[發(fā)明專利]一種超聲塑化熔融沉積成型3D打印裝置

有效

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• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107498854B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)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

本發(fā)明提供了一種超聲塑化熔融沉積成型3D打印裝置，包括支架、打印單元、用于將熔融的物料傳遞到打印單元進行打印的打印頭單元以及物料熔融單元；支架包括設置有打印頭單元和物料熔融單元的第一工作平臺和設置有打印單元的第二工作平臺；物料熔融單元包括用于熔融物料的超聲系統(tǒng)、定量裝置以及用于驅(qū)動超聲系統(tǒng)運動的驅(qū)動系統(tǒng)，定量裝置包括連接桿、左板和右板；連接桿一端設置在第二底座的空腔內(nèi)，另一端伸出空腔并通過第一連接板與超聲系統(tǒng)連接；左板設置在空腔內(nèi)，且與連接桿設置在空腔內(nèi)的一端固定；右板對應左板設置在空腔內(nèi)且右板與左板之間設置一定距離，右板套設在連接桿上且能沿連接桿移動。本發(fā)明采用超聲方式進行熔融，熔融速度更快。

技術領域

本發(fā)明涉及3D打印技術領域，特別的，涉及一種超聲塑化熔融沉積成型3D打印裝置。

背景技術

近年來3D打印技術越來越多的用于制造零部件，其逐層制造的技術特性相比傳統(tǒng)的制造技術能更快、更個性化地制造零部件。這種技術在武器裝備、汽車、醫(yī)學、建筑領域均有廣泛的應用，但是由于機器尺寸、材料、成本等的限制，3D打印技術仍處于開發(fā)的階段。

目前3D打印的原材料形式主要有絲狀、粉末狀、顆粒狀三種形式，相應的3D打印設備由于材料的形式不同其加工原理略有區(qū)別，其中顆粒狀物料是新型的物料形式，其價格更為便宜、容易制得且材料性能優(yōu)異。

使用絲狀物料的3D打印機工作原理是熔融沉積技術，這種設備的結(jié)構(gòu)較為簡單但成型精度較低，成型速度相對較慢；使用粉末狀物料的3D打印機工作原理是粉末固化燒結(jié)技術，這種設備可制造復雜構(gòu)件或模具，但樣件表面粗糙，呈現(xiàn)顆粒狀；使用顆粒狀物料的3D打印機工作原理也是熔融沉積技術，只是使用了螺桿與加熱線圈的組合結(jié)構(gòu)，具體為在進料口處設置加熱線圈熔融物料，然后使用螺桿旋轉(zhuǎn)對物料進行剪切及擠壓至噴嘴處，其結(jié)構(gòu)但對復雜一些，加工精度相對較高，但螺桿結(jié)構(gòu)有兩大缺點：一、螺桿直徑較大：在一根軸上加工出螺紋便可得到螺桿，因此其直徑不能做的太小，否則會在齒根處發(fā)生斷裂；二、物料易變質(zhì)：由于加熱線圈熔融物料需要一定的時間，因此物料會較長時間的停留在料筒內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的3D打印裝置，以達到能給快速及定量打印的目的。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種超聲塑化熔融沉積成型裝置，包括支架、打印單元、打印頭單元以及物料熔融單元；

所述支架包括上下設置的第一工作平臺和第二工作平臺，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(tǒng)、定量裝置以及驅(qū)動系統(tǒng)，所述定量裝置包括連接桿、左板和右板；

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

所述左板設置在所述空腔內(nèi)，且與所述連接桿設置在空腔內(nèi)的一端固定；所述右板對應所述左板設置在所述空腔內(nèi)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(diào)節(jié)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(tǒng)用于熔融物料，所述驅(qū)動系統(tǒng)用于驅(qū)動所述超聲系統(tǒng)前后運動，從而使得超聲系統(tǒng)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。

特別地，所述超聲系統(tǒng)包括依次連接的工具頭、變幅桿以及換能器，所述工具頭的第一端伸入設置在第一底座的水平通道的第二端內(nèi)，所述工具頭的第二端通過變幅桿與所述換能器連接；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(nèi)前后移動；所述水平通道的第一端外側(cè)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(tǒng)熔融的物料能通過所述連接通道進入所述打印頭單元。