[發(fā)明專利]一種基于粒料螺桿擠出機的大型3D打印裝置及其工作方法

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• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113370522A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王肇貴;劉熙睿;殷秀增
• 申請（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/209;B29C64/245;B29C64/295;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 徐華燊;李洪福

1.一種基于粒料螺桿擠出機的大型3D打印裝置，其特征在于，包括：機架z軸滑軌(2)、粒料螺桿擠出機以及與機架z軸滑軌(2)底部相連的打印平臺移動裝置(3)，粒料螺桿擠出機位于打印平臺移動裝置(3)的上方，并通過擠出機保持架(1)固定在機架z軸滑軌(2)上，沿z軸方向進行上下移動；

粒料螺桿擠出機包括擠出裝置以及與擠出裝置相連的材料輸送裝置(6)和紅外加熱裝置，材料輸送裝置(6)用于將粒料輸送至擠出裝置內(nèi)，擠出裝置將材料從其下方設(shè)置的噴嘴(9)中擠出至打印平臺移動裝置(3)上進行打印，紅外加熱裝置用于對靠近噴嘴(9)處的已沉積材料進行加熱，使噴嘴(9)處擠出的熔融材料與已沉積材料間的溫度梯度減小；

利用打印平臺移動裝置(3)上設(shè)置的打印平臺(15)在x-y平面內(nèi)運動，實現(xiàn)材料沉積過程中噴嘴(9)與打印平臺(15)的相對運動，結(jié)合粒料螺桿擠出機在z軸方向的移動，實現(xiàn)三維空間上的打印工作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粒料螺桿擠出機的大型3D打印裝置，其特征在于，所述擠出裝置包括固定在擠出機外殼(7)頂部的螺桿電機(4)、與螺桿電機(4)相連的螺桿(8)、擠出機外殼(7)和安裝在擠出機外殼(7)底部的噴嘴(9)，擠出機外殼(7)與擠出機保持架(1)固定連接，內(nèi)部具有容納腔體，容納腔體用于存儲材料輸送裝置(6)輸送的粒料；螺桿(8)置于容納腔體內(nèi)部，由螺桿電機(4)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，對容納腔體內(nèi)的粒料進行向下螺旋擠壓輸送，并經(jīng)噴嘴(9)處擠出。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粒料螺桿擠出機的大型3D打印裝置，其特征在于，所述材料輸送裝置(6)由漏斗和與漏斗相連的送料管組成，送料管與擠出裝置的擠出機外殼(7)固定連接，粒料經(jīng)漏斗和送料管被輸送至擠出機外殼(7)內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粒料螺桿擠出機的大型3D打印裝置，其特征在于，所述紅外加熱裝置包括齒輪傳動機構(gòu)和紅外加熱燈(13)，齒輪傳動機構(gòu)由固定在擠出機保持架(1)上的伺服電機(5)、與伺服電機(5)相連的主動齒輪(10)、從動齒輪(12)和軸承(11)組成，主動齒輪(10)和從動齒輪(12)嚙合連接，從動齒輪(12)通過軸承(11)固定在擠出裝置的擠出機外殼(7)上，紅外加熱燈(13)固定在從動齒輪(12)上；伺服電機(5)根據(jù)電腦傳輸?shù)拇蛴〈a驅(qū)動主動齒輪(10)轉(zhuǎn)動，將轉(zhuǎn)動角度傳遞給從動齒輪(12)，利用兩個齒輪的嚙合傳動驅(qū)動紅外加熱燈(13)在圓周方向上運動，將紅外加熱燈(13)移動到打印路徑前端。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于粒料螺桿擠出機的大型3D打印裝置，其特征在于，所述紅外加熱燈(13)由燈管、具有反射光線功能的燈罩和連接桿組成，燈管安裝在燈罩內(nèi)，燈罩通過連接桿固定在從動齒輪(12)上，燈管起到加熱作用，燈罩起到聚攏光線的作用。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的基于粒料螺桿擠出機的大型3D打印裝置，其特征在于，在打印工作時，噴頭擠出的材料為細長條絲狀，每一根絲的打印路徑都不相同，利用紅外加熱燈(13)在下一層材料覆蓋之前對前一層已經(jīng)打印成型的材料進行加熱；

紅外加熱燈(13)的移動軌跡與本層打印材料的軌跡相同，轉(zhuǎn)過的角度相同；打印路徑前端是指材料先擠出，打印成型，紅外加熱燈(13)加熱在擠出方向的前端，加熱擠出方向上的前一層材料。