CN219153216U

CN219153216U - 一种直写成型设备多工作模式的针筒挤出系统

Info

Publication number: CN219153216U
Application number: CN202221955433.9U
Authority: CN
Inventors: 廖晶晶; 梁锦庭; 吴雪文; 汤贤
Original assignee: University of South China
Current assignee: University of South China
Priority date: 2022-07-27
Filing date: 2022-07-27
Publication date: 2023-06-09
Anticipated expiration: 2032-07-27

Abstract

本实用新型公开一种直写成型设备多工作模式的针筒挤出系统，包括挤出板，固定板，挤出杆，针筒，注射泵，螺杆和运动平台，挤出板上开凹槽孔，固定板上开圆形穿孔，凹槽孔与圆形穿孔的圆心在一条直线上，挤出杆上端与凹槽孔相连，下端伸入针筒内，Z轴马达同时连接第一背板和第二背板，第二背板与X轴传送带相连，第一背板上连接注射泵、固定板和挤出板，挤出板通过螺杆与注射泵连接，由注射泵控制挤出板移动以控制墨水挤出速率，Z轴马达带动第一背板在第二背板上的Z轴运动，第二背板由X轴传送带控制在X轴方向的运动；运动平台能够实现Y轴方向的移动，针筒放置在固定板上，针筒随第一背板和第二背板在运动平台上进行三维运动实现移动打印。

Description

一种直写成型设备多工作模式的针筒挤出系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于直写成型设备的多工作模式针筒挤出系统，属于3D打印材料技术领域。

背景技术

直写成型技术首先通过计算机辅助设计（CAD）软件对所需的二维（2D）或三维结构进行建模，采用模型切割软件对成型过程中结构的沉积路径进行计算和转换，输出计算机代码（通常为G-code）到直写成型设备。随后，将悬浮液装进待挤出的针筒中并在压力作用下从微米或纳米级的针嘴中挤出沉积特征流体，同时，计算机控制悬架输送装置在三维运动平台上进行x-y-z轴的空间移动，以层层叠加的方式构建结构。结构在空气或其他条件下通过自固化或外固化等方式进行原位固化成型并干燥，在高温下烧结成致密坯体结构。

直写成型技术是材料科学与机器智能化结合的快速成型技术，因此，对于直写成型技术而言，成型过程中使用的设备性能状况及功能极大地影响着成型可使用的材料种类及成型结构的性能。

目前，直写成型设备的挤出系统分为：1)气动式挤出结构和2)机械式挤出结构。挤出系统影响直写成型可使用的材料种类和范围，而直写成型设备的升降平台决定成型器件的精度及可供选择的材料固化方式。中国发明201810265272.2公开了一种用于直写成型3D打印的气动螺杆复合挤出系统，该系统适用于各种有机聚合物半固态膏体材料、无机非金属半固态膏体材料或金属半固态膏体材料及各种润湿陶土、瓷土的直写成型，应用范围广泛，而且对提高直写成型技术的成型质量、提高良品率、保持生产效率大有助益。中国发明201820193889.3公开了一种气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置，将气压与螺杆复合，适用于陶瓷流体，能够解决陶瓷流体在直写成型中的喷头堵塞和流体线条断裂问题。

对于已有的直写成型设备，虽然在针筒的挤出过程中系统会有配置2-3个针筒进行挤出成型的操作，然而，在该种挤出模式和方式中，每次只能实现一个针头在运动平台上的运动以构建结构，无法实现多个针筒同时在工作平台上的运动和成型，因此，无法实现墨水材料的同时多个针筒打印或者多种材料在同一运动平台上的同时打印功能，也无法实现不同材料的混合打印。

因此，对于本领域的技术人员而言，如何得到一种操作灵活方便，可拓展挤出成型工作模式的针筒挤出系统是3D直写打印装置需要解决的技术问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种直写成型设备多工作模式的针筒挤出系统，可实现对材料挤出方式的灵活选择和打印，同时也可实现材料的多个打印或多种材料的同时打印，或材料的组合打印等方式，操作过程方便，具有更高的灵活性，可极大拓展材料的成型和制备。

本实用新型的技术方案为：

一种直写成型设备多工作模式的针筒挤出系统，包括挤出板，固定板，挤出杆，针筒，注射泵，螺杆，第一背板，Z轴马达，第二背板和运动平台，所述挤出板上开有若干个凹槽孔，所述固定板上开有若干个圆形穿孔，所述凹槽孔与所述圆形穿孔的圆心在一条直线上，所述挤出杆上端与挤出板上的凹槽孔相连，挤出杆下端伸入针筒内挤出墨水材料， Z轴马达同时连接第一背板和第二背板，第二背板与X轴传送带相连，第一背板上连接注射泵、固定板和挤出板，挤出板通过螺杆与注射泵连接，由注射泵控制挤出板移动以控制墨水挤出速率，Z轴马达带动第一背板在第二背板上的Z轴运动，第二背板由X轴传送带控制在X轴方向的运动；所述固定板在挤出板的下端，并通过第一背板不同位置处的开孔调节固定板与挤出板的上下距离，所述运动平台能够实现Y轴方向的移动，所述针筒放置在固定板上，针筒随Z轴马达控制的第一背板和X轴传送带控制的第二背板在运动平台上进行三维运动，从而能够同时实现若干个针筒在运动平台上的移动打印。

进一步地，所述凹槽孔内深3-5mm。

进一步地，所述针筒穿透固定板的圆形穿孔并卡在固定板上。

进一步地，所述圆形穿孔还能以1~30°的角度呈现偏心排布结构，所述偏心排布结构的圆形穿孔直径为1-20mm，圆形穿孔的圆心以1~30°的角度偏差排布在邻近圆形穿孔的上方或者下方，彼此圆心间的距离为2-40mm，相邻圆形穿孔能够以切点相连的形式紧密分布或者彼此圆形弧线上最近点间的距离为0.5-10mm呈分隔排布。

采用本实用新型的直写成型运动平台挤出系统，可实现多种材料的同时打印，或同一材料的多个打印，或不同材料的组合打印，具体为：

在打印过程中，将同一种材料分别装于若干个针筒中，每个针筒都放入固定板上的圆形穿孔，可实现同一材料的多个针筒打印。

在打印过程中，将不同材料分别装于不同针筒中，每个针筒都放入固定板上的圆形穿孔，可实现不同材料的同时打印。

在打印过程中，将不同材料装于不同针筒中，将每个针筒置于如图2所示的1~30°的小角度偏心的圆形穿孔中，由于每个针筒的路径和轨迹呈现特定角度分布，通过合理设置圆形穿孔的偏心角度和圆心距离，可实现材料不同结构和路径的组合打印。当针筒放置在偏心结构圆形穿孔中时，随着三维运动的进行，可以实现相邻针筒打印材料结构的首尾相连或者呈现一定距离分布的结构，在打印过程中，可视具体情况调整打印材料和针筒个数及位置，操作灵活方便。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过灵活组合材料，针筒和固定板上的圆形穿孔，可以实现多功能多角度的打印，可实现对材料打印个数，操作方式和模式的灵活选择，集成多种功能和角色于一体，具有积极的多材料适用性，应用非常广泛。

本实用新型操作简单，过程方便可控，可极大提高直写成型设备的灵活性和方便性，拓展直写成型材料的成型挤出打印方式，具有重要的实用价值。

附图说明

图1 为本实用新型的固定板圆形穿孔设置的一种小角度偏心结构示意图。

图2为本实用新型固定板圆形穿孔设置的另一种结构示意图。

图3和图4分别为本实用新型挤出板的两种不同的结构示意图。

图5为本实用新型的结构示意图，其中，1、挤出板，2、固定板，3、挤出杆，4、针筒，5、注射泵，6、螺杆，7、第一背板，8、Z轴马达，9、第二背板，10、X轴传送带，11、运动平台，12、开孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图5所示，本实用新型包括挤出板1，固定板2，挤出杆3，针筒4，注射泵5，螺杆6，第一背板7，Z轴马达8，第二背板9和运动平台11，所述挤出板1上开有若干个凹槽孔，所述固定板2上开有若干个圆形穿孔，所述凹槽孔与所述圆形穿孔的圆心在一条直线上，所述挤出杆3上端与挤出板1上的凹槽孔相连，挤出杆3下端伸入针筒4内挤出墨水材料， Z轴马达8同时连接第一背板7和第二背板9，第二背板9与X轴传送带10相连，第一背板7上连接注射泵5，固定板2和挤出板1，挤出板1通过螺杆6与注射泵5连接，由注射泵5控制挤出板1移动以控制墨水挤出速率，Z轴马达8带动第一背板7在第二背板9上的Z轴运动，第二背板9由X轴传送带10控制在X轴方向的运动；所述固定板2在挤出板1的下端，并通过第一背板7不同位置处的开孔12调节固定板2与挤出板1的上下距离，所述运动平台11能够实现Y轴方向的移动，所述针筒4放置在固定板2上，针筒4随Z轴马达8控制的第一背板7和X轴传送带10控制的第二背板9在运动平台上进行三维运动，从而能够同时实现若干个针筒在运动平台上的移动打印。

进一步地，所述圆形穿孔能够呈多种结构设置，如图1和图2所述，图2为呈小角度偏心设置结构示意图。

在打印过程中，将不同材料分别装于针筒中，每个针筒都放入固定板上的圆形穿孔，可实现不同材料的同时打印。

在打印过程中，将不同材料装于针筒中，将每个针筒置于如图2所示的小角度偏心的圆形穿孔中，可实现不同材料的结构组合打印。

实施例1

以图3所述的挤出系统进行打印，在打印过程中，将同一种材料装于多个针筒中，每个针筒都放入固定板上的圆形穿孔，可实现同一材料的多个打印。

实施例2

以图3所述的挤出系统进行打印，在打印过程中，将不同材料分别装于针筒中，每个针筒都放入固定板上的圆形穿孔，可实现不同材料的同时打印。

实施例3

以图3所述的挤出系统进行打印，在打印过程中，将不同材料分别装于针筒中，将每个针筒置于如图2所示的小角度偏心的圆形穿孔中，匹配图4所示的挤出板，可实现不同材料的结构组合打印。

Claims

1.一种直写成型设备多工作模式的针筒挤出系统，其特征在于，包括挤出板，固定板，挤出杆，针筒，注射泵，螺杆，第一背板，Z轴马达，第二背板和运动平台，所述挤出板上开有若干个凹槽孔，所述固定板上开有若干个圆形穿孔，所述凹槽孔与所述圆形穿孔的圆心在一条直线上，所述挤出杆上端与挤出板上的凹槽孔相连，挤出杆下端伸入针筒内挤出墨水材料， Z轴马达同时连接第一背板和第二背板，第二背板与X轴传送带相连，第一背板上连接注射泵、固定板和挤出板，挤出板通过螺杆与注射泵连接，由注射泵控制挤出板移动以控制墨水挤出速率，Z轴马达带动第一背板在第二背板上的Z轴运动，第二背板由X轴传送带控制在X轴方向的运动；所述固定板在挤出板的下端，并通过第一背板不同位置处的开孔调节固定板与挤出板的上下距离，所述运动平台能够实现Y轴方向的移动，所述针筒放置在固定板上，针筒随Z轴马达控制的第一背板和X轴传送带控制的第二背板在运动平台上进行三维运动，从而能够同时实现若干个针筒在运动平台上的移动打印。

2.根据权利要求1所述的直写成型设备多工作模式的针筒挤出系统，其特征在于，所述凹槽孔内深3-5mm。

3.根据权利要求1所述的直写成型设备多工作模式的针筒挤出系统，其特征在于，所述针筒穿透固定板的圆形穿孔并卡在固定板上。

4.根据权利要求1所述的直写成型设备多工作模式的针筒挤出系统，其特征在于，所述圆形穿孔还能以1~30°的角度呈现偏心排布结构，所述偏心排布结构的圆形穿孔直径为1-20mm，圆形穿孔的圆心以1~30°的角度偏差排布在邻近圆形穿孔的上方或者下方，彼此圆心间的距离为2-40mm，相邻圆形穿孔能够以切点相连的形式紧密分布或者彼此圆形弧线上最近点间的距离为0.5-10mm呈分隔排布。