CN213972587U - 一种用于3d打印的送料挤出装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于3D打印的送料挤出装置，包括：齿轮箱仓、挤出头、打印针头、短弹簧、螺杆、齿轮架、伞齿轮、输料导管、输料弹簧、轴承、轴承压盖、直流电机、料罐。所述打印针头连接在挤出头下方，所述挤出头连接在齿轮箱仓下方，所述直流电机通过轴承与齿轮箱仓连接，所述轴承压盖安装在轴承上方，所述料罐通过输料导管与齿轮箱仓连接，所述短弹簧与螺杆连接，所述螺杆与齿轮架连接，所述伞齿轮安装在齿轮架上，所述齿轮架与输料弹簧连接，所述伞齿轮与直流电机连接，本实用新型解决了FDM法增材制造过程中送料不稳定、挤出不稳定、料浆固液分离、浆料输送过程堵塞的问题；可增加加料装置，实现长时间连续稳定的3D打印过程。

Description

一种用于3D打印的送料挤出装置

技术领域

本实用新型涉及3D打印领域，具体为一种用于3D打印的送料挤出装置。

背景技术

3D打印技术又称增材制造技术(AM)，属于一种快速成型技术（RP），是以构建的数字化模型文件为基础，运用粉末状金属、陶瓷或高分子材料等可粘合材料，通过逐层打印并叠加不同形状的连续层，构造三维物体。与传统的铸造工艺相比，3D打印的最大优势在于可以直接从原料中自由制造复杂零件的能力，无需涉及诸如挤压、锻造、铸造和二次加工等传统制造方法即可获得所需的形状，且原料的利用率近100%。

基于材料挤出型的打印方法有代表性的是熔融沉积成型法（FDM），FDM是“FusedDeposition Modeling”的缩写，即熔积成型法，是一种将各种丝材（如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC 等）加热熔化进而堆积成型方法。基于FDM原理，现已发展出用于陶瓷及金属的3D打印技术。即使用陶瓷或金属料浆（陶瓷或金属粉末与溶剂、粘结剂等调制的有一定流动性的半固态浆体），陶瓷及金属FDM工作原理是：加热挤出机构及喷头（针头）在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y 平面运动，通过输送及挤出机构，将料浆送至挤出喷头（针头），并被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速固化后形成一层薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的沉积，好像一层层"画出"截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。

陶瓷或金属的送料装置，一般为螺杆挤出式或气压挤出式。螺杆挤出式的通过带有螺旋的旋转螺杆将料浆推进并送至喷头。螺杆装料桶较小，每次可用于打印的料浆量有限。如需要加料，一般用软管将螺旋挤出器连接到加料桶，料浆靠料桶与挤出器间的高度差，在重力作用下，流入挤出器。软管较细或料浆粘度较大、固相含量较高时输送困难。气压活塞挤出式，类似注射器的注射的原理，只是将推力换成了压缩气体。这种方式的送料及挤出靠压缩气体的压力调控，不太稳定，料浆容易固液分离，且气压挤出桶的容量有限，不能长时间连续打印。因此，对于陶瓷、金属的FDM增材制造工艺，急需一种能够稳定输送，稳定挤出，长时间连续打印的送料挤出机构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于3D打印的送料挤出装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于3D打印的送料挤出装置，包括：齿轮箱仓、挤出头、打印针头、短弹簧、螺杆、齿轮架、伞齿轮、输料导管、输料弹簧、轴承、轴承压盖、直流电机、料罐。所述打印针头连接在挤出头下方，所述挤出头连接在齿轮箱仓下方，所述直流电机通过轴承与齿轮箱仓连接，所述轴承压盖安装在轴承上方，所述料罐通过输料导管与齿轮箱仓连接，所述短弹簧与螺杆连接，所述螺杆与伞齿轮连接，所述伞齿轮安装在齿轮架上，所述伞齿轮与输料弹簧连接，所述伞齿轮与直流电机连接。

其中，所述轮箱仓、挤出头、短弹簧、螺杆、齿轮架、轴承、轴承压盖的材质，包括不锈钢。

其中，所述齿轮箱仓为动力机构总成。预留对接法兰，可实现挤出打印机构与3D打印机的对接。

其中，所述挤出头为螺杆和待挤出料浆的仓室，料浆在挤出头内被螺杆加压并挤入打印针头。

其中，所述短弹簧为螺杆下端到挤出针头间的部件，可对螺杆挤出前端的料浆继续搅拌、导流。

其中，所述短弹簧的材质，包括60CrMnBA。

其中，所述螺杆和挤出头配合，将料浆加压并以一定的速度技术打印针头，以达到稳定送料及挤出。

其中，所述齿轮架支撑并固定竖直安装的伞齿轮。

其中，所述伞齿轮为2个且90°对接，将水平安装的直流电机提供的动力，转化为竖直方向的动力，竖直伞齿轮上方为输料弹簧，输料弹簧随电机转动，对输料管内料浆起推进搅拌作用，竖直伞齿轮下方为螺杆，螺杆随电机转动，对挤出头内料浆起加压挤出作用。

其中，所述伞齿轮的材质，包括：黄铜、尼龙塑料。

其中，所述输料弹簧为中空柔性弹簧，既有传送料浆的作用，也起到搅拌混匀作用。弹簧为弹性材料，与软管配合和柔性弯折而不影响料浆输送。弹簧与料罐对接部分探出10~20mm，可对料罐内料浆起到搅拌作用。

其中，所述输料弹簧的材质，包括60CrMnBA。

其中，所述输料导管为塑料软管，起连接料罐和挤出机构，输送料浆的作用。

其中，所述输料导管的材质，包括：PE、尼龙、PU。

其中，所述轴承为电机与齿轮箱仓之间的承接件，起减小电机轴阻力作用。

其中，所述轴承压盖用来固定轴承。

其中，所述直流电机使用步进电机，可稳定调节螺杆及输料弹簧的转速，以达到稳定送料及挤出的作用。根据挤出机构大小选用直流24V电机，功率10~200W。

其中，所述料罐起到加料储料的作用，为重力自落式，为防止料浆长时间静置分层，可在料罐内加搅拌机构。

与现有技术比，本实用新型达到的有益效果是：

1、使用步进电机，可稳定调节螺杆及输料弹簧的转速，以达到稳定送料及挤出，解决了FDM法增材制造过程中送料、挤出不稳定；

2、通过输料弹簧和短弹簧的使用，既有传送料浆的作用，也起到搅拌混匀作用，可有效传送，解决了FDM法增材制造过程中料浆固液分离问题；

3、通过使用输料弹簧，既有传送料浆的作用，也起到搅拌混匀作用，可有效传送，对接加料装置时，解决了浆料输送过程堵塞问题；

4、可增加加料装置，实现长时间连续稳定的3D打印过程。

附图说明

图1为本实用新型挤出装置图；

图2为本实用新型送料挤出装置整体图；

其中：1-齿轮箱仓、2-挤出头、3-打印针头、4-短弹簧、5-螺杆、6-齿轮架、7-伞齿轮、8-输料导管、9-输料弹簧、10轴承、11-轴承压盖、12-直流电机、13-料罐。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本实用新型的特点与技术内容，下面结合附图对本实用新型的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本实用新型。

参照图1和2的一种用于3D打印的送料挤出装置，包括：齿轮箱仓1、挤出头2、打印针头3、短弹簧4、螺杆5、齿轮架6、伞齿轮7、输料导管8、输料弹簧9、轴承10、轴承压盖11、直流电机12、料罐13。所述打印针头3连接在挤出头2下方，所述挤出头2连接在齿轮箱仓1下方，所述直流电机12通过轴承10与齿轮箱仓1连接，所述轴承压盖11安装在轴承10上方，所述料罐13通过输料导管8与齿轮箱仓1连接，所述短弹簧4与螺杆5连接，所述螺杆5与伞齿轮7连接，所述伞齿轮7安装在齿轮架6上，所述伞齿轮7与输料弹簧9连接，所述伞齿轮7与直流电机12连接。

其中，所述轮箱仓、挤出头2、短弹簧4、螺杆5、齿轮架6、轴承10、轴承压盖11的材质为不锈钢。

其中，所述齿轮箱仓1为动力机构总成。设置轴承座可安装轴承，预留对接法兰，可实现挤出打印机构与3D打印机的对接。

其中，所述挤出头2为螺杆5和待挤出料浆的仓室，料浆在挤出头2内被螺杆5加压并挤入打印针头3。

其中，所述短弹簧4为螺杆5下端到挤出针头间的部件，可对螺杆5挤出前端的料浆继续搅拌、导流，防止料浆堵塞。

其中，所述短弹簧4输料弹簧9的材质为60CrMnBA。

其中，所述螺杆5和挤出头2配合，将料浆加压并以一定的速度技术打印针头3，以达到稳定送料及挤出，解决了FDM法增材制造过程中送料、挤出不稳定的问题。

其中，所述齿轮架6支撑并固定竖直安装的伞齿轮7。

其中，所述伞齿轮7为2个90°对接，将水平安装的直流电机12提供的动力，转化为竖直方向的动力，竖直伞齿轮7上方为输料弹簧9，输料弹簧9随电机转动，对输料管内料浆起推进搅拌作用，竖直伞齿轮7下方为螺杆5，螺杆5随电机转动，对挤出头2内料浆起加压挤出作用。

其中，所述伞齿轮7的材质为黄铜或尼龙塑料。

其中，所述输料弹簧9为中空柔性弹簧，既有传送料浆的作用，也起到搅拌混匀作用，且防止料浆在输料导管8内固液分离、堵塞。弹簧为弹性材料，与软管配合和柔性弯折而不影响料浆输送。弹簧与料罐13对接部分探出10~20mm，可对料罐13内料浆起到搅拌作用，防止料浆在加料管内部堵塞，利于下料。

其中，所述输料弹簧9的材质为60CrMnBA。

其中，所述输料导管8为塑料软管，起连接料罐13和挤出机构，输送料浆的作用。

其中，所述输料导管8的材质为PE或尼龙或PU。

其中，所述轴承10为电机与齿轮箱仓1之间的承接件，起减小电机轴阻力作用。

其中，所述轴承压盖11用来固定轴承10。

其中，所述直流电机12使用步进电机，可稳定调节螺杆5及输料弹簧9的转速，以达到稳定送料及挤出的作用。根据挤出机构大小选用直流24V电机，功率10~200W。

其中，所述料罐13起到加料储料的作用，为重力自落式，为防止料浆长时间静置分层，可在料罐13内加搅拌机构，也可根据打印需求，可选用不同容积1L~100L。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于3D打印的送料挤出装置，其特征在于包括：齿轮箱仓（1）、挤出头（2）、打印针头（3）、短弹簧（4）、螺杆（5）、齿轮架（6）、伞齿轮（7）、输料导管（8）、输料弹簧（9）、轴承（10）、轴承压盖（11）、直流电机（12）、料罐（13）；所述打印针头（3）连接在挤出头（2）下方，所述挤出头（2）连接在齿轮箱仓（1）下方，所述直流电机（12）通过轴承（10）与齿轮箱仓（1）连接，所述轴承压盖（11）安装在轴承（10）上方，所述料罐（13）通过输料导管（8）与齿轮箱仓（1）连接，所述短弹簧（4）与螺杆（5）连接，所述螺杆（5）与伞齿轮（7）连接，所述伞齿轮（7）安装在齿轮架（6）上，所述伞齿轮（7）与输料弹簧（9）连接，所述伞齿轮（7）与直流电机（12）连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的送料挤出装置，其特征在于：所述齿轮箱仓（1）、挤出头（2）、短弹簧（4）、螺杆（5）、齿轮架（6）、轴承（10）、轴承压盖（11）的材质，包括不锈钢。

3.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的送料挤出装置，其特征在于：所述输料弹簧（9）为中空柔性弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的送料挤出装置，其特征在于：所述短弹簧（4）、输料弹簧（9）的材质，包括60CrMnBA。

5.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的送料挤出装置，其特征在于：所述伞齿轮（7）为2个且90°对接。

6.根据权利要求1或5所述的一种用于3D打印的送料挤出装置，其特征在于：所述伞齿轮（7）的材质，包括：黄铜、尼龙塑料。

7.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的送料挤出装置，其特征在于：所述输料导管（8）的材质，包括：PE、尼龙、PU。

8.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的送料挤出装置，其特征在于：所述料罐（13）起到加料储料的作用，在料罐（13）内加搅拌机构。

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