[發明專利]一種超聲塑化熔融沉積成型3D打印裝置

有效

• 申請號: 201710935050.2
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107498854B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 吳旺青;李銳;周嘯天;蔣炳炎
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/295;B33Y30/00
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 周曉艷;張文君

1.一種超聲塑化熔融沉積成型3D打印裝置，其特征在于，包括支架(1)、打印單元(2)、打印頭單元(3)以及物料熔融單元(4)；

所述支架包括上下設置的第一工作平臺(11)和第二工作平臺(12)，所述第一工作平臺設置有所述打印頭單元和物料熔融單元，所述第二工作平臺上設置有所述打印單元；

所述物料熔融單元包括超聲系統(41)、定量裝置(45)以及驅動系統(46)，所述定量裝置包括連接桿(451)、左板(452)和右板(453)；

所述連接桿一端設置在第二底座(44)的空腔(441)內，另一端伸出所述空腔并通過第一連接板(414)與所述超聲系統連接，使得所述定量裝置和所述超聲系統能夠同步移動；

所述左板設置在所述空腔內，且與所述連接桿設置在空腔內的一端固定；所述右板對應所述左板設置在所述空腔內且所述右板與所述左板之間設置有一定距離；所述右板套設在所述連接桿上且能沿所述連接桿移動，從而調節所述右板與所述左板之間的間距控制物料的量；

所述超聲系統用于熔融物料；所述驅動系統用于驅動所述超聲系統前后運動，從而使得超聲系統熔融所述定量裝置量取的物料；所述打印頭單元用于將熔融的物料傳遞到打印單元進行打印。

2.根據權利要求1所述的一種超聲塑化熔融沉積成型3D打印裝置，其特征在于，所述超聲系統包括依次連接的工具頭(411)、變幅桿(412)以及換能器(413)，所述工具頭的第一端伸入設置在第一底座(43)的水平通道(431)的第二端內，所述工具頭的第二端通過變幅桿(412)與所述換能器(413)連接；所述第一底座固定在第一工作平臺上，且設置于所述第二底座的下方；所述水平通道的尺寸與所述工具頭匹配，使得所述工具頭能在所述水平通道內前后移動；所述水平通道的第一端外側連接有連接通道，所述連接通道連通所述打印頭單元，使得通過超聲系統熔融的物料能通過所述連接通道進入所述打印頭單元。

3.根據權利要求2所述的一種超聲塑化熔融沉積成型3D打印裝置，其特征在于，所述連接通道采用彈簧針閥式噴嘴(47)，且所述彈簧針閥式噴嘴的開口朝向所述打印頭單元。

4.根據權利要求2所述的一種超聲塑化熔融沉積成型3D打印裝置，其特征在于，所述第二底座的上表面設置有料筒(42)，所述料筒的出口通向所述空腔內；所述空腔的下方設置有一個通道(432)，所述通道的兩端分別連接所述空腔和所述水平通道；所述通道(432)靠近所述水平通道(431)的第一端設置。

5.根據權利要求2所述的一種超聲塑化熔融沉積成型3D打印裝置，其特征在于，所述驅動系統采用滾珠絲杠傳動，所述驅動系統包括設置在第一工作平臺上的驅動導槽(461)以及沿驅動導槽運動的驅動滑臺(462)；所述換能器通過第三L形連接板(463)與所述驅動滑臺連接，所述第三L形連接板的豎板套設在所述換能器的駐點處，其橫板與所述驅動滑臺連接，使得驅動系統的驅動滑臺向前滑動的同時就可以帶動超聲系統前進。

6.根據權利要求2所述的一種超聲塑化熔融沉積成型3D打印裝置，其特征在于，所述打印頭單元包括增速機構和曲柄連桿機構，所述增速機構用于提供曲柄連桿機構運動的動力；

所述增速機構包括的電機(32)、聯軸器(33)、大齒輪(34)和小齒輪(35)，所述電機安裝在電機座(36)上；所述聯軸器的兩端分別與所述電機和所述大齒輪連接，所述大齒輪和所述小齒輪嚙合，所述電機帶動所述聯軸器轉動，進一步帶動所述大齒輪轉動，從而帶動小齒輪轉動；

所述曲柄連桿機構包括兩個偏心曲柄(37)、連桿(38)和活塞(39)，兩個所述偏心曲柄互相通過連接件連接并分別固定在打印頭底座(31)的內側壁上，其中一個所述偏心曲柄與所述小齒輪連接，所述小齒輪的轉動帶動兩個偏心曲柄轉動；所述連桿設置在兩個所述偏心曲柄之間的連接件上，所述連桿能隨所述偏心曲柄的旋轉而上下運動；所述活塞的頂端與所述連桿的下端連接，所述活塞的下端為錐尖狀，所述活塞能隨所述連桿在打印頭底座的孔道內上下移動，使得所述活塞能將活塞內部的熔融的物料擠出；所述活塞的側壁上還設置有一個短管(391)，所述短管連通所述連接通道與所述活塞。