DE102014109246A1

DE102014109246A1 - Extruder arrangement for a 3D printer

Info

Publication number: DE102014109246A1
Application number: DE102014109246.5A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2016-01-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Extruderanordnung für einen 3D-Drucker umfassend ein Vorschubmodul für ein Filament, einen elektrischen Antrieb für die Vorschubeinheit, ein Heizmodul zum Schmelzen des Filaments und eine Düse für das Filament, wobei das Vorschubmodul ein an das Filament anlegbares Stützrad und ein elektrisch betätigtes Zahnrad als ein Antriebsrad vorsieht, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad als Teil einer Schneckenradgetriebestufe realisiert ist, wobei mittels des elektrischen Antriebs eine der Schneckenradgetriebestufe zugeordnete Schnecke angetrieben ist und das Antriebsrad von der Schnecke angetrieben ist und wobei eine der Schnecke zugeordnete erste Drehachse senkrecht zu einer dem Antriebsrad zugeordneten zweiten Drehachse orientiert ist. The invention relates to an extruder assembly for a 3D printer comprising a feed module for a filament, an electric drive for the feed unit, a heating module for melting the filament and a nozzle for the filament, wherein the feed module can be applied to the filament jockey wheel and an electrically operated Gear provided as a drive wheel, characterized in that the drive wheel is realized as part of a Schneckenradgetriebestufe, wherein by means of the electric drive one of the Schneckenradgetriebestufe associated worm is driven and the drive wheel is driven by the worm and wherein one of the worm associated with the first axis of rotation perpendicular to a oriented to the drive wheel associated second axis of rotation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Extruderanordnung für einen 3D-Drucker umfassend ein Vorschubmodul für ein Filament, einen elektrischen Antrieb für die Vorschubeinheit, ein Heizmodul zum Schmelzen des Filaments und eine Düse für das Filament, wobei das Vorschubmodul ein an das Filament anlegbares Stützrad und ein elektrisch betätigtes Zahnrad als ein Antriebsrad vorsieht. The invention relates to an extruder assembly for a 3D printer comprising a feed module for a filament, an electric drive for the feed unit, a heating module for melting the filament and a nozzle for the filament, wherein the feed module can be applied to the filament jockey wheel and an electrically operated Gear provides as a drive wheel.

3D-Drucker werden in zunehmendem Maße zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten, beispielsweise im Prototypenbau, verwendet. Die mithilfe des 3D-Druckers erzeugten Objekte dienen dabei beispielsweise als maßstäbliche Geometriemuster. Abhängig vom jeweils verwendeten Material können darüber hinaus Funktionsprototypen mit dem 3D-Drucker erzeugt werden. Gemein ist den 3D-Druckern, dass aus einem vorzugsweise kontinuierlich zugeführten Formwerkstoff, dem sogenannten Filament, das dreidimensionale Objekt geformt wird, indem das Filament aufgeschmolzen wird und zur Formung des Objekts im aufgeschmolzenen Zustand durch eine Düse gepresst wird. Die Düse, ein Heizmodul zum Schmelzen des Filaments und ein Vorschubmodul für das Filament sind dabei an einem beweglich gehaltenen Kopf des 3D-Druckers, der Extruderanordnung, vorgesehen. Der Vorschub des Filaments wird dabei regelmäßig über ein Stirnradgetriebe bereitgestellt. In der Regel wird auf diese Weise ein drahtförmiges Filament während des Drucks beziehungsweise der Herstellung des dreidimensionalen Objekts kontinuierlich in Richtung der Düse gefördert. Der durch das Vorschubmodul aufgebaute Druck reicht darüber hinaus aus, um das aufgeschmolzene Filament durch die Düse zu pressen. 3D printers are increasingly used for the production of three-dimensional objects, for example in prototype construction. For example, the objects created using the 3D printer serve as true-to-scale geometry patterns. Depending on the material used, functional prototypes can also be created with the 3D printer. It is common to the 3D printers that the three-dimensional object is formed from a preferably continuously supplied molding material, the so-called filament, by melting the filament and pressing it through a nozzle to form the object in the molten state. The nozzle, a heating module for melting the filament and a feed module for the filament are provided on a movably held head of the 3D printer, the extruder assembly. The feed of the filament is thereby provided regularly via a spur gear. As a rule, a wire-shaped filament is conveyed continuously in the direction of the nozzle during the printing or the production of the three-dimensional object in this way. The pressure built up by the feed module is also sufficient to force the molten filament through the die.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Extruderanordnung derart weiterzubilden, dass der Vorschub für das Filament verbessert und die Druckleistung erhöht wird. Object of the present invention is to develop an extruder assembly such that the feed for the filament improves and the printing performance is increased.

Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad als Teil einer Schneckenradgetriebestufe realisiert ist, wobei mittels des elektrischen Antriebs eine der Schneckenradgetriebestufe zugeordnete Schnecke angetrieben ist und das Antriebsrad von der Schnecke angetrieben ist und wobei eine der Schnecke zugeordnete erste Drehachse senkrecht zu einer dem Antriebsrad zugeordneten zweiten Drehachse orientiert ist. To solve the problem, the invention is in connection with the preamble of claim 1, characterized in that the drive wheel is realized as part of a Schneckenradgetriebestufe, wherein by means of the electric drive one of the Schneckenradgetriebestufe associated worm is driven and the drive wheel is driven by the worm and wherein one of the worm associated with the first axis of rotation is oriented perpendicular to a drive wheel associated with the second axis of rotation.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch das Vorsehen der Schneckenradgetriebestufe ein sehr großes Übersetzungsverhältnis realisiert werden kann. Insofern kann mit einer einzigen Getriebestufe die vergleichsweise hohe Drehzahl des elektrischen Antriebs so gewandelt werden, dass ein Filamentdraht in probater Weise der Düse zugeführt wird. Beispielsweise kann als elektrischer Antrieb ein kleiner Schrittmotor vorgesehen werden. Hierdurch ist es möglich, die Zuführung des Filaments besonders präzise zu realisieren. Die Schneckenradgetriebestufe ist darüber hinaus mit einem geringen Umkehrspiel behaftet. Dies bietet Vorzüge bei einem Rücktransport des Filaments gegen eine Förderrichtung. Ist die Schneckenradgetriebestufe einstufig realisiert, ergibt sich überdies eine besonders kompakte Bauform und ein geringes Gewicht. Infolge eines permanenten, gleichmäßigen Vorschubs für das Filament ergeben sich ein konstanter Druck und ein schneller Druckaufbau. Die erfindungsgemäße Extruderanordnung kann dabei an verschiedenen 3D-Druckern installiert werden. Die Schneckenradgetriebestufe kann darüber hinaus selbsthemmend ausgeführt sein, sodass einem unbeabsichtigten Rückzug des Filaments bei einem Deaktivieren des elektrischen Antriebs vorgebeugt ist. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von temporär betätigten Schrittmotoren von Vorteil. Die Schneckenradgetriebestufe ist überdies verschleißarm und wartungsarm. Sie bietet eine sehr gute Positionierbarkeit infolge der hohen Übersetzung. The particular advantage of the invention is that by providing the worm gear stage, a very large gear ratio can be realized. In this respect, with a single gear stage, the comparatively high rotational speed of the electric drive can be converted such that a filament wire is supplied to the nozzle in a probative manner. For example, a small stepper motor can be provided as the electric drive. This makes it possible to realize the supply of the filament particularly precise. The Schneckenradgetriebestufe is also subject to a small backlash. This offers advantages in a return transport of the filament against a conveying direction. If the worm gear stage is realized in one stage, this results in a particularly compact design and low weight. Due to a permanent, uniform feed for the filament results in a constant pressure and a rapid pressure build-up. The extruder assembly according to the invention can be installed on various 3D printers. In addition, the worm gear stage can be designed to be self-locking, so that inadvertent retraction of the filament upon deactivation of the electric drive is prevented. This is particularly advantageous when using temporarily actuated stepper motors. The Schneckenradgetriebestufe is also low-wear and low maintenance. It offers a very good positioning due to the high translation.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Stützrad für das Filament nach Art eines Reibrads ausgebildet. Insbesondere ist das Stützrad ohne Verzahnung realisiert. Das Stützrad kann beispielsweise eine Profilierung aufweisen. Vorteilhaft kann das Stützrad als Reibrad sehr kostengünstig ausgeführt werden. Durch die Profilierung kann der Vorschub des Filaments begünstigt werden. Zudem ist das Stützrad in seiner Ausführung als Reibrad sehr kostengünstig herzustellen. According to a development of the invention, the support wheel for the filament is designed in the manner of a friction wheel. In particular, the support wheel is realized without teeth. The support wheel may have, for example, a profiling. Advantageously, the jockey wheel can be made very cost effective as a friction wheel. By profiling the feed of the filament can be favored. In addition, the support wheel is very inexpensive to manufacture in its execution as a friction wheel.

Um eine kontinuierliche Anlage des Stützrads an dem Filament zu bewirken, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Stützrad verstellbar in Bezug zum Antriebsrad gehalten ist. Insbesondere ist ein Verstellhebel vorgesehen zum verschwenkbaren Anordnen des Stützrads. Über ein dem Verstellhebel beziehungsweise dem Stützrad zugeordnetes Verstellmittel kann eine Einstellung einer Schwenkposition des Verstellhebels realisiert werden. Beispielsweise ist als Verstellmittel eine Feder vorgesehen, durch die der Verstellhebel vorgespannt und das Stützrad gegen das Filament gedrückt wird. Beispielsweise ist als Verstellmittel eine Schraube vorgesehen, über die die Schwenkposition des Verstellhebels eingestellt wird. In order to effect a continuous contact of the support wheel on the filament, it is provided according to a development of the invention that the support wheel is adjustably held in relation to the drive wheel. In particular, an adjusting lever is provided for pivotably arranging the support wheel. An adjustment of a pivoting position of the adjusting lever can be realized by means of an adjusting means assigned to the adjusting lever or the supporting wheel. For example, a spring is provided as adjusting, biased by the adjusting lever and the support wheel is pressed against the filament. For example, a screw is provided as adjusting means, via which the pivot position of the adjusting lever is adjusted.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung greifen Zähne des Antriebsrads in das Filament ein und treiben dies so in die Förderrichtung an. Indem der Antrieb des Filaments formschlüssig über die Zähne erfolgt, wird ein gleichmäßiger Vorschub des Filaments unterstützt und ein gleichmäßiger und schneller Aufbau eines Drucks begünstigt. According to a development of the invention, teeth of the drive wheel engage in the filament and drive it in the conveying direction. By the drive of the filament takes place positively over the teeth, a more uniform feed supported by the filament and favors a uniform and rapid buildup of pressure.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die erste Drehachse, welche der Schnecke zugeordnet ist, in die Förderrichtung des Filaments erstreckt. Die dem Antriebsrad zugeordnete zweite Drehachse und die dem Stützrad zugeordnete dritte Drehachse sind demgegenüber um 90° geschwenkt zu der ersten Drehachse beziehungsweise zu der Förderrichtung orientiert. Vorteilhaft kann durch die geometrische Anordnung ein sehr kompakter Aufbau der Extruderanordnung erreicht werden. Infolge des kompakten Aufbaus ist das Massenträgheitsmoment für die Extruderanordnung gering, sodass eine Positionierung derselben in einem Arbeitsraum des 3D-Druckers schnell und exakt erfolgen kann. Infolge der guten dynamischen Eigenschaften kann das dreidimensionale Objekt besonders schnell hergestellt und die Wirtschaftlichkeit des 3D-Druckers mit der erfindungsgemäßen Extruderanordnung verbessert werden. According to a development of the invention, the first axis of rotation, which is associated with the screw, extends in the conveying direction of the filament. In contrast, the second axis of rotation associated with the drive wheel and the third axis of rotation associated with the support wheel are oriented at 90 ° to the first axis of rotation or to the conveying direction. Advantageously, a very compact construction of the extruder arrangement can be achieved by the geometric arrangement. Due to the compact construction, the mass moment of inertia for the extruder assembly is low, so that a positioning thereof in a working space of the 3D printer can be done quickly and accurately. Due to the good dynamic properties, the three-dimensional object can be produced particularly quickly and the cost-effectiveness of the 3D printer can be improved with the extruder arrangement according to the invention.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Düse für das Filament eine rechteckige Öffnung auf. Insbesondere ist die Öffnung der Düse quadratisch ausgebildet. Eine Breite der Düse liegt im Bereich von 0,2 mm bis 0,6 mm. Eine senkrecht zu der Breite bestimmte Höhe der Öffnung liegt ebenfalls im Bereich von 0,2 mm bis 0,6 mm. Vorteilhaft kann durch die rechteckige Öffnung der Düse bewirkt werden, dass übereinanderliegende Schichten des dreidimensionalen gedruckten Objekts sauber miteinander verbunden sind. Eine Oberfläche des dreidimensionalen Objekts erscheint aus diesem Grund vorteilhaft glatt. Die rechteckige Form der Düse kann unabhängig von der Ausgestaltung des Vorschubmoduls realisiert sein. Insbesondere kann die rechteckige Düse zusammen mit einem klassischen Filament-Vorschub vorgesehen werden. According to a development of the invention, the nozzle for the filament has a rectangular opening. In particular, the opening of the nozzle is square. A width of the nozzle is in the range of 0.2 mm to 0.6 mm. A height of the opening determined perpendicular to the width is also in the range of 0.2 mm to 0.6 mm. Advantageously, it can be caused by the rectangular opening of the nozzle that superimposed layers of the three-dimensional printed object are cleanly interconnected. For this reason, a surface of the three-dimensional object advantageously appears smooth. The rectangular shape of the nozzle can be realized independently of the design of the feed module. In particular, the rectangular nozzle can be provided together with a classic filament feed.

Das mittels der Extruderanordnung zugeführte Filament umfasst eine Kunststoffbasis. Zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit beziehungsweise zur gezielten Beeinflussung seiner physikalischen Eigenschaften können in den Kunststoff Aluminium oder andere Metallelemente, Glasperlen, Kohlefasern beziehungsweise Carbonpulver eingearbeitet werden. Insbesondere kann sich hierdurch die Stabilität des Filaments verbessern. Insbesondere werden ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), PLA (Polylactide), PVA (Polyvinylacetat), Nylon (Polyamid) oder PVC (Polyvinylchlorid) als Kunststoff für das Filament verwendet. Das Filament wird insbesondere in Drahtform realisiert. Das Vorschubmodul kann vorgesehen sein zum Fördern des Filaments aus einem Vorrat, beispielsweise einer Spule, zum Zuführen des Filaments zu dem Heizmodul und der Düse und zum Pressen des aufgeschmolzenen Filaments durch die Düse. Das Filament kann ebenfalls in konventionellen Extruderanordnungen mit einem konzentrischen Filament-Vorschub oder einer Düse mit kreisförmiger Öffnung vorgesehen beziehungsweise verwendet werden. The filament supplied by the extruder assembly comprises a plastic base. To improve the resistance or to selectively influence its physical properties, aluminum or other metal elements, glass beads, carbon fibers or carbon powder can be incorporated into the plastic. In particular, this can improve the stability of the filament. In particular, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), PLA (polylactides), PVA (polyvinyl acetate), nylon (polyamide) or PVC (polyvinyl chloride) are used as the plastic for the filament. The filament is realized in particular in wire form. The feed module may be provided for conveying the filament from a supply, for example a bobbin, for feeding the filament to the heating module and the nozzle and for pressing the molten filament through the nozzle. The filament may also be provided in conventional extruder arrangements with a concentric filament feed or orifice with a circular opening.

Aus den weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung sind weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung zu entnehmen. Dort erwähnte Merkmale können jeweils einzeln für sich oder auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Die Zeichnungen dienen lediglich beispielhaft der Klarstellung der Erfindung und haben keinen einschränkenden Charakter. From the other dependent claims and the following description further advantages, features and details of the invention can be found. There mentioned features may be essential to the invention individually or in any combination. The drawings are merely illustrative of the clarification of the invention and are not of a restrictive nature.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to drawings.

Es zeigen: Show it:

1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Extruderanordnung mit einer Schneckenradgetriebestufe, 1 a side view of an extruder assembly according to the invention with a Schneckenradgetriebestufe,

2 eine Schnittdarstellung der Extruderanordnung nach 1, 2 a sectional view of the extruder assembly according to 1 .

3 eine Schnittdarstellung durch eine Düse der Extruderanordnung nach 1, 3 a sectional view through a nozzle of the extruder assembly according to 1 .

4 eine Frontansicht des Bereichs X nach 3 und 4 a front view of the area X after 3 and

5 eine Schnittansicht eines Wärmeentkopplers der Extruderanordnung nach 1. 5 a sectional view of a heat decoupler of the extruder assembly according to 1 ,

Eine erfindungsgemäße Extruderanordnung 1 nach den 1 und 2 wird insbesondere in 3D-Druckern eingesetzt, um ein Filament zur Herstellung dreidimensionaler Objekte zu fördern, aufzuschmelzen und in Form zu spritzen. Die mithilfe der Extruderanordnung 1 geformten dreidimensionalen Objekte dienen insbesondere als Geometrie- beziehungsweise Funktionsprototyp. Als wesentliche Komponenten umfasst die Extruderanordnung 1 einen elektrischen Antrieb 5, ein Vorschubmodul für einen Filamentdraht mit einem als Zahnrad ausgebildeten Antriebsrad 3, einer das Antriebsrad 3 antreibenden Schnecke 2 und einem als Reibrad realisierten Stützrad 4, einen Heizblock 14 zum Aufschmelzen des Filaments und einer Düse 12. Zwischen dem Heizblock 14 und der Düse 12 ist zudem ein Wärmeentkoppler 16 vorgesehen, welcher über ein Halteblech 15 und zwei Halteschrauben 19 an einem das Vorschubmodul aufnehmenden Gehäuse 17 der Extruderanordnung 1 festgelegt ist. Der Wärmeentkoppler 16 dient dazu, einer Übertragung von Wärme von dem Heizblock 14 auf das Gehäuse 17 beziehungsweise das Vorschubmodul und den elektrischen Antrieb 5 entgegenzuwirken. An extruder arrangement according to the invention 1 after the 1 and 2 is used in particular in 3D printers to promote, melt and shape a filament to produce three-dimensional objects. The using the extruder assembly 1 shaped three-dimensional objects serve in particular as a geometry or function prototype. Essential components include the extruder assembly 1 an electric drive 5 , A feed module for a filament with a drive wheel designed as a gear 3 , one the drive wheel 3 driving snail 2 and a jockey wheel realized as a friction wheel 4 , a heating block 14 for melting the filament and a nozzle 12 , Between the heating block 14 and the nozzle 12 is also a heat decoupler 16 provided, which via a holding plate 15 and two retaining screws 19 on a housing receiving the feed module 17 the extruder assembly 1 is fixed. The heat decoupler 16 serves to transfer heat from the heating block 14 on the case 17 or the feed module and the electric drive 5 counteract.

Das Stützrad 4 ist über einen Verstellhebel 9 drehbar in Bezug auf eine Schwenkachse 11 der Extruderanordnung 1 gehalten. Der Verstellhebel 9 kann über eine als Verstellmittel wirkende Schraube 10 positioniert werden. Insbesondere kann ein Abstand zwischen dem Stützrad 4 und dem Antriebsrad 3 des Vorschubmoduls durch eine Betätigung der Schraube 10 variiert werden. Durch Drehung der Schraube 10 um eine Längsachse derselben wird diese in eine Verstellrichtung 21 längsverschoben und verschiebt den Verstellhebel 9 um die Schwenkachse 11. The support wheel 4 is via an adjustment lever 9 rotatable with respect to a pivot axis 11 the extruder assembly 1 held. The adjusting lever 9 can via a screw acting as an adjusting 10 be positioned. In particular, a distance between the support wheel 4 and the drive wheel 3 of the feed module by operating the screw 10 be varied. By turning the screw 10 a longitudinal axis of the same is in an adjustment direction 21 moved longitudinally and moves the lever 9 around the pivot axis 11 ,

Das Antriebsrad 3 wird betätigt, indem der elektrische Antrieb 5 die Schnecke 2 rotatorisch antreibt. Die Schnecke 2 und das Antriebsrad 3 kämmen so miteinander, dass die Rotationsbewegung der Schnecke 2 auf das Antriebsrad 3 übertragen wird. Die Schnecke 2 rotiert dabei um eine erste Drehachse 6. Die Rotation des Antriebsrads 3 erfolgt um eine zweite Drehachse 7, welche senkrecht zu der ersten Drehachse 6 orientiert ist. Das Stützrad 4 rotiert um eine zu der zweiten Drehachse 7 parallele dritte Drehachse 8. Der elektrische Antrieb 5 ist insbesondere nach Art eines Schrittmotors realisiert. The drive wheel 3 is actuated by the electric drive 5 the snail 2 rotatory drives. The snail 2 and the drive wheel 3 mesh with each other so that the rotational movement of the worm 2 on the drive wheel 3 is transmitted. The snail 2 rotates about a first axis of rotation 6 , The rotation of the drive wheel 3 occurs around a second axis of rotation 7 which is perpendicular to the first axis of rotation 6 is oriented. The support wheel 4 rotates about one to the second axis of rotation 7 parallel third axis of rotation 8th , The electric drive 5 is realized in particular in the manner of a stepper motor.

Um mittels der erfindungsgemäßen Extruderanordnung 1 einen nicht dargestellten Filamentdraht in eine Förderrichtung 20 zu fördern, erfolgt der Vorschub durch Rotation des Antriebsrads 3 im Gegenuhrzeigersinn. Das Antriebsrad 3 sowie das Stützrad 4 liegen mantelseitig an dem Filament an und fördern dies in Richtung der Düse 12. Das Antriebsrad 3 ist vorliegend nach Art eines Zahnrads ausgebildet. Die Zahnung ist insbesondere so vorgesehen, dass das Antriebsrad 3 mit der Schnecke 2 kämmt und die Drehung der Schnecke 2 um die erste Drehachse 6 in eine Rotation des Antriebsrads 3 um die zweite Drehachse 7 umgesetzt wird. Das Stützrad 4 ist vorliegend nach Art eines Reibrads verzahnungsfrei ausgeführt. Mantelseitig kann an dem Stützrad 4 eine Profilierung vorgesehen sein. Zum Fördern des Filaments können Zähne des Antriebsrads 3 in das Filament eingreifen beziehungsweise dieses elastisch beziehungsweise plastisch verformen. To by means of the extruder assembly according to the invention 1 a filament wire, not shown, in a conveying direction 20 to promote, the feed takes place by rotation of the drive wheel 3 in the counterclockwise direction. The drive wheel 3 as well as the support wheel 4 lie on the shell side of the filament and promote this in the direction of the nozzle 12 , The drive wheel 3 is in the present case designed in the manner of a gear. The toothing is in particular provided so that the drive wheel 3 with the snail 2 combs and the rotation of the snail 2 around the first axis of rotation 6 in a rotation of the drive wheel 3 around the second axis of rotation 7 is implemented. The support wheel 4 In the present case, it is designed without teeth in the manner of a friction wheel. Jacket side can on the support wheel 4 be provided a profiling. Teeth of the drive wheel can be used to convey the filament 3 engage in the filament or deform this elastically or plastically.

Die Düse 12 sieht stirnseitig eine Öffnung 13 vor. Durch die Öffnung 13 wird das Filament nach dem Aufschmelzen desselben durch den Heizblock 14 gepresst zur Formung des dreidimensionalen Objekts. Um eine unzulässige Übertragung von Wärme des Heizblocks 14 auf das Gehäuse 17 und die hierin vorgesehenen Funktionskomponenten der Extruderanordnung 1 zu verhindern, ist der Wärmeentkoppler 16 zwischen dem Gehäuse 17 und dem Heizblock 14 vorgesehen. Der Wärmeentkoppler 16 ist insbesondere aus PFE oder einem anderen geeigneten Fluorkunststoff hergestellt. Die Düse 12 wird bevorzugt aus Aluminium beziehungsweise Messing gefertigt. Der Heizblock 14 besteht vorzugsweise aus Messing. Das Halteblech 15 für den Wärmeentkoppler 16 ist beispielsweise aus einem rostfreien Stahl hergestellt. The nozzle 12 sees an opening at the front 13 in front. Through the opening 13 The filament is after the melting of the same through the heating block 14 pressed to form the three-dimensional object. To prevent improper transfer of heat from the heating block 14 on the case 17 and the functional components of the extruder assembly provided herein 1 to prevent is the heat decoupler 16 between the case 17 and the heating block 14 intended. The heat decoupler 16 is in particular made of PFE or another suitable fluoroplastic. The nozzle 12 is preferably made of aluminum or brass. The heating block 14 is preferably made of brass. The retaining plate 15 for the heat decoupler 16 is made of a stainless steel, for example.

Die Zuführung des Filaments zu dem Vorschubmodul erfolgt über eine an dem Gehäuse 17 vorgesehene Aussparung 29, welche an einer Oberseite des Gehäuses 17 benachbart zu dem elektrischen Antrieb 5 vorgesehen ist. Im Bereich der Aussparung 29 ist eine durch ein Blech realisierte Führung 18, an welcher eine Ausnehmung 32 für das Filament vorgesehen ist, montiert. Die Ausnehmung 32 für das Filament ist in der Geometrie auf eine Querabmessung des Filaments abgestimmt. An dem Gehäuse 17 ist weiter eine nach Art eines Langlochs ausgebildete Längsausnehmung 27 vorgesehen, welche in die Förderrichtung 20 orientiert ist. Die Position der Längsausnehmung 27 ist so gewählt, dass durch die Längsausnehmung 27 das in dem Vorschubmodul geführte Filament sichtbar ist. The feeding of the filament to the feed module via a on the housing 17 provided recess 29 , which on an upper side of the housing 17 adjacent to the electric drive 5 is provided. In the area of the recess 29 is a guided by a sheet metal guide 18 , on which a recess 32 is intended for the filament, mounted. The recess 32 for the filament is tuned in the geometry to a transverse dimension of the filament. On the case 17 is also a trained in the manner of a slot longitudinal recess 27 provided, which in the conveying direction 20 is oriented. The position of the longitudinal recess 27 is chosen so that through the longitudinal recess 27 the guided in the feed module filament is visible.

Über das Vorschubmodul und eine an dem Wärmeentkoppler 16 vorgesehene Durchgangsöffnung 30 wird das Filament der Düse 12 zugeführt. In der Düse 12 wird das Filament über den Heizblock 14 aufgeschmolzen und durch die Öffnung 13 gepresst. About the feed module and one on the heat decoupler 16 provided passage opening 30 becomes the filament of the nozzle 12 fed. In the nozzle 12 the filament is over the heating block 14 melted and through the opening 13 pressed.

Die 3 und 4 zeigen eine Detailansicht der Düse 12. Die Düse 12 weist zum einen eine in die Förderrichtung 20 erstreckte Ausnehmung 31 für das Filament auf. An der Düse 12 ist des Weiteren ein Innengewinde 22 vorgesehen, welches zum Ansetzen der Düse 12 an den Wärmeentkoppler 16 dient. Des Weiteren ist ein Außengewinde 23 vorgesehen, über das die Düse 12 mit einem korrespondierend gestalteten Gewinde 24 des Heizblocks 14 verschraubt ist. Die Öffnung 13 der Düse 12 ist nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung quadratisch ausgebildet. Eine Breite 33 der Öffnung 13 beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel 0,4 mm. In gleicher Weise beträgt eine senkrecht hierzu bestimmte Höhe 34 der Öffnung 13 0,4 mm. The 3 and 4 show a detailed view of the nozzle 12 , The nozzle 12 on the one hand, in the conveying direction 20 extended recess 31 for the filament up. At the nozzle 12 is furthermore an internal thread 22 provided, which for attaching the nozzle 12 to the heat decoupler 16 serves. Furthermore, an external thread 23 provided over which the nozzle 12 with a correspondingly shaped thread 24 of the heating block 14 is screwed. The opening 13 the nozzle 12 is square according to the present embodiment of the invention. A width 33 the opening 13 is 0.4 mm in the present embodiment. In the same way is a height determined perpendicular thereto 34 the opening 13 0.4 mm.

Der Wärmeentkoppler 16 weist gemäß 5 die bohrungsförmige Durchgangsöffnung 30 auf. Er sieht einen Hals 26 vor, mit dem der Wärmeentkoppler 16 in eine korrespondierend gestaltete Ausnehmung 28 des Gehäuses 17 eingesetzt und positioniert wird. Ferner ist an dem Wärmeentkoppler 16 ein Außengewinde 25 vorgesehen, welches mit dem Innengewinde 22 der Düse 12 verschraubt wird zur Verbindung der beiden Komponenten. The heat decoupler 16 according to 5 the hole-shaped through hole 30 on. He sees a neck 26 before, with the heat decoupler 16 in a correspondingly shaped recess 28 of the housing 17 used and positioned. Further, at the heat decoupler 16 an external thread 25 provided, which with the internal thread 22 the nozzle 12 is screwed to connect the two components.

Claims

Extruder arrangement ( 1 ) for a 3D printer comprising a feed module for a filament, an electric drive ( 5 ) for the feed unit, a heating module for melting the filament and a nozzle ( 12 ) for the filament, the Feed module a can be applied to the filament jockey wheel ( 4 ) and an electrically operated gear as a drive wheel ( 3 ), characterized in that the drive wheel ( 3 ) is realized as part of a worm gear stage, wherein by means of the electric drive ( 5 ) a worm associated with the worm gear stage ( 2 ) and the drive wheel ( 3 ) of the snail ( 2 ) and wherein one of the screw ( 2 ) associated first axis of rotation ( 6 ) perpendicular to a drive wheel ( 3 ) associated second axis of rotation ( 7 ) is oriented.

Extruder arrangement ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the drive wheel ( 3 ) directly and / or positively from the screw ( 2 ) is driven.

Extruder arrangement ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the support wheel ( 4 ) is formed in the manner of a friction wheel.

Extruder arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that a support wheel ( 4 ) associated third axis of rotation ( 8th ) perpendicular to the first axis of rotation ( 6 ) of the snail ( 2 ) and parallel to the second axis of rotation ( 7 ) is provided.

Extruder arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the support wheel ( 4 ) adjustable in relation to the drive wheel ( 3 ) is provided, wherein the support wheel ( 4 ) via an adjusting lever ( 9 ) is held pivotably and wherein an adjusting means is provided for setting a pivoting position of the adjusting lever ( 9 ).

Extruder arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that a screw ( 10 ) as adjusting means for the adjusting lever ( 9 ) is provided.

Extruder arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that for driving the filament teeth of the drive wheel ( 3 ) engages the filament.

Extruder arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first axis of rotation ( 6 ) of the snail ( 2 ) in a conveying direction ( 20 ) of the filament.

Extruder arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the nozzle ( 12 ) a rectangular opening ( 13 ) for the filament.

Extruder arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the opening ( 13 ) of the nozzle ( 12 ) is square.

Extruder arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the nozzle ( 12 ) a width ( 33 ) of 0.4 mm ± 0.2 mm and a height ( 34 ) of 0.4 mm ± 0.2 mm.