及切换系统缓的存储罐，并将满料的存储罐更换为空罐，更改树脂原料，重新设置配方比例；

6)开起螺杆挤出系统，待顺利出料至存储罐后切换回更换的空罐，并将有物料的存储罐清空，由此完成一次配方的更换；

7)若要继续打印制品，重复步骤4)；若要更换配方重复步骤5)至6)。