[發(fā)明專利]單噴頭熔融擠壓式三維打印機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110454137.0
• 申請(qǐng)日: 2011-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN103182781A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王運(yùn)贛;王宣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海富奇凡機(jī)電科技有限公司
• 主分類號(hào): B29C69/02
• 分類號(hào): B29C69/02;B29C47/12;B29C47/34;B29C47/08;B29C53/56;B29C47/92
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 施浩

1.一種單噴頭熔融擠壓式三維打印機(jī)，包括噴頭、供料裝置、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、活動(dòng)橫梁、工作臺(tái)、機(jī)身、計(jì)算機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中：

所述噴頭用于加熱和擠出成形用絲材，包括螺桿；

所述供料裝置用于儲(chǔ)存與送進(jìn)絲材，包括滾輪副；

所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)所述螺桿與所述滾輪副；

所述活動(dòng)橫梁與所述機(jī)身相連，用于承載所述噴頭與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使所述噴頭相對(duì)所述活動(dòng)橫梁作左右水平運(yùn)動(dòng)，又相對(duì)所述機(jī)身作上下運(yùn)動(dòng)，以便調(diào)節(jié)所述噴頭相對(duì)于所述工作臺(tái)的距離，并在成形工件的一層截面后，帶動(dòng)所述噴頭上升一個(gè)層高，再成形工件的下一層截面；

所述工作臺(tái)位于所述噴頭的下方，與所述機(jī)身相連，用于承載成形工件，并相對(duì)所述機(jī)身作前后的水平運(yùn)動(dòng)；

所述機(jī)身承載整個(gè)三維打印機(jī)；

所述計(jì)算機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于整機(jī)的自動(dòng)控制與驅(qū)動(dòng)；

所述三維打印機(jī)通過自由成形工藝優(yōu)化使單個(gè)噴頭分別成形工件和支撐結(jié)構(gòu)，成形完成后工件易于與支撐結(jié)構(gòu)分離。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單噴頭熔融擠壓式三維打印機(jī)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)和超越離合器，其中：

所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用所述齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)所述螺桿和所述滾輪副；

所述超越離合器用于防止所述步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)而導(dǎo)致絲材從所述噴頭中退出。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單噴頭熔融擠壓式三維打印機(jī)，其特征在于，所述噴頭還包括料筒、噴嘴、電加熱棒和熱電偶，其中：

所述螺桿的上端與所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸相連，用于擠出絲材；

所述料筒位于所述螺桿的外部，用于儲(chǔ)存絲材；

所述噴嘴與所述料筒的下端相連，用作絲材的擠出口；

所述電加熱棒分別位于所述料筒和所述噴嘴中，分別用于加熱所述料筒中的絲材和所述噴嘴；

所述熱電偶分別位于所述料筒和所述噴嘴中，用于控制加熱溫度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單噴頭熔融擠壓式三維打印機(jī)，其特征在于，所述供料裝置還包括料盤、進(jìn)料口，其中所述料盤置于所述噴頭的右側(cè)，用于纏繞絲材，所述滾輪副夾持從所述料盤抽出的絲材并迫使其進(jìn)入所述噴頭，所述進(jìn)料口與所述料筒的上部相連，用作絲材的入口。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單噴頭熔融擠壓式三維打印機(jī)，其特征在于，所述工作臺(tái)包括伺服電機(jī)、滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌，其中：

所述伺服電機(jī)根據(jù)工件截面圖形驅(qū)動(dòng)所述噴頭前后水平運(yùn)動(dòng)，改變擠出絲材的沉積位置；

所述滾珠絲杠將所述伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)；

所述直線導(dǎo)軌用于所述工作臺(tái)前后水平運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單噴頭熔融擠壓式三維打印機(jī)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在成形過程中，使所述噴頭根據(jù)工藝優(yōu)化的需要自動(dòng)調(diào)整高度、運(yùn)動(dòng)軌跡和擠料速度。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單噴頭熔融擠壓式三維打印機(jī)，其特征在于，在工件的成形必須有支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，自動(dòng)調(diào)整所述噴頭相對(duì)所述工作臺(tái)的高度，使與工件接觸處的支撐結(jié)構(gòu)的層高為工件層高的1.5倍，形成錯(cuò)層成形，有利于成形完成之后工件與支撐結(jié)構(gòu)的分離。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單噴頭熔融擠壓式三維打印機(jī)，其特征在于，成形支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，在與工件輪廓可能交匯處，所述噴頭自動(dòng)調(diào)整運(yùn)動(dòng)軌跡，相對(duì)工件輪廓向外偏置一定的距離，構(gòu)成支撐補(bǔ)償值，有利于成形完成之后工件與支撐結(jié)構(gòu)的分離。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單噴頭熔融擠壓式三維打印機(jī)，其特征在于，填充工件截面和支撐結(jié)構(gòu)截面時(shí)，所述噴頭會(huì)自動(dòng)調(diào)整運(yùn)動(dòng)軌跡，在工件截面的周邊采取環(huán)形掃描填充，在工件截面的內(nèi)部采取交叉傾斜平行線掃描填充，在支撐結(jié)構(gòu)截面采取恒定平行線掃描填充。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單噴頭熔融擠壓式三維打印機(jī)，其特征在于，成形支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，所述噴頭自動(dòng)調(diào)整擠料速度，使成形支撐結(jié)構(gòu)的擠料速度低于成形工件的擠料速度。