[發(fā)明專利]一種鏡像3D打印擠出裝置及其工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110622716.5
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113370523B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王肇貴;殷秀增;劉熙睿
• 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;B29C64/182;B29C64/20;B29C64/209;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

本發(fā)明提供一種鏡像3D打印擠出裝置及其工作方法，用于單一材料打印或雙材料打印，裝置包括兩個擠出機構(gòu)，對稱分布于橫梁兩側(cè)，每個擠出機構(gòu)配置一個打印基板。調(diào)整位置時，兩個噴頭與其對應(yīng)打印基板的位置同時調(diào)平，實現(xiàn)鏡像3D打印。當(dāng)啟動雙材料打印時，兩噴頭分別裝填兩種目標(biāo)耗材，同時開始相同打印任務(wù)，保證材料進絲和沉積過程同步進行。當(dāng)目標(biāo)件需要切換材料時，通過將橫梁旋轉(zhuǎn)180°以實現(xiàn)兩噴頭的快速切換。本發(fā)明較傳統(tǒng)雙噴頭3D打印設(shè)備，減少了副噴頭出絲前需進行附加打印動作以排除噴頭內(nèi)部長時間待機時熱降解耗材，可顯著提高噴頭切換效率，進而有效減小材料交替過程中相鄰沉積材料間的溫度梯度，最終實現(xiàn)打印結(jié)構(gòu)層間結(jié)合強度的提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，尤其涉及一種鏡像3D打印擠出裝置及其工作方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前雙噴頭雙材料打印需求主要通過雙噴頭共擠出機型3D打印設(shè)備實現(xiàn)。該類設(shè)備將兩個材料擠出噴頭及其送絲機構(gòu)集成在一臺擠出機上，以實現(xiàn)雙噴頭協(xié)同調(diào)平的目的，通過初調(diào)平可保障兩枚噴頭與材料基板相對位置相同。當(dāng)一個噴頭工作時，另一個噴頭略微抬起，此時熔絲已進入熱噴頭內(nèi)待機，與工作噴頭共同運動。當(dāng)兩材料切換時，工作噴頭結(jié)束工作，另一個噴頭先加熱至材料擠出目標(biāo)溫度，再開始打印工作。此時，待機噴頭內(nèi)部預(yù)裝填材料在待機空駛過程中由于長時間受熱而使其材料性能下降。因此，在噴頭切換后，工作噴頭需要在材料基板打印額外結(jié)構(gòu)(如，廢料塔)，以避免變質(zhì)熱熔耗材被使用。

雙材料雙噴頭打印時，會出現(xiàn)一個噴頭高溫工作，一個噴頭高溫空駛的現(xiàn)象。塑料絲材在熱噴頭內(nèi)長時間受高溫加熱，會出現(xiàn)熱降解現(xiàn)象，材料性能大幅下降。在材料交替過程中，目前主要通過打印廢料塔方法規(guī)避待切換噴頭內(nèi)部預(yù)填充的熱降解熔融材料，即，在噴頭切換后，先打印簡單幾何形狀的廢料塔，將已變質(zhì)的材料耗盡，再進行正式打印工作。但該方法會拖長噴頭切換時間，導(dǎo)致切換后的材料的沉積溫度與已冷卻的前序沉積材料間溫度梯度較大，阻礙兩種材料沉積層間進一步聚結(jié)，形成較好的層間結(jié)合質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出的雙材料雙噴頭打印時，會出現(xiàn)一個噴頭高溫工作，一個噴頭高溫空駛的現(xiàn)象；塑料絲材在熱噴頭內(nèi)長時間受高溫加熱，會出現(xiàn)熱降解現(xiàn)象，材料性能大幅下降；在材料交替過程中，目前主要通過打印廢料塔方法規(guī)避待切換噴頭內(nèi)部預(yù)填充的熱降解熔融材料，但該方法會拖長噴頭切換時間，導(dǎo)致切換后的材料的沉積溫度與已冷卻的前序沉積材料間溫度梯度較大，阻礙兩種材料沉積層間進一步聚結(jié)，形成較好的層間結(jié)合質(zhì)量的技術(shù)問題，而提供一種鏡像3D打印擠出裝置及其工作方法。本發(fā)明主要利用兩個對稱分布于橫梁兩側(cè)的擠出機構(gòu)，每個擠出機構(gòu)配置一個打印基板，實現(xiàn)單一材料打印或雙材料打印。調(diào)整位置時，兩個噴頭與其對應(yīng)打印基板的位置同時調(diào)平，實現(xiàn)鏡像3D打印。當(dāng)啟動雙材料打印時，兩噴頭分別裝填兩種目標(biāo)耗材，同時開始相同打印任務(wù)，保證材料進絲和沉積過程同步進行。當(dāng)目標(biāo)件需要切換材料時，通過將橫梁旋轉(zhuǎn)180°以實現(xiàn)兩噴頭的快速切換。本發(fā)明較傳統(tǒng)雙噴頭3D打印設(shè)備，減少了副噴頭出絲前需進行附加打印動作以排除噴頭內(nèi)部長時間待機時熱降解耗材，可顯著提高噴頭切換效率，進而有效減小材料交替過程中相鄰沉積材料間的溫度梯度，最終實現(xiàn)打印結(jié)構(gòu)層間結(jié)合強度的提升。

本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種鏡像3D打印擠出裝置，包括：與打印設(shè)備滑軌相連接的第一電機、橫梁以及對稱置于橫梁兩側(cè)的兩個擠出機構(gòu)，每個擠出機構(gòu)的下方對應(yīng)配置一個打印基板，第一電機與橫梁相連，用于驅(qū)動橫梁轉(zhuǎn)動，調(diào)整橫梁位置；打印基板固定在打印設(shè)備上；

擠出機構(gòu)由固定在橫梁上的冷卻裝置和料盒以及具有加熱且擠出材料功能的材料擠出加熱模塊組成，冷卻裝置為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，內(nèi)部通入循環(huán)冷卻水，與材料擠出加熱模塊相連，對材料擠出加熱模塊內(nèi)未進入加熱區(qū)域的打印材料進行降溫；料盒與材料擠出加熱模塊內(nèi)設(shè)置的進料管相連，進料管與材料擠出加熱模塊端部設(shè)置的噴頭相連，料盒內(nèi)存儲的打印材料輸送至進料管，經(jīng)材料擠出加熱模塊加熱熔融后通過噴頭擠出，并在對應(yīng)的打印基板上打印產(chǎn)品，實現(xiàn)單一材料打印或鏡像雙材料打印。