CN212949194U - 一种3d打印颗粒材料挤出机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种3D打印颗粒材料挤出机构，包括喷头（1），所述喷头（1）的下端外表面设置有喷嘴（10），所述喷嘴（10）的上端对应喷头（1）的上端外表面设置有注塑机螺杆（2），所述注塑机螺杆（2）的上端外表面设置有弹性联轴器（14），所述弹性联轴器（14）的上端外表面设置有步进电机（9），所述步进电机（9）的上端外表面设置有行星减速器（16），所述注塑机螺杆（2）的外表面分别设置有加料段（6）、压缩段（7）和均化段（8）。本实用新型利用注塑机螺杆对材料进行稳定分段融化，为使用时带来方便，且配合步进电机与行星减速器，提高转速增加扭矩。

Description

一种3D打印颗粒材料挤出机构

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印颗粒材料挤出机构。

背景技术

由于于传统FDM成型技术一般熔融长丝制造（FFF）较为常见。如熔融长丝制造是指原材料为具有固定直径的长丝通过挤出机送料齿轮与轴承组成，送料齿轮与轴承间隙小于材料直径，当送料齿轮旋转材料受到轴承与送料齿轮的挤压，利用摩擦力使得长丝状的材料向进料方向运动挤压进入加热块后通过喷头挤出打印，显然这种挤出机构存在很大的设计缺陷。

石蜡难以通过挤压稳定地运送到喷头进行融化堆积，现拟借鉴注塑机螺杆对材料进行稳定的融化，且通过分析发现螺杆转动所需扭矩过大，在使用普通步进电机会出现转不动的情况，通过配合步进电机行星减速器提高转速增加扭矩。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术中存在的不足，提供了一种3D打印颗粒材料挤出机构。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型提供的技术方案如下：一种3D打印颗粒材料挤出机构，包括喷头，所述喷头的下端外表面设置有喷嘴，所述喷嘴的上端对应喷头的上端外表面设置有注塑机螺杆，所述注塑机螺杆的上端外表面设置有弹性联轴器，所述弹性联轴器的上端外表面设置有步进电机，所述步进电机的上端外表面设置有行星减速器，所述注塑机螺杆的外表面分别设置有加料段、压缩段和均化段，所述加料段、压缩段和均化段的内表面对应注塑机螺杆的外表面分别设置有加热料筒、压缩料筒和均化料筒，所述加热料筒、压缩料筒和均化料筒的外表面均设置有加热块，所述加热块的中央设置有热电偶，所述热电偶的外端对应加热块的外表面设置有加热圈，所述加热圈的上端对应加料段的右端外表面设置有进料口。

作为优选地，所述喷头的下端与喷嘴之间固定连接，且喷嘴的直径为0.4mm，所述喷头的上端与注塑机螺杆之间活动连接，且注塑机螺杆的外径为Φ12，所述注塑机螺杆的有效工作长度为240mm，且对于加料段、压缩段与均化段的长度分别为80mm、120mm与40mm。

作为优选地，所述注塑机螺杆的上端外表面与弹性联轴器之间固定连接，所述弹性联轴器的上端外表面与步进电机之间活动连接，所述步进电机的力矩为0.7mm，且步进电机所能承受的电流为1.6A，所述步进电机的上端外表面与行星减速器之间活动连接，且行星减速器的减速比为1：4，所述行星减速器的输出扭矩为27N.m。

作为优选地，所述加料段、压缩段和均化段分别位于注塑机螺杆的外表面的上端、中端与下端，所述加热料筒、压缩料筒和均化料筒的内表面分别与注塑机螺杆的外表面的距离最大为50丝，且均化料筒的高度小于加热料筒的高度小于压缩料筒的高度。

作为优选地，所述加热料筒、压缩料筒和均化料筒的外表面均与加热块之间固定连接，且热电偶嵌于加热块的中央，所述加热块与加热圈之间固定连接，且加热圈的内径为30丝，所述加料段的右端外表面于进料口之间固定连接。

基于上述技术方案，本实用新型的与现有技术相比具有如下技术优点：

该3D打印颗粒材料挤出机构通过分析发现注塑机螺杆转动时所需扭矩过大，在使用普通的步进电机会出现转不动的情况，这时可以配合步进电机行星减速器提高转速增加扭矩，使用减速比1：4的行星减速器使得输出扭矩为27N.m,能够达到螺杆所需扭矩。通过注塑机螺杆尾端，使用弹性联轴器连接步进电机，步进电机执行主板给出的信号控制注塑机螺杆的转速，以及注塑机螺杆的正反转达到物料回抽的目的；

该3D打印颗粒材料挤出机构通过注塑机螺杆分为三段：送料段、压缩段、均化段，使得材料经过运输首先到达加料段，此阶段主要作用为运输材料给后段，所以横截面直径应该最大，但是考虑注塑机螺杆结构强度问题，使得其横截面直径不宜过大，再通过材料经过加料段达到压缩段，此阶段横截面直径逐渐减少，主要作用压实、融化材料、建立压力并排除材料中的气泡，通过压缩段将材料进入均化段，使得融化的材料定量定温地挤到注塑机螺杆前端通过喷头挤出。

附图说明

图1为本实用新型一种3D打印颗粒材料挤出机构的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种3D打印颗粒材料挤出机构的前视图；

图3为本实用新型一种3D打印颗粒材料挤出机构的内部结构示意图；

图4为本实用新型一种3D打印颗粒材料挤出机构的加热段侧剖视图；

图5为本实用新型一种3D打印颗粒材料挤出机构的注塑机螺杆结构示意图。

图中：1、喷头；2、注塑机螺杆；3、均化料筒；4、压缩料筒；5、加热块；6、加料段；7、压缩段；8、均化段；9、步进电机；10、喷嘴；11、加热料筒；12、热电偶；13、加热圈；14、弹性联轴器；15、进料口；16、行星减速器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的解释说明。

如图1-图5所示，一种3D打印颗粒材料挤出机构，包括喷头1，喷头1的下端外表面设置有喷嘴10，喷嘴10的上端对应喷头1的上端外表面设置有注塑机螺杆2，注塑机螺杆2的上端外表面设置有弹性联轴器14，弹性联轴器14的上端外表面设置有步进电机9，步进电机9的上端外表面设置有行星减速器16，注塑机螺杆2的外表面分别设置有加料段6、压缩段7和均化段8，加料段6、压缩段7和均化段8的内表面对应注塑机螺杆2的外表面分别设置有加热料筒11、压缩料筒4和均化料筒3，加热料筒11、压缩料筒4和均化料筒3的外表面均设置有加热块5，加热块5的中央设置有热电偶12，热电偶12的外端对应加热块5的外表面设置有加热圈13，加热圈13的上端对应加料段6的右端外表面设置有进料口15，所述挤出机的温度设置在65℃，且挤出倍率设定为1.24倍。

喷头1的下端与喷嘴10之间固定连接，且喷嘴10的直径为0.4mm，喷头1的上端与注塑机螺杆2之间活动连接，且注塑机螺杆2的外径为Φ12，注塑机螺杆2的有效工作长度为240mm，且对于加料段6、压缩段7与均化段8的长度分别为80mm、120mm与40mm，通过加料段6、压缩段7与均化段8，使得材料在装置内部反应充分。

注塑机螺杆2的上端外表面与弹性联轴器14之间固定连接，弹性联轴器14的上端外表面与步进电机9之间活动连接，步进电机9的力矩为0.7mm，且步进电机9所能承受的电流为1.6A，步进电机9的上端外表面与行星减速器16之间活动连接，且行星减速器16的减速比为1：4，行星减速器16的输出扭矩为27N.m，通过设置有行星减速器16，使得容易达到注塑机螺杆2所需扭矩。

加料段6、压缩段7和均化段8分别位于注塑机螺杆2的外表面的上端、中端与下端，加热料筒11、压缩料筒4和均化料筒3的内表面分别与注塑机螺杆2的外表面的距离最大为50丝，且均化料筒3的高度小于加热料筒11的高度小于压缩料筒4的高度，使加热料筒11中的石蜡充分融化后，转动螺杆转动，使得加热料筒11内的石蜡进入压缩料筒中排除空气，通过压缩料筒使得石蜡流入均化料筒中之后开始打印。

加热料筒11、压缩料筒4和均化料筒3的外表面均与加热块5之间固定连接，且热电偶嵌于加热块5的中央，加热块5与加热圈13之间固定连接，且加热圈13的内径为30丝，加料段6的右端外表面于进料口15之间固定连接，通过主板PID参数进行温度调节，使得在加热料筒11、压缩料筒4和均化料筒3中能够稳定控制物料温度，能够充分融化。

具体实施过程为：

将注塑机螺杆2尾端利用弹性联轴器14连接步进电机9，步进电机9执行主板给出的信号控制注塑机螺杆2的转速，以及注塑机螺杆2的正反转达到物料回抽的目的，在步进电机9的上端设置有行星减速器16，使得步进电机9配合行星减速器16提高转速增加扭矩，使得达到注塑机螺杆2螺杆所需的扭矩，通过注塑机螺杆2分为三段，使得材料经过运输首先到达加料段6，此阶段主要作用为运输材料给后段，所以横截面直径应该最大，但是考虑注塑机螺杆2结构强度问题，使得其横截面直径不宜过大，再通过材料经过加料段6达到压缩段7，此阶段横截面直径逐渐减少，主要作用压实、融化材料、建立压力并排除材料中的气泡，通过压缩段7将材料进入均化段8，使得融化的材料定量定温地挤到注塑机螺杆2前端通过喷头1挤出。

上述内容为本实用新型的示例及说明，但不意味着本实用新型可取得的优点受此限制，凡是本实用新型实践过程中可能对结构的简单变换、和/或一些实施方式中实现的优点的其中一个或至少一个均在本申请的保护范围内。

Claims (5)

1.一种3D打印颗粒材料挤出机构，其特征在于：包括喷头（1），所述喷头（1）的下端外表面设置有喷嘴（10），所述喷嘴（10）的上端对应喷头（1）的上端外表面设置有注塑机螺杆（2），所述注塑机螺杆（2）的上端外表面设置有弹性联轴器（14），所述弹性联轴器（14）的上端外表面设置有步进电机（9），所述步进电机（9）的上端外表面设置有行星减速器（16），所述注塑机螺杆（2）的外表面分别设置有加料段（6）、压缩段（7）和均化段（8），所述加料段（6）、压缩段（7）和均化段（8）的内表面对应注塑机螺杆（2）的外表面分别设置有加热料筒（11）、压缩料筒（4）和均化料筒（3），所述加热料筒（11）、压缩料筒（4）和均化料筒（3）的外表面均设置有加热块（5），所述加热块（5）的中央设置有热电偶（12），所述热电偶（12）的外端对应加热块（5）的外表面设置有加热圈（13），所述加热圈（13）的上端对应加料段（6）的右端外表面设置有进料口（15）。

2.根据权利要求1所述的3D打印颗粒材料挤出机构，其特征在于：所述喷头（1）的下端与喷嘴（10）之间固定连接，且喷嘴（10）的直径为0.4mm，所述喷头（1）的上端与注塑机螺杆（2）之间活动连接，且注塑机螺杆（2）的外径为Φ12，所述注塑机螺杆（2）的有效工作长度为240mm，且对于加料段、压缩段与均化段（8）的长度分别为80mm、120mm与40mm。

3.根据权利要求1所述的3D打印颗粒材料挤出机构，其特征在于：所述注塑机螺杆（2）的上端外表面与弹性联轴器（14）之间固定连接，所述弹性联轴器（14）的上端外表面与步进电机（9）之间活动连接，所述步进电机（9）的力矩为0.7mm，且步进电机（9）所能承受的电流为1.6A，所述步进电机（9）的上端外表面与行星减速器（16）之间活动连接，且行星减速器（16）的减速比为1：4，所述行星减速器（16）的输出扭矩为27N.m。

4.根据权利要求1所述的3D打印颗粒材料挤出机构，其特征在于：所述加料段（6）、压缩段（7）和均化段（8）分别位于注塑机螺杆（2）的外表面的上端、中端与下端，所述加热料筒（11）、压缩料筒（4）和均化料筒（3）的内表面分别与注塑机螺杆（2）的外表面的距离最大为50丝，且均化料筒（3）的高度小于加热料筒（11）的高度小于压缩料筒（4）的高度。

5.根据权利要求1所述的3D打印颗粒材料挤出机构，其特征在于：所述加热料筒（11）、压缩料筒（4）和均化料筒（3）的外表面均与加热块（5）之间固定连接，且热电偶嵌于加热块（5）的中央，所述加热块（5）与加热圈（13）之间固定连接，且加热圈（13）的内径为30丝，所述加料段（6）的右端外表面于进料口（15）之间固定连接。

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