[发明专利]一种双材料3D打印挤出装置及其使用方法

说明书

本发明提供一种双材料3D打印挤出装置及其使用方法，该装置突破了单一材料3D打印的局限，实现了零件的多材质、多功能的一体化制造。包括支撑结构、搅拌机构、混合腔和两个进料机构；进料机构包括步进电机、料筒、螺杆和料斗；步进电机安装在支撑结构上，料筒一端通过料筒后盖密封，另一端与混合腔连通；螺杆同轴设置在料筒内，螺杆一端穿过料筒后盖与步进电机的输出端连接；料斗固定在料筒上，料斗出料口与料筒内部连通；料筒外壁上设置有第一加热元件；两个进料机构结构相同；搅拌机构用于对混合腔内的物料进行搅拌混合；混合腔底部设置有喷嘴，混合腔内设置有第二加热元件。

技术领域

本发明属于机械增材制造FDM技术领域，涉及一种双材料3D打印挤出装置及其使用方法。

背景技术

3D打印(3DP)是一种快速成型技术，它是一种以数字模型文件为基础，利用粒状或者丝状塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。常见有熔融沉积成型技术(FDM)、选择性激光烧结技术(SLS)、立体平板印刷技术(SLA)等技术。其中的FDM技术作为3D打印技术中最常用的成型工艺，挤出头设计对产品品质至关重要。当代社会对产品的功能、性能要求逐渐提高，由均质单一材料制造的零件已难以满足市场需求。目前FDM 3D打印机多为单螺杆挤出机构带一个打印头工作，打印材料单一，效率低。

3D打印机是一种生产设备，市面上现有的基于FDM的3D打印机主要以丝状的塑料为原材料，而丝状塑料的制备是颗粒状的原料通过挤出机挤出为丝状材料，这个过程的中间成本较高，用户向商家支付的费用偏高。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于解决上述现有技术中的丝料单挤出头问题，提供一种双材料3D打印挤出装置及其使用方法，该装置突破了单一材料3D打印的局限，实现了零件的多材质、多功能的一体化制造。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种双材料3D打印挤出装置，包括支撑结构、搅拌机构、混合腔和两个进料机构；

进料机构包括步进电机、料筒、螺杆和料斗；步进电机安装在支撑结构上，料筒一端通过料筒后盖密封，另一端与混合腔连通；螺杆同轴设置在料筒内，螺杆一端穿过料筒后盖与步进电机的输出端连接；料斗固定在料筒上，料斗出料口与料筒内部连通；料筒外壁上设置有第一加热元件；两个进料机构结构相同；

搅拌机构用于对混合腔内的物料进行搅拌混合；

混合腔底部设置有喷嘴，混合腔内设置有第二加热元件。

优选的，搅拌机构包括搅拌电机、连接轴、轴套和螺旋扇叶，搅拌电机固定于混合腔顶部，螺旋扇叶设置在混合腔内，连接轴的一端与搅拌电机的输出端连接，另一端与螺旋扇叶中心轴的一端连接。

进一步的，连接轴外套有轴套。

优选的，第二加热元件为热电偶。

优选的，第一加热元件为带状电阻加热器。

优选的，两个进料机构和混合腔形成Y字型结构。

优选的，料斗距混合腔的距离为料筒长度的三分之二。

优选的，支撑结构包括固定板和电机支架，步进电机安装在电机支架上，两电机支架通过固定板连接固定。

所述的双材料3D打印挤出装置的使用方法，将第一热塑性颗粒料放入一进料机构的料斗中，将与第一热塑性颗粒料材质不同的第二热塑性颗粒料放入另一进料机构的料斗中，两种热塑性颗粒料进入螺杆的螺槽部位，通过步进电机控制螺杆的旋转速度，在螺旋挤压力的作用下，两种热塑性颗粒料沿螺槽向下运动，在第一加热元件的加热作用下，逐渐软化、半熔融、熔融，最后两股料流汇入混合腔中，并在搅拌机构作用下混合均匀，最后从喷嘴挤出用于打印。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：