CN205044175U - 一种新型的3d打印机挤出装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型的3D打印机挤出装置，包括远程供料装置、供料软管、容积泵、喷嘴、电机，远程供料装置、供料软管、容积泵、喷嘴依次前后连接成一条管路，电机驱动容积泵旋转，所述的供料软管是一根具有挠性的管路，所述的电机为伺服或步进电机，其特征在于：供料软管与所述的容积泵之间设置有加热腔，加热腔上端连接供料软管，加热腔下端连接所述的容积泵。该一种新型的3D打印机挤出装置能降低设备整体成本，更容易实现高速高精度，而且也消除了对供料装置尺寸与容量的限制。

Description

一种新型的3D打印机挤出装置

技术领域

本发明涉及一种3D打印设备，特别是一种新型的3D打印机挤出装置。

背景技术

3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。目前塑料、食品、陶瓷粘土大多采用喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将材料挤出，材料迅速凝固，并与周围的材料凝结的方法来打印。以塑料为耗材的FDM打印技术大多采用特制的丝状供料，不但成本高，而且材料难以多样化。目前FDM所用的挤出装置也存在效率低和精度不稳定的问题。食品与陶瓷粘土大多采用针筒式的挤出装置，打印尺寸受针筒的容量限制，难以一次性打印大型工件。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种满足提供原料多样、成本低、原料容量大、体积小、重量轻、高速高精度的3D打印挤出装置。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种新型的3D打印机挤出装置，其特征在于：包括远程供料装置、供料软管、容积泵、喷嘴、电机，远程供料装置、供料软管、容积泵、喷嘴依次前后连接成一条管路，电机驱动容积泵旋转，所述的供料软管是一根具有挠性的管路，所述的电机为伺服或步进电机。

优选地，所述的远程供料装置包括一段中空的管道、环绕管道的环形气室、从环形气室通向管道内部的环形喷嘴、与环形气室连通的进气口及原料桶，管道一端连接所述的供料软管，管道的另一端通过一段管路接入原料桶底部，环形喷嘴的喷射方向为供料软管的一端，供料软管与所述的容积泵之间设置有加热腔，加热腔上端连接供料软管，加热腔下端连接所述的容积泵，加热腔上端还设置有通气孔，通气孔内设置有防止颗粒或粉末通过的过滤网。

优选地，所述的加热腔上设置有螺杆和驱动螺杆的电机，螺杆设置在加热腔内部。

优选地，所述的加热腔内设置有压盘，压盘连接加热腔上端的气缸，气缸上设置有感应活塞的位置传感器。

优选地，所述的远程供料装置包括压力桶，压力桶上端设置有用于接入压缩空气的进气口，压力桶下端设置有出料口，出料口连接所述的供料软管。

优选地，所述的远程供料装置包括圆柱形料筒、活塞、气缸或液压缸，活塞位于圆柱形料筒内，气缸推动活塞运动，活塞上设置有出料口，出料口连接所述的供料软管。

优选地，所述的远程供料装置、供料软管、容积泵或喷嘴上设置有加热装置。

优选地，所述的远程供料装置包括带有预紧装置的送丝轮及驱动送丝轮的电机，所述的供料软管固定在送丝轮推送丝材出丝的位置，供料软管与容积泵之间还包括一段中空的加热管，加热管一端连接供料软管，另一端连接容积泵，加热管靠近容积泵一端、容积泵和喷嘴设置有加热装置。

优选地，所述的容积泵包括一个壳体和两个相互啮合的齿轮，齿轮外圆紧贴壳体内壁，其中一个齿轮由所述的电机驱动旋转。

优选地，所述的容积泵包括具有偏心螺旋体的螺杆和内表面呈双线螺旋面的衬套，螺杆由所述的电机驱动旋转，螺杆绕本身的轴线旋转，同时沿衬套内表面滚动。

本发明得到的一种新型的3D打印机挤出装置，本发明工作时容积泵、喷嘴、电机设置于运动控制机构之上，远程送料装置静止放置于地面，容积泵与远程送料装置之间由供料软管连接。远程送料装置把打印原料通过供料软管输送到容积泵进料口；或者由远程送料装置把打印原料通过供料软管输送到容积泵进料口的加压或加热装置内，熔融或加压后再进入容积泵。电机受上位机控制，旋转驱动容积泵，容积泵将原料通过喷嘴高速高精度挤出。由于容积泵只能挤出流体状的物料，因此固体原料需要在进入容积泵之前由加热装置对原料进行加热，使其熔化之后再进入容积泵；某些高粘度原料还需在此处设置加压装置，使其快速的进入容积泵。由此根据远程送料装置和加热装置的不同选择，可使用丝材、颗粒、粉末、流体作为打印原料。远程送料装置静置于地面通过供料软管连接其他部件的设计减少了运动部件的体积与重量，降低了运动机构的负载，从而降低设备整体成本，更容易实现高速高精度，而且也消除了对供料装置尺寸与容量的限制。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是实施例2整体结构示意图；

图3是实施例3整体结构示意图；

图4是实施例4整体结构示意图；

图5是实施例5整体结构示意图；

图6是实施例6整体结构示意图；

图7是实施例7整体结构示意图；

图8是实施例8整体结构示意图；

图9是实施例9整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

本发明提供的一种新型的3D打印机挤出装置，参考图1，远程供料装置101连接供料软管102，供料软管另一端连接容积泵103的进料端，容积泵103的出料端连接喷嘴105，受上位机控制的电机104连接容积泵103的旋转轴。

整个系统工作时，远程供料装置101先把原料通过供料软管102持续地输送到容积泵103的进料口，受上位机控制的电机104，根据上位机发出的信号驱动容积泵103运转，原料流经容积泵103从喷嘴105喷出。原料的喷出量与电机104转速成正比，当电机104停止旋转，容积泵103内的部件与外壳形成的密封线阻止原料流出，具体地：容积泵内部零件与外壳精密配合，达到几乎无缝的程度，市面上的产品配合间隙已经能达到0.01mm，对于高粘度的流体几乎是密封的。

实施例2：在前面的方案基础上，参考图2，具体还可以是，在一段中空的管道201上环绕着环形气室202，环形气室联通管道内部的环形喷嘴203，环形气室上设置有进气口204，管道一端连接所述的供料软管102，管道的另一端通过一段管路209来接入原料桶205底部，环形喷嘴203的喷射方向为连接供料软管102的一端，供料软管102与所述的容积泵103之间设置有加热腔206，加热腔206上端连接供料软管102，加热腔206上端还设置有通气孔207，通气孔207内设置有防止颗粒或粉末通过的过滤网208，加热腔206下端连接所述的容积泵103，在加热腔206下端、容积泵103和喷嘴105上设置有加热装置。在工作时，压缩空气由环形气室上202的进气口204流入，并充满环形气室202，从环形喷嘴高203速喷出，此时在气流喷射的反方向端产生负压，负压端通过连向原料桶205底部的管路209吸入颗粒或粉末原料，原料被吸入后又被吹入供料软管102，直至进入加热腔206，压缩空气通过加热腔206上的通气孔207被排出，原料因为通气孔207内的过滤网208的阻挡停留在加热腔206内，最后掉入加热腔206底部，加热腔206底部的被加热装置加热，原料也一同升温、融化，之后流入容积泵103。容积泵103和喷嘴105上的加热装置用于保证内部的原料不会凝固而导致堵塞。上位机可以通过气动元件控制环形气室上进气口处气流的大小、通断，进而控制原料进入加热腔206的速度和启停。本方案的三个加热部件，可以用一个功率较大的加热器在一处进行加热，通过热传递的方式使三处达到指定温度，从而减少加热器数量。加热腔底部连接容积泵，喷嘴体积较小，容积泵体积较大，只加热容积泵，加热腔底部或喷嘴安装在容积泵表面，吸收容积泵的热量，达到需要的温度。还可以对加热腔底部和容积泵两处设置加热，喷嘴不加热。因为加热腔底部和容积泵需要的热量相对较多。

实施例3：在前面的方案基础上，参考图3，具体还可以是，加热腔206内设置有螺杆301，上端设置有驱动螺杆旋转的电机302。通过螺杆301的旋转，进入加热腔206的物料被推向加热腔206底部，加热溶化，并产生更高的进料压力使高粘度物料更快得进入容积泵103。通过调节电机的转速可以调节容积泵103进料端的压力。

实施例4：在前面的方案基础上，参考图4，具体还可以是，加热腔内设置有压盘401，压盘401连接气缸402的驱动杆，气缸402上安装有感应活塞位置的位置传感器。工作时，气缸402带动压盘401先上升至高于供料软管102入口的位置，原料从供料软管102进入加热腔206，然后在气缸402作用下，压盘401下降，对原料施压恒定的压力，进而将底部被加热溶化的原料更快得压入容积泵103。随着容积泵103运行，原料不断从喷嘴105流出，气缸内的活塞位置下降，触发位置传感器403，容积泵103暂停运行，然后气缸带动压盘401上升至高于进供料软管102入口的位置，如此重复上述步骤。

实施例5：在前面的方案基础上，参考图5，具体还可以是，原料存储于密封耐压的压力桶501内，压力桶上端进气口502连接气管引入压缩空气，使桶内产生压力，压力桶501下端有一出料口与供料软管102相连接。由于供料软管另一端与压力桶501内有压力差，流体状的原料会在压力作用下流向供料软管102另一端，进入容积泵。

实施例6：在前面的方案基础上，参考图6，具体还可以是，原料存储于圆柱形料桶602内，圆柱形料桶内有一活塞601，活塞601上有一出料口连接供料软管102，活塞上端连接气缸或液压缸503，气缸或液压缸603固定在支架604上。工作时气缸或液压缸603对活塞601施加压力，使圆柱形料桶602内的原料产生高压，使其通过活塞601的出料口进入供料软管102，最终进入容积泵。此装置可用于高粘度流体的高压输送。

实施例7：在前面的方案基础上，参考图7，具体还可以是，成对的带有预紧装置的送丝轮701夹紧丝状材料702，送丝轮701由电机驱动旋转。供料软管102与容积泵103之间有一段内径比丝状材702料略大的加热管704，加热管704靠近容积泵103一端、容积泵103和喷嘴105设置有加热装置。供料软管102另一端固定在送丝轮701推送丝状材料702出丝的位置。工作时，电机驱动送丝轮701旋转，丝状材料702被推送进供料软管102。丝状材料702在供料软管102另一端进入加热管704，丝状材料702在加热管704中接近容积泵103的一端被加热融化，后进入加热管704未熔化的丝状材料702充当活塞，将前面已经融化的丝状材料705向前推进，最终进入容积泵。容积泵103和喷嘴105上的加热装置用于保证内部的原料不会凝固而导致堵塞。本方案的三个加热部件，可以用一个功率较大的加热器在一处进行加热，通过热传递的方式使三处达到指定温度，从而减少加热器数量。

实施例8：在前面的方案基础上，参考图8，具体还可以是，容积泵包括一个壳体804和两个相互啮合的齿轮801、802，齿轮801、802的外圆紧贴壳体804的内壁，齿轮801由电机驱动旋转。其工作原理为，进料端805的原料充满齿间的凹槽后，电机带动齿轮801、802旋转，原料沿着内壁由进料端805被送到出料端806，随着两个齿轮801、802旋转啮合，原料被挤出齿间的凹槽，从喷嘴105喷出。其流量与齿轮801、802的转速成正比，当齿轮801、802停止旋转时由齿轮801、802与壳体804形成的密封线可以阻止原料流出。

实施例9：在前面的方案基础上，参考图9，具体还可以是，容积泵包括具有偏心螺旋体的螺杆901和内表面呈双线螺旋面的衬套902，螺杆901与衬套902相互啮合，螺杆由电机104驱动旋转，螺杆901绕本身的轴线旋转，同时沿衬套902内表面滚动。当电机104驱动螺杆901旋转时，螺杆901与衬套902连续地啮合形成密封腔，这些密封腔容积不变地作轴向运动，把输送原料从进料端903输送至出料端904，从喷嘴105喷出。其流量与螺杆801的转速成正比，当螺杆901停止旋转时由螺杆901与衬套902形成的密封线可以阻止原料流出。

在前面的方案基础上，具体还可以是，在远程供料装置、供料软管、容积泵或喷嘴上设置加热装置。在打印固体材料时，可以在整个装置的各个部件上进行加热，使固体材料融化后变成流体，再进行输送打印。

对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于由本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种新型的3D打印机挤出装置，其特征在于：包括远程供料装置、供料软管、容积泵、喷嘴、电机，远程供料装置、供料软管、容积泵、喷嘴依次前后连接成一条管路，电机驱动容积泵旋转，所述的供料软管是一根具有挠性的管路，所述的电机为伺服或步进电机。

2.根据权利要求书1所述的一种新型的3D打印机挤出装置，其特征在于：所述的远程供料装置包括一段中空的管道、环绕管道的环形气室、从环形气室通向管道内部的环形喷嘴、与环形气室连通的进气口及原料桶，管道一端连接所述的供料软管，管道的另一端通过一段管路接入原料桶底部，环形喷嘴的喷射方向为供料软管的一端，供料软管与所述的容积泵之间设置有加热腔，加热腔上端连接供料软管，加热腔下端连接所述的容积泵，加热腔上端还设置有通气孔，通气孔内设置有防止颗粒或粉末通过的过滤网。

3.根据权利要求书2所述的一种新型的3D打印机挤出装置，其特征在于：所述的加热腔上设置有螺杆和驱动螺杆的电机，螺杆设置在加热腔内部。

4.根据权利要求书2所述的一种新型的3D打印机挤出装置，其特征在于所述的加热腔内设置有压盘，压盘连接加热腔上端的气缸，气缸上设置有感应活塞的位置传感器。

5.根据权利要求书1所述的一种新型的3D打印机挤出装置，其特征在于：所述的远程供料装置包括压力桶，压力桶上端设置有用于接入压缩空气的进气口，压力桶下端设置有出料口，出料口连接所述的供料软管。

6.根据权利要求书1所述的一种新型的3D打印机挤出装置，其特征在于：所述的远程供料装置包括圆柱形料筒、活塞、气缸或液压缸，活塞位于圆柱形料筒内，气缸推动活塞运动，活塞上设置有出料口，出料口连接所述的供料软管。

7.根据权利要求书5或6所述的一种新型的3D打印机挤出装置，其特征在于：所述的远程供料装置、供料软管、容积泵或喷嘴上设置有加热装置。

8.根据权利要求书1所述的一种新型的3D打印机挤出装置，其特征在于：所述的远程供料装置包括带有预紧装置的送丝轮及驱动送丝轮的电机，所述的供料软管固定在送丝轮推送丝材出丝的位置，供料软管与容积泵之间还包括一段中空的加热管，加热管一端连接供料软管，另一端连接容积泵，加热管靠近容积泵一端、容积泵和喷嘴设置有加热装置。

9.根据权利要求书1或2或4或6或8所述的一种新型的3D打印机挤出装置，其特征在于：所述的容积泵包括一个壳体和两个相互啮合的齿轮，齿轮外圆紧贴壳体内壁，其中一个齿轮由所述的电机驱动旋转。

10.根据权利要求书1或2或4或6或8所述的一种新型的3D打印机挤出装置，其特征在于：所述的容积泵包括具有偏心螺旋体的螺杆和内表面呈双线螺旋面的衬套，螺杆由所述的电机驱动旋转，螺杆绕本身的轴线旋转，同时沿衬套内表面滚动。