新型3D打印用多重回旋挤出机及控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种新型3D打印用多重回旋挤出机及控制系统，包括机壳，所述机壳的一端设有驱动系统；螺杆挤出系统，所述螺杆挤出系统设于所述机壳内，所述螺杆挤出系统由分内外嵌套的至少两重螺杆构成，至少一个螺杆由所述驱动系统驱动。本实用新型专利技术的挤出机大幅度缩小了长度，使工业级3D打印机的尺寸进一步缩小。本实用新型专利技术流量输出稳定、精度高，能耗低，热能利用率高。本实用新型专利技术轻量化、小型化、能耗低、加热效率高、输出流量稳定，设计新颖，实用性强，易于推广应用，具有极高的经济价值。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及3D打印
，尤其涉及一种新型3D打印用多重回旋挤出机。
技术介绍
3D打印，是根据所设计的3D模型，通过3D打印设备逐层增加材料来制造三维产品的技术。这种逐层堆积成形技术又被称作增材制造。3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多领域的前沿技术，是快速成型技术的一种，被誉为“第三次工业革命”的核心技术。与传统制造技术相比，3D打印不必事先制造模具，不必在制造过程中去除大量的材料，也不必通过复杂的锻造工艺就可以得到最终产品，因此，在生产上可以实现结构优化、节约材料和节省能源。3D打印技术适合于新产品开发、快速单件及小批量零件制造、复杂形状零件的制造、模具的设计与制造等，也适合于难加工材料的制造、外形设计检查、装配检验和快速反求工程等。因此，3D打印产业受到了国内外越来越广泛的关注，将成为下一个具有广阔发展前景的朝阳产业。目前，3D打印已应用于产品原型、模具制造、艺术创意产品、珠宝制作等领域，可替代这些领域所依赖的传统精细加工工艺。除此之外，在生物工程与医学、建筑、服装等领域，3D打印技术的引入也为其开拓了更广阔的发展空间。3D打印需要使用到挤出机，然而现有的挤出机存在着如下问题：1、挤出机长度较长，使3D打印机体积庞大、自重较大；2、现有的挤出机能耗高；3、挤出机输出流量不稳定，这些问题亟待解决。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术之不足而提供一种新型3D打印用多重回旋挤出机，具有轻量化、小型化、能耗低、散热面积减小、加热效率高、输出流量稳定等优点。为实现上述目的，本技术提供一种新型3D打印用多重回旋挤出机，包括：机壳，所述机壳的一端设有驱动系统；螺杆挤出系统，所述螺杆挤出系统设于所述机壳内，所述螺杆挤出系统由分内外嵌套的至少两重螺杆构成，其中，至少一个螺杆由所述驱动系统驱动。优选的，所述螺杆挤出系统由外至内依次包括有一级螺杆、二级螺杆、三级螺杆；所述一级螺杆、二级螺杆内分别设有空腔；所述机壳与一级螺杆之间形成一级热流道，所述二级螺杆与一级螺杆之间形成二级热流道，所述三级螺杆与所述二级螺杆之间形成三级热流道。优选的，所述一级螺杆的螺旋角小于二级螺杆的螺旋角，所述二级螺杆的螺旋角小于三级螺杆的螺旋角。优选的，所述一级热流道上设有用于排放材料产生气体的第一微孔。优选的，所述二级热流道与三级热流道的交汇处设有用于排放材料产生气体的第二微孔。第二微孔根据需要可设置一个或数个。优选的，所述物料在一级热流道中的理论挤出量大于物料在二级热流道中的理论挤出量，物料在二级热流道中的理论挤出量大于物料在三级热流道中的理论挤出量，其中，物料在三级热流道中的理论挤出量处于物料额定的挤出量阈值范围之内。优选的，所述一级热流道、二级热流道、三级热流道依次串联相通形成连续通道。优选的，所述一级螺杆、二级螺杆、三级螺杆中的一个或者多个由驱动系统驱动转动。优选的，所述一级螺杆由驱动系统驱动。优选的，所述三级螺杆与所述一级螺杆固定连接并同步驱动。优选的，所述二级螺杆与机壳处于静止状态。所述二级螺杆与机壳固定连接，二级螺杆不转动。优选的，所述一级热流道的截面积从上到下逐渐降低。优选的，所述二级热流道的截面积沿流体流动方向逐渐降低。优选的，所述三级热流道的截面积从上往下逐渐降低。即，所述一级热流道、二级热流道、三级热流道的截面积沿流体流动方向逐渐降低。优选的，所述第三螺杆的下方设有一喷嘴系统，所述喷嘴系统与三级热流道处于导通状态。优选的，所述喷嘴系统的两侧还分别设有压力传感器和流量传感器。优选的，所述机壳的一侧设有进料口。优选的，所述进料口与供料系统通过管路相连。优选的，所述供料系统是气动供料系统，所述气动供料系统将颗粒状或粉末状的物料输送到进料口并顺次通过一级热流道、二级热流道、三级热流道、喷嘴系统，物料接近一级热流道末端时物料已经完全熔化。优选的，物料在一级热流道、二级热流道、三级热流道中的输送路径呈连续的N字形。优选的，所述机壳上还设有一用以排放气动供料系统所导入气体的出风口。优选的，所述出风口还设有一过滤网。优选的，所述机壳的外侧还设有加热装置。优选的，所述加热装置为电加热装置。优选的，所述电加热装置还与一温控系统相连，所述温控系统控制所述电加热装置的发热量。优选的，所述气动供料系统还包括一预热烘干装置，所述预热烘干装置将固体物料预热至预设的温度并烘干物料中的水分。优选的，所述驱动系统是减速电机。优选的，所述减速电机通过法兰盘与一级螺杆可拆卸连接。优选的，所述喷嘴系统包括有至少一套3D打印用喷嘴。优选的，所述喷嘴系统包括有4套或6套3D打印用喷嘴。优选的，所述供料系统所输送的固体物料为热塑性的固体材料。更为广泛的，本技术可输入各种工业物料，如各种注塑物料。优选的，所述固体物料是金属粉末、陶瓷颗粒、玻璃粉末、塑胶颗粒中的一种或多种。优选的，所述机壳采用耐腐蚀材料制成。或者，机壳的内壁设置有耐腐蚀的涂层。优选的，所述机壳内壁靠近所述一级热流道进料端处设有进料锥口。本技术还提供一种控制系统，包括：控制电路；温控系统，所述温控系统与控制电路电连接；压力传感器，所述压力传感器与控制电路电连接；流量传感器，所述流量传感器与控制电路电连接；驱动系统，所述驱动系统与控制电路电连接，其中，所述温控系统通过反馈调节控制固体物料的熔化状态，所述压力传感器、流量传感器监测三级热流道出口处熔融态物料的压力、流量参数并回传至控制电路，控制电路根据压力、流量参数反馈调节驱动系统的动力输出参数，使熔融态物料从喷嘴流出时的实际流量处于预设的流量阈值范围内。优选的，所述控制电路设于一电控箱内，所述电控箱上还设有一显示屏。本技术的有益效果是：1、本技术的挤出机大幅度缩小了长度且直径增加不多，使工业级3D打印机的尺寸可以进一步缩小，本技术的挤出机相对于现有的挤出机还缩小了体积。2、本技术通过设置多重螺杆，外层螺杆的直径变大，在同样的挤出量情况下导致外层螺杆的螺旋角可以变平缓，使流体材料在螺杆上的滑差变小，因此能产生更大的推进力，使后级螺杆流道中的材料减少滑动，使后级螺杆的热流道中的挤出量更接近于理论值，经过多级逼近理论值最终实现材料的定压定量稳定输出。一级螺杆的直径大于二级螺杆，二级螺杆的直径大于三级螺杆的直径，一级螺杆的导程小于二级螺杆的导程，二级螺杆的导程小于三级螺杆的导程，一级螺杆的螺旋角平缓于二级螺杆的螺旋角，二级螺杆的螺旋角平缓于三级螺杆的螺旋角在前两级螺杆的作用下，物料能保持与第三螺杆相匹配的速度前进，这是单一一根螺杆难以做到的。3、螺旋角越陡峭，物料(流体或者包含流体的多相物料)在挤出过程中越容易打滑，而一级螺杆的螺旋角很平缓，物料不容易打滑，所以虽然二级螺杆、三级螺杆在挤出过程中，物料容易打滑，但是由于一级螺杆在外部，物料无法反方向运动，这就迫使物料单方向向前运动。如果是单一螺杆，虽然也可以实现多级变化，但是由于直径很接近，在相同挤出量的情况下，螺旋角的变化范围难以有较大的差别，即使使用不同的直径直线排列(在直线方向上分段设置)也会导致散热面积大、热效率降低并且长度增加、体积变大，不利于3D打印机的轻量化和小型化，在大型打印机上由于工作台非常巨大，一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，包括：机壳，所述机壳的一端设有驱动系统；螺杆挤出系统，所述螺杆挤出系统设于所述机壳内，所述螺杆挤出系统由分内外嵌套的至少两重螺杆构成，其中，至少一个螺杆由所述驱动系统驱动。

【技术特征摘要】
1.一种新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，包括：机壳，所述机壳的一端设有驱动系统；螺杆挤出系统，所述螺杆挤出系统设于所述机壳内，所述螺杆挤出系统由分内外嵌套的至少两重螺杆构成，其中，至少一个螺杆由所述驱动系统驱动。2.根据权利要求1所述的新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，所述螺杆挤出系统由外至内依次包括有一级螺杆、二级螺杆、三级螺杆；所述一级螺杆、二级螺杆内分别设有空腔；所述机壳与一级螺杆之间形成一级热流道，所述二级螺杆与一级螺杆之间形成二级热流道，所述三级螺杆与所述二级螺杆之间形成三级热流道。3.根据权利要求2所述的新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，所述一级螺杆的螺旋角小于二级螺杆的螺旋角，所述二级螺杆的螺旋角小于三级螺杆的螺旋角。4.根据权利要求2所述的新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，所述一级热流道上设有用于排放材料产生气体的第一微孔。5.根据权利要求2所述的新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，物料在一级热流道中的理论挤出量大于物料在二级热流道中的理论挤出量，物料在二级热流道中的理论挤出量大于物料在三级热流道中的理论挤出量，其中，物料在三级热流道中的理论挤出量处于物料额定的挤出量阈值范围之内。6.根据权利要求2所述的新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，所述一级热流道、二级热流道、三级热流道依次串联相通形成连续通道。7.根据权利要求2所述的新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，所述一级螺杆、二级螺杆、三级螺杆中的一个或者多个由驱动系统驱动转动。8.根据权利要求7所述的新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，所述一级螺杆由驱动系统驱动。9.根据权利要求8所述的新型3D打印用多重回旋挤出机，所述三级螺杆与所述一级螺杆固定连接并同步驱动。10.根据权利要求9所述的新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，所述二级螺杆与机壳处于静止状态。11.根据权利要求10所述的新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，所述一级热流道的截面积从上到下逐渐降低。12.根据权利要求10所述的新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，所述二级热流道的截面积沿流体流动方向逐渐降低。13.根据权利要求10所述的新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，所述三级热流道的截面积从上往下逐渐降低。14.根据权利要求10所述的新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，所述三级螺杆的下方设有一喷嘴系统，所述喷嘴系统与三级热流道处于导通状态。15.根据权利要求14所述的新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，所述喷嘴系统的两侧还分别设有压力传感器和流量传感器。16.根据权利要求14所述的新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，所述机壳的一侧设有进料口。17.根据权利要求16所述的新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，所述进料口与供料系统通过管路相连。18.根据权利要求17所述的新型3D打印用多重回旋挤出机，其特征在于，所述供料系统是气动供料系统，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈名乔，
申请(专利权)人：深圳万为智能制造科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44