[實用新型]一種3D打印頭的熔融加壓裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721068898.1
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN207172753U
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉露楊;王琛;張浩浩
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/295;B29C64/336;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心61204
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于三維成型的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種3D打印頭的熔融加壓裝置，是基于航空發(fā)動機(jī)封嚴(yán)裝置原理的熔融式3D打印頭的熔融加壓裝置，適用于機(jī)械臂。

背景技術(shù)

1.FDM三維成型技術(shù)：熔融擠出成型(FDM)是一種應(yīng)用廣泛的三維成型技術(shù)，其工作原理是將材料加熱融化后，通過擠料機(jī)構(gòu)從打印頭中擠出并迅速冷卻凝固成型，這種技術(shù)在應(yīng)用早期只局限于單一色彩的材料成型，所以打印物件的顏色種類單調(diào)，顏色的選擇受到材料顏色的限制。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，后來人們開發(fā)出利用三原色混合原理工作的熔融擠出式彩色3D打印頭，通過紅、綠、藍(lán)三種顏色的分配來調(diào)和出多種顏色的熔融材料并將其擠出成型。目前可檢索的專利或文獻(xiàn)中，對于三原色分配產(chǎn)生多種顏色的原理或結(jié)構(gòu)具有較多的描述，但是目前市場上并無三原色混合配色質(zhì)量較高的彩色3D打印機(jī)，這其中的原因之一是因為采用三原色配色原理應(yīng)用到熔融擠出式3D打印中時，由于熔融3D打印材料的粘稠性較高，并不能像水粉顏料一樣得到效果較高的次生色，所以打印出的物件顏色多為隨機(jī)不可控的多彩色，而并不能精確控制打印出的物件色彩。

2.3D打印噴頭：最近，美國哈佛大學(xué)科學(xué)家設(shè)計了一種新型多材料打印頭，能混合并打印濃縮的、有粘彈性的“墨水”材料，在打印過程中能同時控制成分和幾何形狀。打印頭通過一種主動混合、快速切換的噴嘴，在運行中改變材料成分。

這項研究由哈佛大學(xué)波爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院仿生工程教授詹妮弗·劉易斯負(fù)責(zé)。據(jù)研究人員介紹，打印多種材料的基礎(chǔ)是混合復(fù)雜液體，以往大部分方法是被動的，即讓兩股液體擴(kuò)散混合，對高粘度液體，尤其在容積小、時間短的情況下很難奏效。于是他們設(shè)計了一種主動混合多材料打印頭，微噴嘴內(nèi)有一種旋轉(zhuǎn)推進(jìn)器，能有效混合多種復(fù)雜液體。但由于噴嘴內(nèi)部空間有限，這種噴頭結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制作成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種3D打印頭的熔融加壓裝置，解決現(xiàn)有熔融式彩色3D打印頭打印出的物件色彩不純正、打印頭較為昂貴的問題。

技術(shù)方案

一種3D打印頭的熔融加壓裝置，其特征在于包括熔融室導(dǎo)料管1；熔融室2；電磁線圈3、熔融室外殼4、連接管5、連桿6、活塞7、活塞泵泵體8、連接管活動閥門9和活塞泵活動閥門10；活塞泵泵體8與熔融室2之間采用連接管5連通，連接管5與活塞泵泵體8的出口設(shè)有連接管活動閥門9，活塞泵泵體8的出口設(shè)有活塞泵活動閥門10；熔融室2的上端設(shè)有熔融室導(dǎo)料管1，外部依次設(shè)有電磁線圈3和熔融室外殼4；活塞泵泵體8的上端設(shè)有活塞7，活塞7上設(shè)有驅(qū)動活塞運動的連桿6。

所述熔融室2采用金屬材料鋁。

有益效果

本發(fā)明提出的一種3D打印頭的熔融加壓裝置，是一種低成本、基于流體力學(xué)方法和航空發(fā)動機(jī)工程實踐的3D打印頭，能夠?qū)π枰廴诘牟牧线M(jìn)行充分混合，并創(chuàng)新的添入適用于高粘性流體的加壓裝置-小型活塞泵，對處于熔融狀態(tài)的高粘度流體進(jìn)行加壓，為進(jìn)入下一步利用流體局部損失原理的混料器發(fā)揮更好效果加以鋪墊。

本發(fā)明通過電磁線圈對型材進(jìn)行連續(xù)加熱，用對應(yīng)的的控制電路進(jìn)行精確的溫度控制，使材料達(dá)到較優(yōu)的熔融溫度，并創(chuàng)新的添入適用于高粘性流體的加壓裝置-小型活塞泵，對處于熔融狀態(tài)的高粘度流體進(jìn)行加壓，為進(jìn)入下一步利用流體局部損失原理的混料器發(fā)揮更好效果加以鋪墊。混料器利用高粘性流體的局部損失作用使得材料發(fā)生劇烈摻混，有效提高材料的均一程度和顏色的純正。

并且，本發(fā)明的制作方式簡單，成本較低，有效降低了打印成本，尤其適用于創(chuàng)客的創(chuàng)新實踐和小型化的產(chǎn)品預(yù)研。

附圖說明

圖1：熔融加壓裝置示意圖

圖2：熔融加壓裝置后視圖

1-熔融室導(dǎo)料管，2-熔融室，3-電磁線圈，4-熔融室外殼，5-連接管，6-連桿，7-活塞，8-活塞泵泵體，9-連接管活動閥門，10-活塞泵活動閥門，11-活塞泵出口。

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

如圖1所示，這種3D打印噴頭的加壓部分主要由熔融模塊和加壓模塊兩部分組成。包括熔融室、包裹在熔融室外邊的電磁線圈、熔融室外殼、連接熔融室與活塞泵的導(dǎo)流管、活塞泵泵體、活塞、連桿以及活動閥門等部件。在熔融室的入口設(shè)置有三個導(dǎo)料管，分別用于導(dǎo)入紅、綠、藍(lán)三原色的3D打印型材。熔融室外殼由保溫材料構(gòu)成，用于減少熱量的耗散。活塞泵連桿的末端與電機(jī)相連，為整個加壓裝置提供動力。