[实用新型]一种热塑性颗粒材料的熔融挤出装置

说明书

技术领域

本实用新型属于熔融堆积3D打印(简称FDM)领域，涉及一种热塑性颗粒材料的熔融挤出装置及其3D打印方法，适用于热塑性颗粒材料的熔融挤出堆积成形。

背景技术

3D打印技术以增材制造为原理，通过计算机CAD模型驱动，无需专用的工装，利用3D打印机能够快速高效的制得产品。

熔融堆积3D打印(简称FDM)技术是目前典型的一种3D打印技术，该技术因设备造价及材料成本较低而得到广泛应用。然而该技术仍然存在如下缺陷：(1)一般使用塑料丝材，与市面上普遍存在的颗粒材料相比成本较高；(2)靠驱动轮挤丝的方式来熔融塑料材料，限制了打印速度；(3)打印头的加热温度有限，许多高温塑料材料不能打印。

实用新型内容

为克服现有技术的不足，本实用新型提出一种基于热塑性颗粒材料的熔融挤出装置，同时提出了基于该熔融挤出装置的3D打印方法。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种基于热塑性颗粒材料的熔融挤出装置包括螺杆挤出机构、加热机构、进料机构、减速传动机构和散热机构。

所述螺杆挤出机构包括螺杆、机筒和机筒下部的挤出打印头；机筒竖直放置，螺杆位于机筒内部，螺杆螺旋送料部分从上到下依次为加料段、压缩段、均化段；机筒上部的侧面开有导料口，顶部有机筒法兰端；挤出打印头与机筒底部的开口连接，挤出打印头的出口直径为0.05～5mm。

所述加热机构包括一个或多个加热套筒和温控仪表；加热套筒内部安装热电偶，热电偶与温控仪表相连，加热套筒以串联的方式安装在机筒下端并与机筒紧密贴合，为螺杆压缩段和均化段加热，控温范围为50～500℃。

所述进料机构顶部为开口结构，底部与机筒上部侧面的导料口相连，进料机构的中心线与螺杆中心线的角度α不超过90°，热塑性颗粒材料通过自重由进料机构落入机筒内。

所述减速传动机构包括驱动电机、行星减速机、安装机座及轴承；驱动电机为伺服电机或步进电机，驱动电机与行星减速机的输入端相连，行星减速机的输出端与螺杆顶部相连；轴承为2个，分别安装在安装机座中部和下部，轴承内孔套在螺杆的螺旋送料的上部，轴承外端套在安装机座内部；安装机座的上部法兰端与行星减速机相连，下部法兰端与机筒上部法兰端相连，安装机座两个轴承安装面之间的表面上布有多排散热孔。

所述散热机构包括散热片和风扇；散热片在安装机座内部，串接在螺杆中部的两个轴承之间，随螺杆一起旋转，风扇固定在安装机座外部，正对散热片。

所述熔融挤出装置可随3D打印设备的X、Y、Z轴运动，也可固定不动。

基于上述热塑性颗粒材料的熔融挤出装置的3D打印方法，包括以下步骤：

1)在计算机上绘制零件三维CAD模型，使用切片软件对CAD模型进行切片，生成模型切片信息，切片信息转化为3D打印设备的X、Y、Z轴的运行指令和所述熔融挤出装置的运行指令；

2)3D打印设备运行前，将热塑性颗粒材料加入进料机构中，加热机构对其加热并使温度保持稳定，散热机构中的风扇运行进行散热，减速传动机构中的驱动电机旋转带动螺杆旋转，将熔融状态的材料从所述的挤出打印头挤出，待挤出状态稳定，材料的挤出速度恒定之后，各轴按照运行指令工作，从而完成打印。

本实用新型装置结构紧凑重量轻，材料适用范围广，能够降低打印成本，提高打印效率，可以进行大尺寸零件的打印制造。

附图说明

图1为熔融挤出装置的机构图。

图2为螺杆的机构图。

图3为进料机构的中心线与螺杆中心线的角度α。

图中：1螺杆，2机筒，3挤出打印头，4加热套筒，5温控仪表，6进料机构，7驱动电机，8行星减速机，9安装机座，10轴承，11散热片，12风扇，101加料段，102压缩段，103均化段，201导料口，202机筒法兰端，901散热孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行说明。

如图1-图3所示的基于热塑性颗粒材料的熔融挤出装置包括螺杆挤出机构、加热机构、进料机构6、减速传动机构和散热机构。

螺杆挤出机构包括螺杆1、机筒2和机筒下部的挤出打印头3；机筒2竖直放置，螺杆1位于机筒2内部，螺杆螺旋送料部分从上到下依次为加料段101、压缩段102、均化段103；机筒2上部的侧面开有导料口201，顶部有机筒法兰端；挤出打印头3与机筒2底部的开口连接，挤出打印头3的出口直径为0.05～5mm。