CN219153740U - 一种丝材直径可调的自清理型3d打印机挤出装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种丝材直径可调的自清理型3D打印机挤出装置，包括丝材直径可调进料机构、丝材挤出机构和防堵头自清理机构；所述丝材直径可调进料机构用于为丝材挤出机构提供丝材，所述丝材挤出机构用于将丝材加热熔化并将熔融态的丝材从喷嘴挤出；所述防堵头自清理机构用于通过高压将喷嘴内残余耗材挤出以实现堵头的自清理；所述自清理型3D打印机挤出装置通过一打印机连接板与外部打印机相连接。该装置能够使用不同直径的丝材进行3D打印，提高了3D打印机挤出装置对不同直径耗材的兼容性；且在发生堵头以后，挤出装置能够自动地进行清理，减少打印过程中不必要的时间浪费、提高打印效率。

Description

一种丝材直径可调的自清理型3D打印机挤出装置

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，尤其是一种丝材直径可调的自清理型3D打印机挤出装置。

背景技术

3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，使用粉末、液体、丝材等形式的材料，通过逐层材料堆叠的方式来构造物体的新兴技术。熔融挤出成型(FDM)3D打印技术是通过将打印材料加热融化，喷头底部的喷嘴在程序的控制下依据模型数据移动到指定位置将熔融态材料挤出，通过逐层堆积最终形成三维实体。作为一项新兴先进制造技术，熔融挤出成型3D打印技术具有机械结构相对简单、打印材料多样化等优势，已广泛用于工业设计、生物医疗、工业模具和动力能源等相关领域。但是，熔融挤出成型3D打印技术的成形设备存在适用丝材的直径单一、喷嘴堵塞后难清理等问题。

申请号为202121894978.9的中国实用新型专利提出了一种控温效果好的3D打印喷头，该打印喷头能够快速散热且控温效果良好，但只能使用标准的1.75mm直径的丝材和标准的喷嘴进行打印，因此同时存在打印适用的丝材直径单一和喷嘴堵塞后难清理的问题。申请号为202021578380.4的中国实用新型专利提出一种新型3D打印机喷嘴，能够有效解决3D打印机喷嘴易堵塞、使用寿命短等问题，但由于其在喷嘴中安装了齿轮、螺杆等结构，加工装配比较困难。

综上所述，一种能够使用不同直径丝材的3D打印机挤出装置还未见报道，现阶段，一般的打印喷头均按照能够打印1.75mm直径的标准丝材来设计制造，遇到不同直接丝材时，标准打印喷头就无法进行工作；与此同时，标准打印喷头在打印时发生堵头的情况也经常发生。

实用新型内容

为了解决以上提到的技术问题，本实用新型专利提供了一种丝材直径可调的自清理型3D打印机挤出装置；该装置能够使用不同直径的丝材进行3D打印，提高了3D打印机挤出装置对不同直径耗材的兼容性；且在发生堵头以后，挤出装置能够自动地进行清理，减少打印过程中不必要的时间浪费、提高打印效率。

本实用新型专利是通过如下技术方案实现的：

一种丝材直径可调的自清理型3D打印机挤出装置，包括丝材直径可调进料机构、丝材挤出机构和防堵头自清理机构；所述丝材直径可调进料机构用于为丝材挤出机构提供丝材，所述丝材挤出机构用于将丝材加热熔化并将熔融态的丝材从喷嘴挤出；所述防堵头自清理机构用于通过高压将喷嘴内残余耗材挤出以实现堵头的自清理；所述自清理型3D打印机挤出装置通过一打印机连接板与外部打印机相连接。

进一步的，所述丝材直径可调进料机构包括冷却风扇、料轮滑动架、主送料轮、从送料轮、联轴器、步进电机和导向单元；所述冷却风扇安装在打印机连接板的背面，用于对丝材进行风冷；送料轮滑动架为两个，均固定安装在打印机连接板上，每个送料轮滑动架上均设置有第一滑槽和第二滑槽，主送料轮和从送料轮设置在两个送料轮滑动架之间，主送料轮的两端分别插入两个送料轮滑动架的第一滑槽内，从送料轮的两端分别插入两个送料轮滑动架的第二滑槽内，主送料轮和从送料轮的轴线相互平行，并均能通过导向单元的导向在两个滑槽内往复运动；丝材经主送料轮与从送料轮之间穿过，并通过主送料轮与从送料轮实现夹紧；主送料轮与步进电机的输出轴通过联轴器相连，步进电机用于带动主送料轮旋转。

进一步的，所述导向单元包括圆柱销、紧定螺钉、上移动件、左移动件和右移动件；左移动件的第一端与主送料轮的轴通过间隙配合的形式连接，右移动件的第一端与从送料轮的轴通过间隙配合的形式连接；左移动件的第二端、右移动件的第二端和上移动件通过一复合铰链连接在一起；上移动件的顶部固定有一圆柱销，其通过轴孔的间隙配合与送料轮滑动架相连，紧定螺钉穿过送料轮滑动架，与上移动件相抵。

进一步的，所述丝材挤出机构包括熔融加热块、熔融加热棒、多直径丝材入口件、挤出料筒架、挤出料筒、喷嘴加热棒、喷嘴加热块和喷嘴；所述挤出料筒架固定安装在打印机连接板上，喷嘴固定于挤出料筒的底部，挤出料筒与挤出料筒架通过轴孔过盈配合的形式安装；多直径丝材入口件的底部与挤出料筒的顶部通过内外螺纹的形式连接，多直径丝材入口件的中间位置设置有供丝材进入的锥形通孔，熔融加热块通过轴孔配合与多直径丝材入口件连接，熔融加热棒安装在熔融加热块一侧的孔中，喷嘴加热块通过轴孔配合安装在挤出料筒的底部；喷嘴加热棒安装在喷嘴加热块一侧的孔中。

进一步的，所述防堵头自清理机构包括电动推杆、推杆活塞、活塞筒和管道；所述电动推杆与活塞筒均固定在打印机连接板上，所述推杆活塞用于在电动推杆的带动下在活塞筒内做往复运动；管道的一端与活塞筒相连，另一端与挤出料筒相连。

本实用新型专利具有如下有益效果：

(1)本实用新型通过丝材直径可调进料机构，实现了对不同直径打印丝材的送料工作。

(2)本实用新型中通过上移动件与左移动件、右移动件通过复合铰链相连接，以及通过调节上移动件的上下高度，能够使得左移动件、右移动件带动两个送料轮在送料轮滑动架上做往复直线运动，而紧定螺钉能够对上移动件进行限位，避免发生打印时上移动件的松动导致左移动件与右移动件的间距过大而无法进行丝材输送的情况，从而实现对不同直径的丝材进行打印，提高了打印喷头的对耗材的兼容性。

(3)本实用新型中的防堵头自清理机构能够在喷头发生堵塞时通过气压的形式实现自清理。当发生堵头时，喷嘴加热棒会加热升温，使得喷嘴处的残余耗材熔化，此时防堵头自清理机构其中的电动推杆带动推杆活塞在活塞筒运动，使得活塞筒内部气压增大，利用大气压将喷嘴处的残余耗材推出。实现无需拆卸零件并实现自清理的目的。

附图说明

图1是丝材直径可调的自清理型3D打印机挤出装置三维轴测图；

图2是丝材直径可调进料机构的三维轴测图；

图3是冷却风扇的安装细节图；

图4是紧定螺钉安装的细节图；

图5是丝材挤出机构全剖视图；

图6是防防堵头自清理机构全剖视图；

图中各附图标记的含义为：

丝材直径可调进料机构11、冷却风扇110、送料轮滑动架111、主送料轮1120、从送料轮1121、圆柱销113、紧定螺钉114、上移动件115、左移动件116、右移动件117、联轴器118、步进电机119；丝材挤出机构12、熔融加热块121、熔融加热棒122、多直径丝材入口件123、挤出料筒架124、挤出料筒125、喷嘴加热棒126、喷嘴加热块127、喷嘴128；防堵头自清理机构13、电动推杆131、推杆活塞132、活塞筒133、管道134、孔1341；丝材140、打印机连接板141。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型专利做进一步详细的说明。

如图1-6所示，本实用新型提供了一种丝材直径可调的自清理型3D打印机挤出装置，包括丝材直径可调进料机构11、丝材挤出机构12和防堵头自清理机构13。

所述丝材直径可调进料机构11(如图2、图3和图4所示)包括冷却风扇110、料轮滑动架111、主送料轮1120、从送料轮1121、联轴器118、步进电机119和导向单元。

所述导向单元包括圆柱销113、紧定螺钉114、上移动件115、左移动件116和右移动件117。

所述冷却风扇110安装在打印机连接板141的背面，其能够对丝材140进行风冷，防止丝材140过早熔化而影响丝材140的输送；送料轮滑动架111通过螺栓固定在打印机连接板141上，所述打印机连接板141将与打印机通过螺栓相连接。主送料轮1120和从送料轮1121被两个送料轮滑动架111夹在中间，且主送料轮1120和从送料轮1121通过导向单元的导向能够在送料轮滑动架111的滑槽内往复运动。

主送料轮1120和从送料轮1121往复运动的距离主要导向单元来调节，左移动件116和右移动件117的一端的孔分别与从送料轮1121和主送料轮1120的轴通过间隙配合的形式连接在一起，而上移动件115、左移动件116和右移动件117通过一个复合铰链连接在一起，当上移动件115向上移动时，左移动件116和右移动件117在复合铰链的作用下均向内滑动同样的距离，当上移动件115向下移动时，左移动件116和右移动件117在复合铰链的作用下均向外滑动同样的距离，因此可以通过调节上移动件115的上下位置使得左移动件116和右移动件117的间距不同，从而对不同直径的丝材进行夹紧。

特别的是，上移动件115的顶部焊接有一根圆柱销113，通过轴孔的间隙配合与送料轮滑动架111相连接，通过该轴孔配合限制了上移动件115的4个自由度，而紧定螺钉114又限制了上移动件115的2个自由度，因此上移动件115实现了完全的定位；主送料轮1120一端的轴与步进电机119的轴通过联轴器118相连接，步进电机119带动主送料轮1120进行旋转，由于主送料轮1120和从送料轮1121已经对丝材140进行夹紧，因此主送料轮1120、从送料轮1121与被夹紧的丝材140之间有静摩檫力的产生，当主送料轮1120被步进电机119带动进行旋转时，丝材140在摩檫力的作用下被不断地向下输送，从而实现丝材的送料。

如上所述，本实用新型通过丝材直径可调进料机构11实现了对不同直径的丝材进行夹紧并进料的过程。

所述丝材挤出机构12(如图5所示)包括熔融加热块121、熔融加热棒122、多直径丝材入口件123、挤出料筒架124、挤出料筒125、喷嘴加热棒126、喷嘴加热块127和喷嘴128。

所述挤出料筒架124通过螺栓固定在打印机连接板141上，喷嘴128通过螺纹固定于挤出料筒125的底部，挤出料筒125与挤出料筒架124通过轴孔过盈配合的形式安装在一起；多直径丝材入口件123的底部与挤出料筒125的顶部通过内外螺纹的形式连接在一起，多直径丝材入口件123在中间设置有一个锥形通孔，是为了能够让不同直径的丝材都能够进入，熔融加热块121同样通过轴孔配合与多直径丝材入口件123连接，熔融加热棒122安装在熔融加热块121一侧的孔中，由于市面上熔融加热棒122的直径一般均为6毫米，为了让加热棒在安装时能够比较方便，故该孔的直径为6.2毫米，熔融加热棒122与熔融加热块121是为了将固态的丝材加热成熔融态；喷嘴加热块127同样也通过轴孔的配合安装在挤出料筒125的底部，为了防止掉落，可以通过紧定螺钉进行紧定；喷嘴加热棒126安装在喷嘴加热块127的一侧的孔中，该孔的直径为6.2毫米，喷嘴加热棒126与喷嘴加热块127是为了让熔融的打印料保持熔融态，防止熔融料发生凝固，如上所述丝材140在多直径丝材入口件123中被加热成熔融态，在丝材直径可调进料机构11的推力作用下经过挤出料筒125，从喷嘴128挤出，实现对丝状材料的挤出。

所述防堵头自清理机构13(如图6所示)包括电动推杆131、推杆活塞132、活塞筒133和管道134。

所述电动推杆131与活塞筒133均通过螺钉固定在打印机连接板141上，推杆活塞132在电动推杆131的带动下在活塞筒133做往复运动；在打印结束或者发生堵头情况时，喷嘴加热棒126对喷嘴加热块127进行加热，热量经过热传导，使得喷嘴128以及挤出料筒125中的残余打印料变成熔融态，电动推杆131带动推杆活塞132向下运动，管道134的一端与活塞筒133通过内外螺纹相连接，而另一端同样通过内外螺纹与挤出料筒125上的孔1341相连接，当活塞筒133内的气压增大，气体经过管道134进入挤出料筒125，将熔融态的残余打印料充分地挤出，避免了残余耗料堵塞喷嘴218事情的发生。

本实用新型可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本实用新型的范围。

Claims (5)

1.一种丝材直径可调的自清理型3D打印机挤出装置，其特征在于，包括丝材直径可调进料机构(11)、丝材挤出机构(12)和防堵头自清理机构(13)；所述丝材直径可调进料机构(11)用于为丝材挤出机构(12)提供丝材，所述丝材挤出机构(12)用于将丝材加热熔化并将熔融态的丝材从喷嘴挤出；所述防堵头自清理机构(13)用于通过高压将喷嘴内残余耗材挤出以实现堵头的自清理；所述自清理型3D打印机挤出装置通过一打印机连接板(141)与外部打印机相连接。

2.根据权利要求1所述的丝材直径可调的自清理型3D打印机挤出装置，其特征在于，所述丝材直径可调进料机构(11)包括冷却风扇(110)、料轮滑动架(111)、主送料轮(1120)、从送料轮(1121)、联轴器(118)、步进电机(119)和导向单元；所述冷却风扇(110)安装在打印机连接板(141)的背面，用于对丝材(140)进行风冷；送料轮滑动架(111)为两个，均固定安装在打印机连接板(141)上，每个送料轮滑动架(111)上均设置有第一滑槽和第二滑槽，主送料轮(1120)和从送料轮(1121)设置在两个送料轮滑动架(111)之间，主送料轮(1120)的两端分别插入两个送料轮滑动架(111)的第一滑槽内，从送料轮(1121)的两端分别插入两个送料轮滑动架(111)的第二滑槽内，主送料轮(1120)和从送料轮(1121)的轴线相互平行，并均能通过导向单元的导向在两个滑槽内往复运动；丝材(140)经主送料轮(1120)与从送料轮(1121)之间穿过，并通过主送料轮(1120)与从送料轮(1121)实现夹紧；主送料轮(1120)与步进电机(119)的输出轴通过联轴器(118)相连，步进电机(119)用于带动主送料轮(1120)旋转。

3.根据权利要求2所述的丝材直径可调的自清理型3D打印机挤出装置，其特征在于，所述导向单元包括圆柱销(113)、紧定螺钉(114)、上移动件(115)、左移动件(116)和右移动件(117)；左移动件(116)的第一端与主送料轮(1120)的轴通过间隙配合的形式连接，右移动件(117)的第一端与从送料轮(1121)的轴通过间隙配合的形式连接；左移动件(116)的第二端、右移动件(117)的第二端和上移动件(115)通过一复合铰链连接在一起；上移动件(115)的顶部固定有一圆柱销(113)，其通过轴孔的间隙配合与送料轮滑动架(111)相连，紧定螺钉(114)穿过送料轮滑动架(111)，与上移动件(115)相抵。

4.根据权利要求1所述的丝材直径可调的自清理型3D打印机挤出装置，其特征在于，所述丝材挤出机构(12)包括熔融加热块(121)、熔融加热棒(122)、多直径丝材入口件(123)、挤出料筒架(124)、挤出料筒(125)、喷嘴加热棒(126)、喷嘴加热块(127)和喷嘴(128)；所述挤出料筒架(124)固定安装在打印机连接板(141)上，喷嘴(128)固定于挤出料筒(125)的底部，挤出料筒(125)与挤出料筒架(124)通过轴孔过盈配合的形式安装；多直径丝材入口件(123)的底部与挤出料筒(125)的顶部通过内外螺纹的形式连接，多直径丝材入口件(123)的中间位置设置有供丝材进入的锥形通孔，熔融加热块(121)通过轴孔配合与多直径丝材入口件(123)连接，熔融加热棒(122)安装在熔融加热块(121)一侧的孔中，喷嘴加热块(127)通过轴孔配合安装在挤出料筒(125)的底部；喷嘴加热棒(126)安装在喷嘴加热块(127)一侧的孔中。

5.根据权利要求1所述的丝材直径可调的自清理型3D打印机挤出装置，其特征在于，所述防堵头自清理机构(13)包括电动推杆(131)、推杆活塞(132)、活塞筒(133)和管道(134)；所述电动推杆(131)与活塞筒(133)均固定在打印机连接板(141)上，所述推杆活塞(132)用于在电动推杆(131)的带动下在活塞筒(133)内做往复运动；管道(134)的一端与活塞筒(133)相连，另一端与挤出料筒(125)相连。

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