[實用新型]一種雙層共擠發泡材料的3D打印裝置

有效

• 申請號: 201721007107.4
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN207140349U
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 溫時寶;李思聰;徐國棟;伍思林;祝文靜
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/20;B29C64/307;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司37241
• 代理人: 郝團代

技術領域

本實用新型涉及3D打印，主要涉及塑料發泡材料的3D打印裝置，特別涉及到一種雙層共擠發泡材料的3D打印裝置。

背景技術

塑料泡沫是易碎物品內填充的主要材料，主要有EPS(發泡聚苯乙烯)和EPE(發泡聚乙烯)。EPS通常采用兩步法成型，即先制備EPS顆粒進行預發，再將預發的顆粒抽入成型模具中加熱成型，從而形成包裝襯墊；EPE由低密度聚乙烯(LDPE)配合輔助材料滑石粉、單甘脂和液化丁烷氣擠出發泡形成，通常首先得到擠出發泡10mm左右厚度的片材，再進行多層復合、模切和粘合，最后形成包裝襯墊，期間需要制作模切板對板材進行模切。這兩種材料都是傳統的成型工藝，各有優缺點，但都難于在無模具或模切板的條件下直接制成緩沖包裝結構。

3D打印(3DP，Three Dimensional Printing)是目前最為流行快速成型技術，它以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體。在3D打印工藝中，FDM(熔融沉積成型)是最為普遍、價格最低的一種三維打印成型工藝，將預制的連續絲狀材料在噴頭內加熱熔化，同時噴頭按設定軌跡進行運動，熔融擠出后的材料與周圍的材料粘結固化，即形成3D打印模型。常用的FDM打印材料有ABS和PLA，這些打印材料本身都為實心結構，還未發現直接采用泡沫多孔材料進行3D打印的報道。

實用新型專利(CN205416379U，201620132256.2一種可升降的3D打印泡沫填充裝置，2016.08.03)設計了一種可升降的3D打印泡沫填充裝置，該裝置可同時填充固體小球和液體泡沫材料，其中固體小球直接與包裝箱接觸，避免打印液體泡沫與包裝箱粘接，其他部位直接用液體泡沫填充成型并將固體小球固定，成型后再用銑削刀具進行切割成型，最終形成所需要的包裝內填充結構。該專利名為3D打印，實際在打印過程中需要通過包裝箱對打印邊界進行限位，完成后還需要再次經過機加工才能形成包裝內填充結構，非真正的3D打印。

發明專利(CN103692653B，201310719206.5，熔體微分三維打印機2015.08.26)發明了一種直接將塑料顆粒料進行熔融打印的裝置，通過組合微注塑機塑化裝置以及針閥式熱流道裝置實現定量式、間歇式的熔體微滴噴射精確堆積。該裝置避免了FDM打印工藝需要提前預制絲狀材料的步驟，可直接在微注塑機塑化裝置中進行打印材料的配方調整，提高了打印材料配方改進可靠性驗證的效率，同時減少了打印材料的加熱熔融制絲過程，避免了制絲加熱熔融導致的物料老化和降解。但該裝置無法實現對塑料泡沫材料的3D打印。

綜上現有的3D打印技術無法直接進行塑料泡沫材料的應用快速成型，在泡沫材料模型制作時還需要采用雕刻、粘貼等工藝才能完成，限制了包裝模型的快速驗證。

發明內容

本實用新型針對現有的3D打印技術無法直接進行塑料泡沫材料的應用快速成型問題，設計了一種雙層共擠發泡材料的3D打印裝置，實現材料的發泡擠出和3D打印成型一次完成。 裝置采用雙層共擠發泡材料3D打印方法，主體材料擠出發泡、熔點較高，表面材料不發泡熔點較低；擠出的絲狀發泡材料按照擠出頭的高度和打印平臺的移動順序進行排列，排列過程中擠出裝置頭部的紅外加熱裝置定向對擠出的絲狀物料及其接觸部位已打印結構進行加熱熔接，加熱裝置的加熱溫度低于主體材料的熔點，但稍高于表面材料的熔點，保證定向照射處接觸的絲狀發泡材料通過表面材料互相熔接。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種雙層共擠發泡材料的3D打印裝置，主要包括機架(1)、擠出裝置(2)、工作臺裝置(3)和顯示控制屏(17)，在機架的頂部安裝有料筒A(10)、發泡劑加入裝置(11)、抗縮劑加入裝置(12)和料筒B(13)；擠出裝置(2)豎向安裝，通過其上的升降導桿(53)與機架(1)橫梁上的升降臂(20)、螺桿(16)、電機A(15)和懸臂(21)固定，升降臂(20)與螺桿(16)連接處為螺紋配合；料筒A(10)通過管C(19)與擠出裝置(2)上的進口B(57)連接，料筒B(13)通過管D(22)與擠出裝置(2)上的主進料口(54)連接，發泡劑加入裝置(11)通過管B(18)與擠出裝置(2)上的進氣口(56)連接，抗縮劑加入裝置(12)通過管A(14)與擠出裝置(2)上的進口A(55)連接；打印時擠出裝置(2)Z向運動，工作臺裝置(3)實現打印臺面的X和Y向運動。