CN111791481A - 热熔挤出装置及成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热熔挤出装置及成型设备，所述热熔挤出装置包括挤出单元及驱动单元，所述挤出单元用于接收外部物料并加热至熔融并挤出至工作台；所述驱动单元包括驱动部和固定部，所述固定部用于固定至外部固定位置，所述驱动部能够相对于所述固定部运动；所述驱动部连接至所述挤出单元，并能够带动所述挤出单元在挤出工位和间歇工位之间切换；所述挤出单元自所述挤出工位至所述间歇工位切换时的运动速度大于预设值，以使所述挤出单元挤出的熔融状物料发生无屈服断裂，如此，该热熔挤出装置能够改善挤出间断时熔融状物料的拉丝问题。

Description

热熔挤出装置及成型设备

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种热熔挤出装置及成型设备。

背景技术

3D打印技术的快速发展，促进其在消费、工业、航空航天等领域应用不断深化，与传统数控切削加工技术相比，3D打印技术不仅继承了全数字化三维实体成形方式，而且在设计阶段即可根据三维数字模型不同区域，定义颜色、材质等与外观及功能相关的加工信息，使得3D打印装备不仅可一次性实现三维实体的形状塑造，还能运用多种材料属性，得到功能更先进的多材料混构成形体。

随着近年来PLA+、PA、TPU、丙烯酸树脂等高分子耗材成本的快速走低，促成了3D打印技术在助听器、牙齿正畸、运动鞋等行业的批量生成应用。例如，一些报道中称，可以利用SLS粉末选区烧结、光固化3D打印机制造晶格结构鞋中底，利用FDM 3D打印机形成弹性的鞋网面。

FDM 3D打印设备一般包括加热喷头、送丝机构及可移动的工作台，送丝机构将丝材输送至加热喷头处，由加热喷头将丝材前端加热至融化，并挤出至工作台上，利用工作台的X-Y运动，使得挤出的熔融丝材在工作台表面形成预订形状，每打印一层截面，工作台沿Z轴方向移动一次。在打印过程中，熔融状态的丝材具有较佳的流动性，当打印的形状需要暂时断开时，需要暂时截止熔融的丝材流出，此时，由于丝材熔融后具有一定的粘性，并且流动性也较好，因此，在断开时往往存在着熔融的丝材由于粘性而拉丝，以及由于流动性而流延的问题。

一些现有的FDM 3D打印设备，利用回抽丝材的方式，或者利用其它机构暂时封闭加热喷头出口的方式，可以在一定程度上缓解流延问题，但是，拉丝问题由于是材料本身所导致的，尚无现有技术针对这个问题提出解决方案。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种热熔挤出装置及成型设备，该热熔挤出装置能够改善挤出间断时熔融状物料的拉丝问题。

一种热熔挤出装置，包括挤出单元及驱动单元，其中：

所述挤出单元用于接收外部物料并加热至熔融并挤出至工作台；

所述驱动单元包括驱动部和固定部，所述固定部用于固定至外部固定位置，所述驱动部能够相对于所述固定部运动；

所述驱动部连接至所述挤出单元，并能够带动所述挤出单元在挤出工位和间歇工位之间切换；及

所述挤出单元自所述挤出工位至所述间歇工位切换时的运动速度大于预设值，以使所述挤出单元挤出的熔融状物料发生无屈服断裂。

在其中一个实施例中，所述挤出单元转动连接于一固定位置，所述驱动部能够带动所述挤出单元绕该固定位置摆动，以由所述挤出工位切换至所述间歇工位。

在其中一个实施例中，所述驱动部能够带动所述挤出单元向远离所述工作台的方向摆动，以由所述挤出工位切换至所述间歇工位。

在其中一个实施例中，所述驱动部能够相对于与所述固定部直线移动，所述驱动部与所述挤出单元转动连接。

在其中一个实施例中，所述驱动单元还包括用于限制所述驱动部移动行程的位置检测元件。

在其中一个实施例中，所述位置检测检测元件包括分别对应于所述挤出工位和所述间歇工位的第一位置检测件和第二位置检测件。

在其中一个实施例中，所述驱动单元中：所述驱动部配置为所述气缸或液压缸的活塞杆，且所述固定部配置为所述气缸或液压缸的缸筒。

在其中一个实施例中，所述驱动单元还包括用于提升所述驱动部运动速度的蓄能机构。

在其中一个实施例中，所述热熔挤出装置还包括阻流单元，所述阻流单元用于阻止熔融状物料继续流出所述挤出单元。

在其中一个实施例中，所述挤出单元包括喷嘴，所述喷嘴内设置有内腔，所述喷嘴上形成有连通所述内腔至外部的挤出口；所述阻流单元包括设置于所述内腔的阻流件，所述阻流件将所述内腔分隔为靠近所述挤出口的第一腔体，以及远离所述挤出口的第二腔体，所述阻流件能够通过在所述内腔中的位移或形变，以改变所述第一腔体和所述第二腔体的容积比。

在其中一个实施例中，所述阻流件设置为膜元件，所述膜元件的外周侧与所述内腔的内周壁固定，所述膜元件能够在所述内腔中弹性形变以改变所述第一腔体和所述第二腔体的容积比。

在其中一个实施例中，所述阻流单元还包括致动机构，所述致动机构包括固定件及滑移件，所述固定件相对于所述挤出单元固定，所述滑移件能够相对于所述固定件滑移，所述滑移件的一端连接至所述阻流件，以带动所述阻流件在所述内腔中位移或形变。

在其中一个实施例中，所述固定件设置有容所述滑移件伸缩滑移的滑道，所述滑移件远离所述阻流件连接处的一端伸入所述滑道。

在其中一个实施例中，所述挤出单元还包括送料机构，所述送料机构包括送料筒体以及设置于所述送料筒体内用于向所述喷嘴推送熔融状物料的推送件。

进一步地，所述推送件设置为送料螺杆。

在其中一个实施例中，所述内腔配置为开设在所述送料筒体一端的阶梯孔，且所述阶梯孔的小孔径部分内嵌装有喷嘴元件，所述喷嘴元件及所述送料筒体的部分构成所述喷嘴。

在其中一个实施例中，所述阻流件设置为膜元件，所述膜元件的外侧边缘弹性约束于所述阶梯孔的孔径突变处。

本发明第二方面还提供一种成型设备，包括至少一个上述的热熔挤出装置。

上述热熔挤出装置及具有其的成型设备中，由于驱动单元能够带动挤出单元从所述挤出工位快速切换至所述间歇工位，当该速度大于预设值时，挤出单元挤出的熔融状物料尚未来得及发生屈服变形，而直接发生断裂，避免了挤出单元上的熔融状物料与已经挤出至工作台上的物料因黏连而拉丝。使用时，可以依据物料熔融后的等效刚度，合理地选择挤出单元在两个工位间的切换速度，同时，当该热熔挤出装置中配置有阻流单元时，阻流单元的动作阻止熔融状物料进一步流出，配合挤出单元的快速动作拉断熔融状物料，可以较好地改善热熔挤出装置中普遍存在的拉丝和流延问题。

附图说明

图1为热熔挤出装置一种实施方式的结构示意图，图中，挤出单元处于间歇工位；

图2为图1中所示热熔挤出装置的A部放大图；

图3为图1中所示热熔挤出装置处于挤出工位时的状态图；

图4为图3中所示热熔挤出装置的B部放大图；

图5为成型设备的结构示意图；

图6为热熔挤出装置中挤出单元处于间歇工位时的结构示意图；

图7为热熔挤出装置中挤出单元处于挤出工位时的结构示意图；

图8为热熔挤出装置中挤出单元自图7中的挤出工位再次切换回间歇工位的结构示意图；

图9为热熔挤出装置中挤出单元处于挤出工位并打印第二层时的结构示意图；

图10为挤出成型后零件在工作台上的截面图。

图中：100、挤出单元；11、喷嘴；111、内腔；1111、第一腔体；1112、第二腔体；112、挤出口；113、喷嘴元件；12、送料机构；121、送料筒体；122、推送件；

200、驱动单元；21、驱动部；211、铰链；22、固定部；

300、阻流单元；31、阻流件；32、致动机构；321、固定件；3211、滑道；322、滑移件；

400、供料单元；41、料斗；411、出料口；412、进料口；42、输料管；43、供料器；

500、工作台；

600、XY驱动单元；

700、Z向驱动单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通讯连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介的间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

参考图1至图4中所示，本发明首先提供一种热熔挤出装置。包括挤出单元100及驱动单元200，其中：挤出单元100用于接收外部物料，并将其加热至熔融状态挤出；驱动单元200包括驱动部21和固定部22，固定部22固定至外部一固定位置，驱动部21能够相对于固定部22运动。驱动部21连接至挤出单元100，并能够带动挤出单元100在挤出工位和间歇工位之间切换。挤出单元100在两个工位之间的切换时随驱动部21运动的速度大于预设值，以使得挤出单元100挤出的熔融状物料发生无屈服断裂。

当挤出单元100将熔融状物料挤出至工作台500上时，由于熔融状的物料粘性较高，挤出单元100上已经挤出但尚未落到工作台500的物料，与工作台500上的物料之间黏连，此时，如果需要暂时断开连续的物料，以满足成型的要求，常规做法是控制挤出单元继续挤出熔融状的物料，然后通过适当的驱动机构带动挤出单元远离工作台。然而，由于物料的黏连作用，挤出单元与工作台的相对远离会使得黏连的物料被拉长、变细，形成丝状结构，这种拉丝效果会导致成型后的产品质量欠佳。但是，由于导致拉丝现象的根本原因，是物料在熔融后的粘性，属于材料固有属性，因而本领域中普遍认为：拉丝是不可避免的，加之以适当的后处理即可改善成型产品的质量。

在本发明中，驱动部21固定部22之间的相对运动速度够快，使得挤出单元100挤出的熔融状物料尚未来得及变形即被拉断。熔融状材料在受拉时，被拉长、变细的过程，从材料力学的角度看，类似于金属材料受到的应力超过材料本身的弹性极限后，开始发生塑性变形的过程。例如，棒状材料在应力超过弹性极限后，材料的截面开始变细，这个变形过程为塑性变形，撤去外力也不可恢复，拉拔至后期时，材料会被拉断。这个原理可以看做熔融状材料产生拉丝的根本原因。然而，每种材料发生形变时均需要一定时间，在满足拉断的前提下，迅速向前述棒状材料两端施加拉力时，材料来不及发生缩颈、塑变，即被拉断。将这一理论适用于熔融状物料断开时，可以根据材料被加热至熔融后的弹性、粘性等属性，判断其产生无屈服断裂时所需的速度，以该速度作为驱动部21带动挤出单元100自挤出工位切换至间歇工位，即可使熔融状材料在来不及产生拉丝现象时被扯断。例如，可以在10ms内完成驱动部21的动作，以使得熔融状材料发生无屈服断裂。

可以理解的，这里所称的无屈服断裂是指，熔融状物料基本上近似于被刚性拉断，断口处无明显缩颈、黏连、拉丝。当然，并不强调熔融状物料完全不发生缩颈、变细的现象，例如，断口处的材料可能存在一定程度的变细，但相比于拉丝时截面的形变程度，这种形变程度几乎不会引起注意。

在现有技术中，带动挤出单元从挤出工位切换至间歇工位时，一般是通过类似于由电机驱动的丝杠螺母传动机构，或其他近似的距离驱动件，该距离驱动件需要精确控制挤出单元上抬或下降的距离，以保证基础单元的位移满足成型产品的层间距要求。然而，在本发明中，驱动单元200为一种力驱动件，其并不要求驱动挤出单元100精确地位移多大的距离，而仅需要控制挤出单元100以预设的速度发生位移，相比于距离驱动件，力驱动件更关注于位移的速度。驱动单元200可以选用常见的元件，如气缸、液压缸等作为动作元件，此时驱动部21可以配置为气缸/液压缸的活塞杆，而固定部22则配置为气缸/液压缸的缸筒。或者，采用电磁驱动的快速动作装置实现驱动部21相对于固定部22的迅速动作。

在一种实施方式中，挤出单元100转动连接于一固定位置，驱动部21能够带动挤出单元100绕该固定位置摆动，从而实现自挤出工位至间歇工位的切换。较佳地，驱动部21带动挤出单元100向远离工作台500的方向摆动。

由前所述，挤出单元100随驱动部21的动作，是为了在熔融状物料受拉产生变形前将其拉断，从而避免拉丝，因此，挤出单元100的摆动方向只要能够使熔融状物料受拉即可，在一种可能实施方式中，其可以沿基本平行于工作台500的摆动。但是，由于成型过程中工作台500已经存在产品的成型部分，使挤出单元100向远离工作台500的方向摆动，相当于暂时“抬高”挤出单元100，避免其与工作台500上的成型部分发生干涉，刮擦产品表面。

参考图2和图4中所示，驱动部21相对于固定部22发生直线移动，驱动部21与挤出单元100转动连接。在图示的实施方式中，驱动部21通过铰链211转动连接于挤出单元100的一端。

驱动单元200还可以包括位置检测元件，该位置检测元件用于检测驱动部21相对于固定部22的移动行程。在一些实施方式中，位置检测元件包括对应于挤出单元100挤出工位和间歇工位的第一位置检测件和第二位置检测件。

当驱动单元200设置为气缸或液压缸时，位置检测元件可以设置为行程开关或类似的检测元件。驱动单元200还可以包括有蓄能机构，该蓄能机构用以构成使驱动部21快速动作的快速动作回路。例如，当选用气缸驱动挤出单元100切换工位时，可以配合选用适当的快速动作回路控制气缸中活塞杆的伸缩，蓄能机构可以作为该快速动作回路的一部分，用以提高活塞杆的伸出/缩回速度。

继续参考图1至图4中所示，挤出单元100包括喷嘴11和送料机构12，在一种实施方式中：送料机构12包括送料筒体121以及位于该送料筒体121内的推送件122。参考图1中所示，当热熔挤出装置配合成型设备中的料斗41使用时，外部物料可以通过进料口412供应至料斗41内腔中，并经过出料口411输出至送料筒体121。推送件122将送料筒体121内的物料向喷嘴11处推送，并在推送过程中将物料加热至熔融状态，最终由喷嘴11输出成具有预设截面形状的条状。

在图示的实施方式中，推送件122采用送料螺杆，这样，送料机构12整体结构类似于螺杆挤出机。送料机构12在靠近喷嘴11的一端将物料逐渐加热至熔融，为了使熔融状物料能够自喷嘴11被挤出，送料筒体121的这一端与喷嘴11连通，以使熔融状物料能够在送料螺杆的推送下不断进入喷嘴11。

在现有技术中，热熔挤出装置的结构设计多是应用在硬质高分子丝材的热熔挤出，在成型时，丝材的端部插入一个可以加热的喷头装置内，随着丝材端部的受热融化，成型设备中的送丝机构向前推送丝材，以利用喷头装置内的容积变化将熔融的丝材挤出。而当需要暂时断开时，往往是通过送丝机构向后回抽丝材，利用丝材相对加热喷头装置拔出时形成的活塞效应，将熔融丝材“抽吸”回来，避免流延。但是，为了保持送丝过程的顺畅，喷头装置内容丝材插入的腔体与丝材之间不能完全贴紧或过盈，因此，活塞效应发挥的作用较为有限。尤其是，当丝材更换为弹性较佳的弹性材料时，丝材难以通过送丝机构向前推送或向后回抽，更难以形成活塞效应。

而采用本发明中的送料机构时，则可以很好地适应于弹性材料和硬质高分子丝材的热熔挤出。具体地，物料可以采用颗粒状物料，通过送料机构12的推送和加热，输送至喷嘴11处，这种结构不存在现有送丝机构推送物料时受物料硬度影响的问题。

在热熔挤出装置中，除了由于熔融状物料粘性而导致的拉丝外，还需要面临的问题是熔融状物料的流延问题。即，当需要暂时停止连续的物料挤出，而从其他位置重新开始挤出时，由于挤出单元100处物料的输出还是持续的，因此，熔融状物料会继续流出喷嘴11。如前所述，现有技术中一般是通过送丝机构回抽丝材产生的抽吸力将流出的物料吸回，而本发明中取消了送丝机构，因此，可以配合其他形式的阻流单元300，用以阻止熔融状物料继续流出挤出单元100。例如，可以采用截止阀暂时封堵喷嘴11，或者驱动推送件122反转，将物料暂时反向带回。

但是，送料筒体121内靠近料斗41出料口411一端的物料尚处于颗粒状态，而仅靠近喷嘴11一端的部分材料被加热至熔融，因此，反转推送件122将物料带回的方式在一些情况下可能会造成推送件122被物料卡死的问题，并且，这种阻流方式存在一定的延迟，很难实现灵敏的阻流。因此，在一种较佳的实施方式中，阻流单元300与喷嘴11形成配合，直接在喷嘴11内将熔融状物料迅速抽吸回去，阻止其进一步流出。

具体地，参考图2和图4中所示，送料筒体121的一端开设有阶梯孔，该阶梯孔的小孔径部分内装设有喷嘴元件113，如此，送料筒体121的这部分结构构成喷嘴11的一部分，即，在图示的实施方式中，喷嘴11“集成”于送料机构12上。喷嘴元件113的一端伸出阶梯孔外，另一端与阶梯孔的上端面之间形成有喷嘴11的内腔111。

喷嘴元件113上设置有贯通其伸出阶梯孔外一端至内腔111内一端的通孔，该通孔的一端构成喷嘴11的挤出口112。阻流单元300包括阻流件31，该阻流件31设置于内腔111内，并将内腔111分隔为靠近挤出口112一侧的第一腔体1111以及远离挤出口112的第二腔体1112，当阻流件31在该内腔111内移动或者发生变形时，第一腔体1111和第二腔体1112的容积比发生变化，从而使得挤出口112的物料能够正常输出或被抽吸回第一腔体1111中。

可以理解的，当阻流件31通过在内腔111中移动的方式改变第一腔体1111和第二腔体1112的容积比时，阻流件31类似于活塞头；而当阻流件31以自身形变的方式改变第一腔体1111和第二腔体1112的容积比时，阻流件31类似于膜片阀中的膜元件。无论采用哪种方式，由于阻流件31设置于内腔111中，因此，其动作会使第一腔体1111和第二腔体1112的容积比迅速发生变化，从而使得挤出口112处的熔融状物料能够被迅速抽回。相比于反转推送件122的形式，这种阻流方式可以避免送料机构12的卡死，并使得物料流延问题得到很好的解决。此外，当阻流单元300能够以上述方式迅速阻止物料进一步流出时，还可以辅助改善前面提及的拉丝问题。

在图2和图4所示的实施方式中，阻流件31采用膜元件，该膜元件的外周侧与内腔111的内周壁固定，从而使得膜元件的中心部位能够发生较大形变，以显著地改变第一腔体1111和第二腔体1112的容积比。

进一步地，由前所述，内腔111为形成于送料筒体121上的阶梯孔的部分，在该阶梯孔的孔径突变处会形成有台阶，当阻流件31在内腔111中滑动时，该台阶可以限制阻流件31的滑动行程，而当阻流件31设置为在内腔111中形变的膜元件时，该膜元件的外侧边缘弹性约束于该阶梯孔的孔径突变处。

为了驱动阻流件31位移或形变，阻流单元300还可以包括有致动机构32。在一种实施方式中，致动机构32包括固定件321及滑移件322，滑移件322的一端连接至阻流件31上，另一端能够相对于固定件321运动，从而带动阻流件31移动或形变。

进一步地，固定件321内形成有滑道3211，滑移件322的一端伸入该滑道3211内，另一端伸出该滑道3211并连接至阻流件31。如此，滑道3211可以为滑移件322的位移进行导向。在一些实施方式中，为了使阻流件31能够迅速响应，可以采用类似于驱动单元200的快速驱动方式驱动滑移件322迅速动作。

参考图5中所示，本发明还提供一种成型设备，包括前述任一实施方式的热熔挤出装置。成型设备还可以包括供料单元400、工作台500、XY驱动单元600、Z向驱动单元700，以及机架和成型控制器等。供料单元400包括前述连接至挤出单元100上的料斗41、连接至料斗41的进料口412上的输料管42，及供料器43。供料器43可以受控于成型控制器而将物料自输料管42输出至料斗41内。热熔挤出装置内的送料机构12、驱动单元200、致动机构32等均可以受该成型控制器的控制而按照预设顺序、方式做动。供料单元400可以固定安装于机架的顶部。

工作台500的下侧表面连接至XY驱动单元600，并能够在该XY驱动单元600带动下相对于热熔挤出装置移动。这里所称的XY向是指图5中所示的水平方向及垂直于纸面的方向。热熔挤出装置连接至Z向驱动单元700上，该Z向驱动单元700即可配置为前述所称的距离驱动件，图中Z向驱动单元700采用的是由驱动源带动的丝杠螺母传动机构，该机构由于具有较高的运动精度，因此，可以精确地控制热熔挤出装置Z向上的位移。

参考图6中所示，在挤出成型时，可以首先通过驱动单元200控制挤出单元100切换至间歇工位；成型开始时，成型控制器发出加热指令至送料机构12，使该送料机构12对内部物料进行分段加热至设定的挤出温度，然后进入恒温状态，成型控制器随即发出动作指令至驱动单元200，使其带动挤出单元100切换至图7所示的挤出工位，并发出指令控制挤出单元100开始挤出物料至工作台500，在挤出过程中，利用XY驱动单元600带动工作台500平移。在首层的第一挤出路径执行完成后，成型控制器同步发出指令至送料机构12、致动机构32及驱动单元200，控制送料机构12停止送料、滑移件322带动阻流件31动作抽吸挤出口112处的物料，同时，驱动单元200带动挤出单元100上带有喷嘴11的一端迅速抬高；

在图8所示状态下，成型控制器发出定位命令至XY驱动单元600，从而使工作台500被快速移动和定位至首层的第二挤出路径的起点；成型控制器同步发出指令至送料机构12、致动机构32及驱动单元200，驱动单元200将挤出单元100切换回挤出工位，送料机构12向喷嘴11推送熔融状物料，致动机构32带动阻流件31复位，挤出口112再次挤出物料，配合XY驱动单元600带动工作台500的平移；当首层的第二挤出路径执行完成后，成型控制器再次同步发出指令至送料机构12、致动机构32及驱动单元200，控制送料机构12停止送料、滑移件322带动阻流件31动作抽吸挤出口112处的物料，同时，驱动单元200带动挤出单元100上带有喷嘴11的一端再次迅速抬高。循环上述动作直至首层打印完成。

之后，参考图9中所示，成型控制器发出定位指令至Z向驱动单元700，控制挤出单元100上移单层挤出厚度所对应的高度，然后，成型控制器发出定位指令至XY驱动单元600，带动工作台500移动至挤出起点，并重复前述的首层打印动作，使新生成挤出物沉积在上一层挤出物之上，直至全部层挤出成形结束，所得三维成形体附着在工作台500上。参考图10中所示，在形成图示的成型产品时，可以利用每层挤出物料的长度不同，获得截面渐变的产品。

可以理解的，XY驱动单元600和Z向驱动单元700也可以受控于前述的成型控制器。在一些实施方式中，Z向驱动单元700上可以配置有多个热熔挤出装置，各热熔挤出装置交替工作，可实现不同弹性粒料的组合挤出成形，各热熔挤出装置同步工作可实现相同三维零件的并发挤出成形。各热熔挤出装置的XY向位移可以按照各热熔挤出装置的最大平面成型范围设定，以避免XY向驱动单元600带动工作台500平移时，各热熔挤出装置与相邻挤出成型零件发生碰撞干涉。

此外，当Z向驱动单元700上配置有多个热熔挤出装置时，各个热熔挤出装置可以采用同样的弹性材料并同时形成相应数量的成型零件，也可以每个热熔挤出装置采用不同的材料生成形状相同、而力学性能不同的成型零件；或者，采用不同的材料交替成型，拼合形成单个成型零件，从而使得成型零件的各个部分具有不同的力学性能，以满足功能梯度零件与多材料混构零件的成形需求。

此外，由于Z向驱动单元700控制热熔挤出装置的Z向运动，而挤出单元100为了避免拉丝而执行的动作由驱动单元200单独驱动，不仅使得挤出单元100能够动作更加迅速，同时，在切换挤出路径时Z向驱动单元700无需动作，可以直接通过驱动单元200带动挤出单元100上抬，避免喷嘴11与工作台500上已沉积成型的产品表面发生刮擦，也免去了通过Z向驱动单元700带动挤出单元100上抬和下降而导致的重复定位误差问题。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (18)

1.一种热熔挤出装置，其特征在于，包括挤出单元(100)及驱动单元(200)，其中：

所述挤出单元(100)用于接收外部物料并加热至熔融并挤出至工作台(500)；

所述驱动单元(200)包括驱动部(21)和固定部(22)，所述固定部(22)用于固定至外部固定位置，所述驱动部(21)能够相对于所述固定部(22)运动；

所述驱动部(21)连接至所述挤出单元(100)，并能够带动所述挤出单元(100)在挤出工位和间歇工位之间切换；及

所述挤出单元(100)自所述挤出工位至所述间歇工位切换时的运动速度大于预设值，以使所述挤出单元(100)挤出的熔融状物料发生无屈服断裂。

2.根据权利要求1所述的热熔挤出装置，其特征在于，所述挤出单元(100)转动连接于一固定位置，所述驱动部(21)能够带动所述挤出单元(100)绕该固定位置摆动，以由所述挤出工位切换至所述间歇工位。

3.根据权利要求2所述的热熔挤出装置，其特征在于，所述驱动部(21)能够带动所述挤出单元(100)向远离所述工作台(500)的方向摆动，以由所述挤出工位切换至所述间歇工位。

4.根据权利要求2所述的热熔挤出装置，其特征在于，所述驱动部(21)能够相对于与所述固定部(22)直线移动，所述驱动部(21)与所述挤出单元(100)转动连接。

5.根据权利要求4所述的热熔挤出装置，其特征在于，所述驱动单元(200)还包括用于限制所述驱动部(21)移动行程的位置检测元件。

6.根据权利要求5所述的热熔挤出装置，其特征在于，所述位置检测检测元件包括分别对应于所述挤出工位和所述间歇工位的第一位置检测件和第二位置检测件。

7.根据权利要求4所述的热熔挤出装置，其特征在于，所述驱动单元(200)中：所述驱动部(21)配置为气缸或液压缸的活塞杆，且所述固定部(22)配置为所述气缸或液压缸的缸筒。

8.根据权利要求7所述的热熔挤出装置，其特征在于，所述驱动单元(200)还包括用于提升所述驱动部(21)运动速度的蓄能机构。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的热熔挤出装置，其特征在于，所述热熔挤出装置还包括阻流单元(300)，所述阻流单元(300)用于阻止熔融状物料继续流出所述挤出单元(100)。

10.根据权利要求9所述的热熔挤出装置，其特征在于，所述挤出单元(100)包括喷嘴(11)，所述喷嘴(11)内设置有内腔(111)，所述喷嘴(11)上形成有连通所述内腔(111)至外部的挤出口(112)；

所述阻流单元(300)包括设置于所述内腔(111)的阻流件(31)，所述阻流件(31)将所述内腔(111)分隔为靠近所述挤出口(112)的第一腔体(1111)，以及远离所述挤出口(112)的第二腔体(1112)，所述阻流件(31)能够通过在所述内腔(111)中的位移或形变，以改变所述第一腔体(1111)和所述第二腔体(1112)的容积比。

11.根据权利要求10所述的热熔挤出装置，其特征在于，所述阻流件(31)设置为膜元件，所述膜元件的外周侧与所述内腔(111)的内周壁固定，所述膜元件能够在所述内腔(111)中弹性形变以改变所述第一腔体(1111)和所述第二腔体(1112)的容积比。

12.根据权利要求10所述的热熔挤出装置，其特征在于，所述阻流单元(300)还包括致动机构(32)，所述致动机构(32)包括固定件(321)及滑移件(322)，所述固定件(321)相对于所述挤出单元(100)固定，所述滑移件(322)能够相对于所述固定件(321)滑移，所述滑移件(322)的一端连接至所述阻流件(31)，以带动所述阻流件(31)在所述内腔(111)中位移或形变。

13.根据权利要求12所述的热熔挤出装置，其特征在于，所述固定件(321)设置有容所述滑移件(322)伸缩滑移的滑道(3211)，所述滑移件(322)远离所述阻流件(31)连接处的一端伸入所述滑道(3211)。

14.根据权利要求10所述的热熔挤出装置，其特征在于，所述挤出单元(100)还包括送料机构(12)，所述送料机构(12)包括送料筒体(121)以及设置于所述送料筒体(121)内用于向所述喷嘴(11)推送熔融状物料的推送件(122)。

15.根据权利要求14所述的热熔挤出装置，其特征在于，所述推送件(122)设置为送料螺杆。

16.根据权利要求14所述的热熔挤出装置，其特征在于，所述内腔(111)配置为开设在所述送料筒体(121)一端的阶梯孔，且所述阶梯孔的小孔径部分内嵌装有喷嘴元件(113)，所述喷嘴元件(113)及所述送料筒体(121)的部分构成所述喷嘴(11)。

17.根据权利要求16所述的热熔挤出装置，其特征在于，所述阻流件(31)设置为膜元件，所述膜元件的外侧边缘弹性约束于所述阶梯孔的孔径突变处。

18.一种成型设备，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-17中任意一项所述的热熔挤出装置。

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