[發明專利]三維打印機的擠出裝置及其冷卻機構與冷卻方法

有效

• 申請號: 201610555022.3
• 申請日: 2016-07-14
• 公開（公告）號: CN107627596B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 周根德;陳鼎鈞;張昱仁
• 申請（專利權）人: 東友科技股份有限公司
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/20;B33Y30/00
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 李昕巍;章侃銥

本發明公開一種三維打印機的擠出裝置及其冷卻機構與冷卻方法，三維打印機的擠出裝置包括殼體、噴嘴、棘輪、加壓惰輪以及冷卻機構，其中噴嘴是與殼體相連接，棘輪是設置于殼體內，加壓惰輪是鄰設于棘輪，且棘輪與加壓惰輪共同夾持熱熔性材料，并導引熱熔性材料經由噴嘴擠出。冷卻機構是包括氣泵及導流管，其中導流管是部分地設置于殼體內且與氣泵相連接，以導引氣泵抽取的空氣經由導流管流至殼體內，進而降低殼體內環境溫度。因此，通過設置導流式冷卻機構，以達到有效提升冷卻效果及打印質量的技術效果。

技術領域

本發明涉及一種三維打印機的擠出裝置，特別涉及一種三維打印機的擠出裝置及其冷卻機構與冷卻方法。

背景技術

近年來，隨著3D打印(3D printing)，又稱積層制造(Additive Manufacturing，AM)的普及化，其中熔融沉積式(Fused Deposition Modeling，FDM)積層制造廣泛應用于眾多機臺之中，此種類型的積層制造主要原理為以三軸工具機配合擠出噴頭來擠出塑料或其他材料成形，擠出噴頭大都使用棘輪夾持材料線材，利用摩擦力帶動線狀熱熔性材料往噴嘴推進，并在噴嘴端加熱至一定溫度，可使線狀熱熔性材料熔化成熔融狀態，經由細小噴嘴噴出細線，將細線填滿工件切層區域，如此層層堆棧成形。

熔融沉積式(FDM)積層制造所使用的材料大多為線狀熱熔性材料，熱熔性材料本身存在一定的收縮比例，進一步影響打印的成形尺寸及質量。因此，為提升打印質量，須保持成形空間的溫度略低于熱熔性材料的熱變形溫度。

然而，由于熔融沉積式(FDM)積層制造的擠出噴頭是在噴嘴端加熱至一定溫度，使線狀熱熔性材料熔化成熔融狀態。若成形空間的溫度略低于熱熔性材料的熱變形溫度，則鄰近棘輪的溫度已接近材料的熱變形溫度，此時線狀熱熔性材料容易產生軟化現象，使得材料強度降低，且棘輪與熱熔性材料間的摩擦力亦因此改變，造成材料無法順利擠出，進而降低打印質量。

于現有技術中，是直接于棘輪附近增加風扇，以氣流進行降溫，然由于鄰近棘輪的溫度已接近材料的熱變形溫度，使用內部空氣進行對流的冷卻效果實有限。此外，風扇轉動時容易造成擠出噴頭震動，使得打印過程不穩定而影響打印質量。

是以，如何發展一種有別于往的三維打印機的擠出裝置及其冷卻機構與冷卻方法，以改善現有技術中的問題與缺點，解決熱熔性材料的降溫問題，且提升冷卻效果及打印質量，實為目前技術領域中的重點課題。

發明內容

本發明的主要目的為提供一種三維打印機的擠出裝置及其冷卻機構與冷卻方法，以解決并改善前述現有技術的問題與缺點。

本發明的另一目的為提供一種三維打印機的擠出裝置及其冷卻機構，通過設置導流式冷卻機構，對熱熔性材料進行降溫，以維持熱熔性材料的強度，進而提升打印質量。

本發明的另一目的為提供三維打印機的擠出裝置及其冷卻機構，通過導流管導引氣泵抽取的空氣流至擠出裝置，使環境溫度降低且打印過程較為穩定，以達到有效提升冷卻效果及打印質量的技術效果。此外，由于導流管為撓性，當擠出裝置移動時，撓性導流管可配合其位置自動彎曲，不會影響氣流流動。

本發明的另一目的為提供一種冷卻方法，通過持續檢測環境溫度是否接近熱熔性材料的熱變形溫度，以控制冷卻機構進行冷卻動作，進而確保熱熔性材料維持一定強度，使得打印質量提升。

為達到上述目的，本發明的一較佳實施方式為提供一種三維打印機的擠出裝置，包括：一殼體；一噴嘴，是與該殼體相連接；一棘輪，設置于該殼體內；一加壓惰輪，鄰設于該棘輪，其中該棘輪與該加壓惰輪共同夾持一熱熔性材料，并導引該熱熔性材料經由該噴嘴擠出；一冷卻機構，包括一氣泵及一導流管，其中該導流管是部分地設置于該殼體內且與該氣泵相連接，以導引該氣泵抽取的空氣經由該導流管流至該殼體內，進而降低殼體內環境溫度。