CN209096022U - 一种工业级fdm打印设备的挤出机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种工业级FDM打印设备的挤出机构，包括螺杆（8）、挤出套筒（3）、加热环（2）、喷嘴（1）、联轴器（4）、驱动器（5）、储料仓（6）和进料管（7），所述螺杆通过联轴器与驱动器连接，安装于所述挤出套筒内；所述挤出套筒为渐变直径的通道，所述螺杆为渐变性的螺杆，套筒与螺杆的渐变性质，形成了渐变的挤压力，形成了容纳熔融材料的空间，改善了挤出机构的效率和质量；所述加热环包覆挤出套筒，储料仓连通进料管，连接于挤出套筒上部外侧。

Description

一种工业级FDM打印设备的挤出机构

技术领域

本实用新型属于三维增材制造技术领域，具体涉及一种工业级FDM打印设备的挤出机构。

背景技术

3D打印机是快速成型技术的一种设备，它是一种以数字模型文件为基础，以粉末状金属或塑料等可粘接性材料，通过逐层打印方式来构建物体的技术。熔融沉积型技术（FDM）是增材制造的主流技术之一。它利用热塑性材料（ABS或PLA）的热熔性、粘接性，将热塑性材料在挤出机构内加热成熔融态。挤出机构在设定程序控制下，沿着模型轮廓轨迹进行X-Y平面运动和高度Z方向运动，打印材料被挤出后固化，并与周围材料粘接，每一个层面都是在上一层层面上堆积而成，直至按模型层层堆积完成为止。

现有工业级熔融沉积型打印设备挤出机构存在的主要技术不足有：一是PLA颗粒长时间加热（200℃左右），易导致材料变性，造成喷头堵塞；二是现有FDM设备挤出机构内有较多打印材料被熔融，新进入未熔融材料会将熔融材料挤压从上面溢出，在挤出端于喷嘴连接部位易结瘤，结瘤脱落后易造成打印模型质量缺陷。三是现有FDM设备喷嘴不能很好的将材料挤出，挤出后材料不垂直运动，而是偏移或是螺旋运动。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种工业级FDM打印设备的挤出机构，使用该挤出机构能有效提高打印精度。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种工业级FDM打印设备的挤出机构，包括螺杆（8）、挤出套筒（3）、加热环（2）、喷嘴（1）、联轴器（4）、驱动器（5）、储料仓（6）和进料管（7），所述螺杆通过联轴器与驱动器连接，安装于所述挤出套筒内，与挤出套筒同轴安装；所述挤出套筒为渐变直径的通道，进料端内径小于挤出端的内径；所述加热环包覆挤出套筒，储料仓连通进料管，连接于挤出套筒上部外侧。

进一步地，上述螺杆（8）的螺距尺寸和/或螺纹槽深度尺寸是渐变的，螺距尺寸和/或螺纹槽深度尺寸自起始端（上端）至末尾端（下端）逐渐从大变小，初始端可有效保证PLA颗粒的进入，中部保证颗粒的充分加热融化，随着螺距尺寸和/或螺纹槽深度尺寸逐渐变小，增加了熔融PLA材料的挤出压力，达到需要的挤出速度和挤出量。

进一步地，上述喷嘴（1）的前端为稳料管（1-2），与喷嘴为一体结构，稳料管对挤出的熔融料起导向作用，使挤出料定向平稳挤出。

进一步地，上述稳料管的长度为喷嘴本体前端伸出1-2mm；当熔融PLA 材料挤出时保证物料的垂直挤出。

进一步地，上述挤出套筒为Q245；挤出套筒为变径套筒，进料端直径小于挤出端。

进一步地，上述加热环为铝环；上述喷嘴为铜质喷嘴；上述储料仓用于储存PLA颗粒；上述进料管为PVC透明钢丝管。

进一步地，上述螺杆镀有聚四氟乙烯，防止熔融PLA粘附于螺杆上，增加熔融PLA的流动性。

进一步地，上述螺杆（8）的外径尺寸自起始端（上端）至末尾端（下端）不变；在所述挤出套筒（3）的下部一段空间（3-1），随着挤出套筒的内径变小，螺杆与套筒之间形成了一个容纳空间；当驱动器正转时，带动联轴器与螺杆正转，将熔融PLA材料挤出，当驱动器反转时，带动联轴器与螺杆反转，熔融的PLA材料不再挤出，而是停留在挤出套筒下部容纳内。

本发明的有益效果至少包括：

（1）挤出套筒的变径设计，形成了下部的容纳空间，缓解了流料问题，可有效提高打印精度。

（2）喷嘴加装稳料管的设计，确保了出料的流畅性和垂直性，可有效提高打印精度，提高打印效率。

（3）同时挤出套筒和喷嘴分开设计，清洁更易，维护更换也变得简单。

（4）螺杆采用渐变螺杆，既保证PLA材料的加热熔融又增加挤出压力，保证出料的流畅性。

（5）螺杆镀有聚四氟乙烯，防止熔融PLA粘附于螺杆上，增加熔融PLA的流动性。

附图说明

图1为本发明一种工业级FDM打印设备的挤出机构，挤出机构组件装配图；

图2为本发明一种工业级FDM打印设备的挤出机构，挤出套筒剖视图；

图3为本发明一种工业级FDM打印设备的挤出机构，喷嘴剖视图；

其中，喷嘴—1,喷嘴—1-1,稳料管—1-2,加热环—2,挤出套筒—3,挤出端—3-1,进料端—3-2,联轴器—4,驱动器—5,储料仓—6,进料管—7,螺杆—8

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种工业级FDM打印设备的挤出机构，图1为本发明一种工业级FDM打印设备的挤出机构，挤出机构组件装配图，如图1所示，如图1所示，本发明为一种应用于熔融沉积技术的挤出机构，其结构包括：喷嘴1、加热环2、挤出套筒3、联轴器4、驱动器5、储料仓6、进料管7、挤出螺杆8；喷嘴1材料为铜质件，加热环2为铝材，挤出套筒3的材料为Q245，挤出螺杆8的材料为Q245。加热环2包覆于挤出套筒3上，挤出螺杆8安装于挤出套筒3内同轴安装，喷嘴1安装于挤出套筒3前端，挤出螺杆8初始端通过联轴器4安装于驱动器5上；储料仓6通过进料管7安装于挤出套筒3上部外侧。图2为本发明为本发明一种工业级FDM打印设备的挤出机构，挤出套筒剖视图，如图2所示，挤出套筒3的挤出端3-1和进料端3-2的直径是不相同的，且挤出端3-1的直径大于进料端3-2，这样PLA颗粒在热膨胀后，就有了足够的空间，从而使颗粒不会反向溢出，在推进力和膨胀力的作用下，挤出就会更流畅；再者挤出端3-1处的空间，可有效缓解流料问题，使熔料在挤出端3-1处的空间有足够停留空间，在膨胀力的作用下流料量减少。图3为本发明一种工业级FDM打印设备的挤出机构，喷嘴剖视图，如图3所示，在喷嘴1-1的前端加一段稳料管1-2，稳料管1-2的长度为1-2mm，以此来消除物料粘附喷嘴的现象，保证出料的流畅性，减少拉丝现象；而现有喷嘴没有前端稳料管1-2，物料挤出后，其不是一条垂线向下运动，而是偏移或螺旋状移动，以使物料粘附于喷嘴，形成积瘤，打印一段时间后脱落在工作台上，会与喷嘴发生剐蹭，影响打印质量。

根据本发明的具体实施例，所述螺杆（8）的螺距尺寸和/或螺纹槽深度尺寸是渐变的，螺距尺寸和/或螺纹槽深度尺寸自起始端（上端）至末尾端（下端）逐渐从大变小，初始端可有效保证PLA颗粒的进入，中部保证颗粒的充分加热融化，随着螺距尺寸和/或螺纹槽深度尺寸逐渐变小，增加了熔融PLA材料的挤出压力，达到需要的挤出速度和挤出量。

根据本发明的具体实施例，所述螺杆（8）的外径尺寸自起始端（上端）至末尾端（下端）不变；在所述挤出套筒（3）的下部一段空间（3-1），随着挤出套筒的内径变小，螺杆与套筒之间形成了一个容纳空间；当驱动器正转时，带动联轴器与螺杆正转，将熔融PLA材料挤出，当驱动器反转时，带动联轴器与螺杆反转，熔融的PLA材料不再挤出，而是停留在挤出套筒下部容纳内。

所述喷嘴（1）的前端为稳料管（1-2），稳料管的长度为喷嘴本体前端伸出1-2mm，与喷嘴为一体结构，稳料管对挤出的熔融料起导向作用，使挤出料定向平稳挤出。

根据本发明的具体实施例，所述挤出套筒为Q245；挤出套筒为变径套筒，进料端直径小于挤出端；所述加热环为铝环；上述喷嘴为铜质喷嘴；上述储料仓用于储存PLA颗粒；上述进料管为PVC透明钢丝管；所述螺杆镀有聚四氟乙烯，防止熔融PLA粘附于螺杆上，增加熔融PLA的流动性。

综上所述，本发明设计一种工业级FDM打印设备的挤出机构，确保了出料的流畅性和垂直性，可有效提高打印精度，提高打印效率，同时挤出套筒和喷嘴分开设计，清洁更易，维护更换也变得简单。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面” 可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个 或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (7)

1.一种工业级FDM打印设备的挤出机构，其特征在于，包括螺杆(8)、挤出套筒(3)、加热环(2)、喷嘴(1)、联轴器(4)、驱动器(5)、储料仓(6)和进料管(7)，所述螺杆通过联轴器与驱动器连接，安装于所述挤出套筒内，与挤出套筒同轴安装；所述挤出套筒为渐变直径的通道，进料端内径小于挤出端的内径；所述加热环包覆挤出套筒，储料仓连通进料管，连接于挤出套筒上部外侧。

2.根据权利要求1所述的挤出机构，其特征在于，所述螺杆(8)的螺距尺寸和/或螺纹槽深度尺寸是渐变的，螺距尺寸和/或螺纹槽深度尺寸自起始端(上端)至末尾端(下端)逐渐从大变小，初始端可有效保证PLA颗粒的进入，中部保证颗粒的充分加热融化，随着螺距尺寸和/或螺纹槽深度尺寸逐渐变小，增加了熔融PLA材料的挤出压力，达到需要的挤出速度和挤出量。

3.根据权利要求2所述的挤出机构，其特征在于，所述螺杆表面涂镀了聚四氟乙烯，防止熔融PLA粘附于螺杆上，增加熔融PLA的流动性。

4.根据权利要求1所述的挤出机构，其特征在于，所述喷嘴(1)的前端为稳料管(1-2)，与喷嘴为一体结构，稳料管对挤出的熔融料起导向作用，使挤出料定向平稳挤出。

5.根据权利要求4所述的挤出机构，其特征在于，稳料管(1-2)的长度为喷嘴本体前端伸出1-2mm，当熔融PLA材料挤出时保证物料的垂直挤出。

6.根据权利要求1或2或4所述的挤出机构，其特征在于，所述加热环(2)选用导热性能良好的材料制作，例如选用铝材或铝合金材质。

7.根据权利要求1或2或4所述的挤出机构，其特征在于，所述螺杆(8)的外径尺寸自起始端(上端)至末尾端(下端)不变；在所述挤出套筒(3)的下部一段空间(3-1)，随着挤出套筒的内径变小，螺杆与套筒之间形成了一个容纳空间；当驱动器正转时，带动联轴器与螺杆正转，将熔融PLA材料挤出，当驱动器反转时，带动联轴器与螺杆反转，熔融的PLA材料不再挤出，而是停留在挤出套筒下部容纳内。