[實用新型]一種熱塑性顆粒材料的熔融擠出裝置

有效

• 申請號: 201520845223.8
• 申請日: 2015-10-27
• 公開（公告）號: CN205097556U
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 姚山;趙樞明;張雪;姚平坤;楊通
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00;B29C47/00;B33Y30/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 潘迅;梅洪玉

技術領域

本實用新型屬于熔融堆積3D打印(簡稱FDM)領域，涉及一種熱塑性顆粒材料的熔融擠出裝置及其3D打印方法，適用于熱塑性顆粒材料的熔融擠出堆積成形。

背景技術

3D打印技術以增材制造為原理，通過計算機CAD模型驅動，無需專用的工裝，利用3D打印機能夠快速高效的制得產品。

熔融堆積3D打印(簡稱FDM)技術是目前典型的一種3D打印技術，該技術因設備造價及材料成本較低而得到廣泛應用。然而該技術仍然存在如下缺陷：(1)一般使用塑料絲材，與市面上普遍存在的顆粒材料相比成本較高；(2)靠驅動輪擠絲的方式來熔融塑料材料，限制了打印速度；(3)打印頭的加熱溫度有限，許多高溫塑料材料不能打印。

實用新型內容

為克服現有技術的不足，本實用新型提出一種基于熱塑性顆粒材料的熔融擠出裝置，同時提出了基于該熔融擠出裝置的3D打印方法。

本實用新型通過以下技術方案實現：

一種基于熱塑性顆粒材料的熔融擠出裝置包括螺桿擠出機構、加熱機構、進料機構、減速傳動機構和散熱機構。

所述螺桿擠出機構包括螺桿、機筒和機筒下部的擠出打印頭；機筒豎直放置，螺桿位于機筒內部，螺桿螺旋送料部分從上到下依次為加料段、壓縮段、均化段；機筒上部的側面開有導料口，頂部有機筒法蘭端；擠出打印頭與機筒底部的開口連接，擠出打印頭的出口直徑為0.05～5mm。

所述加熱機構包括一個或多個加熱套筒和溫控儀表；加熱套筒內部安裝熱電偶，熱電偶與溫控儀表相連，加熱套筒以串聯的方式安裝在機筒下端并與機筒緊密貼合，為螺桿壓縮段和均化段加熱，控溫范圍為50～500℃。

所述進料機構頂部為開口結構，底部與機筒上部側面的導料口相連，進料機構的中心線與螺桿中心線的角度α不超過90°，熱塑性顆粒材料通過自重由進料機構落入機筒內。

所述減速傳動機構包括驅動電機、行星減速機、安裝機座及軸承；驅動電機為伺服電機或步進電機，驅動電機與行星減速機的輸入端相連，行星減速機的輸出端與螺桿頂部相連；軸承為2個，分別安裝在安裝機座中部和下部，軸承內孔套在螺桿的螺旋送料的上部，軸承外端套在安裝機座內部；安裝機座的上部法蘭端與行星減速機相連，下部法蘭端與機筒上部法蘭端相連，安裝機座兩個軸承安裝面之間的表面上布有多排散熱孔。

所述散熱機構包括散熱片和風扇；散熱片在安裝機座內部，串接在螺桿中部的兩個軸承之間，隨螺桿一起旋轉，風扇固定在安裝機座外部，正對散熱片。

所述熔融擠出裝置可隨3D打印設備的X、Y、Z軸運動，也可固定不動。

基于上述熱塑性顆粒材料的熔融擠出裝置的3D打印方法，包括以下步驟：

1)在計算機上繪制零件三維CAD模型，使用切片軟件對CAD模型進行切片，生成模型切片信息，切片信息轉化為3D打印設備的X、Y、Z軸的運行指令和所述熔融擠出裝置的運行指令；

2)3D打印設備運行前，將熱塑性顆粒材料加入進料機構中，加熱機構對其加熱并使溫度保持穩定，散熱機構中的風扇運行進行散熱，減速傳動機構中的驅動電機旋轉帶動螺桿旋轉，將熔融狀態的材料從所述的擠出打印頭擠出，待擠出狀態穩定，材料的擠出速度恒定之后，各軸按照運行指令工作，從而完成打印。

本實用新型裝置結構緊湊重量輕，材料適用范圍廣，能夠降低打印成本，提高打印效率，可以進行大尺寸零件的打印制造。

附圖說明

圖1為熔融擠出裝置的機構圖。

圖2為螺桿的機構圖。

圖3為進料機構的中心線與螺桿中心線的角度α。

圖中：1螺桿，2機筒，3擠出打印頭，4加熱套筒，5溫控儀表，6進料機構，7驅動電機，8行星減速機，9安裝機座，10軸承，11散熱片，12風扇，101加料段，102壓縮段，103均化段，201導料口，202機筒法蘭端，901散熱孔。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進行說明。

如圖1-圖3所示的基于熱塑性顆粒材料的熔融擠出裝置包括螺桿擠出機構、加熱機構、進料機構6、減速傳動機構和散熱機構。

螺桿擠出機構包括螺桿1、機筒2和機筒下部的擠出打印頭3；機筒2豎直放置，螺桿1位于機筒2內部，螺桿螺旋送料部分從上到下依次為加料段101、壓縮段102、均化段103；機筒2上部的側面開有導料口201，頂部有機筒法蘭端；擠出打印頭3與機筒2底部的開口連接，擠出打印頭3的出口直徑為0.05～5mm。