[发明专利]一种高温熔融挤出3D打印系统

说明书

本发明公开了一种高温熔融挤出3D打印系统，包括外部箱体、高温成型室、打印喷头组件以及打印平台组件，所述高温成型室的高温保温箱体上部设有送料孔、左右侧面下部设有开放窗口，所述开放窗口带有移动密封的隔热护板；所述打印喷头组件包括：打印头喷嘴单元；送料单元，包括一端通过送料孔伸入所述高温保温箱体内与所述打印喷嘴组件连接的送料管以及送料机构；Z方向的移动机构，布置在所述高温保温箱体外，带动送料机构和打印喷嘴沿Z方向运动；所述打印平台组件包括：对称的放置在保温箱左右两侧的两套X‑Y二维平移动机构；高温打印平台；两端分别连接两套X‑Y二维平移机构并支撑打印平台的耐高温横梁。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种高温熔融挤出3D打印系统。

背景技术

3D打印技术，也称为增材制造技术，是一种逐点、逐线、逐面增加材料而形成三维复杂结构零件的制造方法。由于其独特工艺特性几乎适用于任何类型材料的制造，常用的3D打印材料有尼龙、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、橡胶等材料。针对不同形态材料也有多种3D打印技术，其中熔融沉积技术(FDM)是目前3D打印主流技术之一，它利用热塑性材料的热熔性，将塑料在打印喷头内加热熔融，在电脑的控制下，按照模型轮廓在X-Y运动，同时在Z方向上运动，材料被挤出后，与周围材料粘结固化，层层堆积，形成3维模型。

3D打印机一般都具有复杂的传动可控制系统，传动系统各部件的润滑和光洁对打印精确影响非常之大。现有的FDM打印机一般用于ABS或PLA等低熔点丝状材料的打印，由于材料熔融温度低(<250℃)所以常规的设备大部分没有任何保温结构或只对熔融加热部件采取简单的保温措施。因此，现有的打印机无法满足高温打印的要求。

对于高熔点材料的成型方法也有很多，如传统的模具成型，机械加工等，但是都适合简单的几何结构，而以粉体为原料，采用激光烧结的方式实现3D打印技术对于粉体要求较高，如粉体流动性、粒度、粒度分布，需要特定的粉体制备设备，而且利用率很低。如果采用块体或丝材作为打印原料则可大大扩大打印原料的选择范围，增加实用性。

另外为实现三维空间的打印需求，3D打印机都具有X,Y,Z三个方向上的移动部件如滑块、直线导轨等，为保证打印精度以及使用寿命，必须保证其滑动部件的润滑效果以及控制适宜的使用的环境温度。对于高温材料的打印，其熔融温度高达千度以上，此外，为了消除打印件的内应力，一般都需要几百度甚至上千度的环境温度进行退火处理以免发生裂纹、开裂等缺陷。而对于打印机所需的滑动部件以及传动部件、电子控制系统等都无法在如此高温环境中使用。常规的3D打印机结构设计一般为打印头在X，Y平面内移动，而打印平台在Z轴方向升降，这样的结构设计的保温腔体的上盖都会随打印头在X，Y平面移动，由于上盖和周边保温墙体具有一定的间隙，所以很难满足高温保温的要求。因此现有的运动结构也不太适合设计高温保温的腔体，无法满足高温打印要求。

发明内容

本发明提供了一种高温熔融挤出3D打印系统，实现高温塑料、玻璃、金属、陶瓷等高熔点材料的熔融打印需求。

一种高温熔融挤出3D打印系统，包括外部箱体、高温成型室、打印喷头组件以及打印平台组件，所述高温成型室包括带有炉门的高温保温箱体，高温发热体及温控单元，所述高温保温箱体在顶部设有送料孔、在左右侧面下部设有对称的开放窗口，所述开放窗口带有可移动密封的隔热护板，所述隔热护板的移动方向为Y方向；

所述打印喷头组件包括：

送料单元，包括布置在所述高温保温箱体外的送料机构以及固定在送料机构出料口的送料管，送料管通过所述送料孔伸入高温保温箱体内；

打印头喷嘴单元，布置在所述高温保温箱体内，固定在所述送料管末端，并带有可控温加热组件和冷却组件；

Z方向的移动机构，布置在所述高温保温箱体外，所述送料单元固定在Z轴移动输出端上使其能够沿Z方向上下运动；

所述打印平台组件包括：