一种超声塑化熔融沉积成型3D打印装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种超声塑化熔融沉积成型3D打印装置，包括支架、打印单元、用于将熔融的物料传递到打印单元进行打印的打印头单元以及物料熔融单元；支架包括设置有打印头单元和物料熔融单元的第一工作平台和设置有打印单元的第二工作平台；物料熔融单元包括用于熔融物料的超声系统、定量装置以及用于驱动超声系统运动的驱动系统，定量装置包括连接杆、左板和右板；连接杆一端设置在第二底座的空腔内，另一端伸出空腔并通过第一连接板与超声系统连接；左板设置在空腔内，且与连接杆设置在空腔内的一端固定；右板对应左板设置在空腔内且右板与左板之间设置一定距离，右板套设在连接杆上且能沿连接杆移动。本发明专利技术采用超声方式进行熔融，熔融速度更快。

A 3D printing device for ultrasonic plasticizing and melting deposition molding

The present invention provides an ultrasonic plasticizing fused deposition molding 3D printing device, which comprises a bracket, a printing unit, a print head for unit of molten materials delivered to the printing unit for printing and material melting unit; second work platform support includes a print head unit and a material melting unit is provided with a first working platform and the printing unit the unit comprises a material melting; melt materials in ultrasonic system, quantitative device and drive system for ultrasonic system, a quantitative device comprises a connecting rod, a left plate and a right plate; one end of a connecting rod is arranged in the cavity of the second base, the other end extends out of the cavity and through the first connecting plate is connected with the ultrasonic system; left plate located in the cavity, and the connecting rod is arranged at one end of the cavity of the fixed plate; the right plate is arranged in the cavity corresponding to the left and right panels and A certain distance is set between the left plate, and the right plate sleeve is located on the connecting rod and can be moved along the connecting rod. The invention uses the ultrasonic method to melt, and the melting speed is faster.

【技术实现步骤摘要】
一种超声塑化熔融沉积成型3D打印装置
本专利技术涉及3D打印
，特别的，涉及一种超声塑化熔融沉积成型3D打印装置。
技术介绍
近年来3D打印技术越来越多的用于制造零部件，其逐层制造的技术特性相比传统的制造技术能更快、更个性化地制造零部件。这种技术在武器装备、汽车、医学、建筑领域均有广泛的应用，但是由于机器尺寸、材料、成本等的限制，3D打印技术仍处于开发的阶段。目前3D打印的原材料形式主要有丝状、粉末状、颗粒状三种形式，相应的3D打印设备由于材料的形式不同其加工原理略有区别，其中颗粒状物料是新型的物料形式，其价格更为便宜、容易制得且材料性能优异。使用丝状物料的3D打印机工作原理是熔融沉积技术，这种设备的结构较为简单但成型精度较低，成型速度相对较慢；使用粉末状物料的3D打印机工作原理是粉末固化烧结技术，这种设备可制造复杂构件或模具，但样件表面粗糙，呈现颗粒状；使用颗粒状物料的3D打印机工作原理也是熔融沉积技术，只是使用了螺杆与加热线圈的组合结构，具体为在进料口处设置加热线圈熔融物料，然后使用螺杆旋转对物料进行剪切及挤压至喷嘴处，其结构但对复杂一些，加工精度相对较高，但螺杆结构有两大缺点：一、螺杆直径较大：在一根轴上加工出螺纹便可得到螺杆，因此其直径不能做的太小，否则会在齿根处发生断裂；二、物料易变质：由于加热线圈熔融物料需要一定的时间，因此物料会较长时间的停留在料筒内。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种结构简单、操作方便的3D打印装置，以达到能给快速及定量打印的目的。为实现上述目的，本专利技术提供了一种超声塑化熔融沉积成型装置，包括支架、打印单元、打印头单元以及物料熔融单元；所述支架包括上下设置的第一工作平台和第二工作平台，所述第一工作平台设置有所述打印头单元和物料熔融单元，所述第二工作平台上设置有所述打印单元；所述物料熔融单元包括超声系统、定量装置以及驱动系统，所述定量装置包括连接杆、左板和右板；所述连接杆一端设置在第二底座的空腔内，另一端伸出所述空腔并通过第一连接板与所述超声系统连接，使得所述定量装置和所述超声系统能够同步移动；所述左板设置在所述空腔内，且与所述连接杆设置在空腔内的一端固定；所述右板对应所述左板设置在所述空腔内且所述右板与所述左板之间设置有一定距离；所述右板套设在所述连接杆上且能沿所述连接杆移动，从而调节所述右板与所述左板之间的间距控制物料的量；所述超声系统用于熔融物料，所述驱动系统用于驱动所述超声系统前后运动，从而使得超声系统熔融所述定量装置量取的物料；所述打印头单元用于将熔融的物料传递到打印单元进行打印。特别地，所述超声系统包括依次连接的工具头、变幅杆以及换能器，所述工具头的第一端伸入设置在第一底座的水平通道的第二端内，所述工具头的第二端通过变幅杆与所述换能器连接；所述第一底座固定在第一工作平台上，且设置于所述第二底座的下方；所述水平通道的尺寸与所述工具头匹配，使得所述工具头能在所述水平通道内前后移动；所述水平通道的第一端外侧连接有连接通道，所述连接通道连通所述打印头单元，使得通过超声系统熔融的物料能通过所述连接通道进入所述打印头单元。特别地，所述连接通道采用弹簧针阀式喷嘴，且所述弹簧针阀式喷嘴的开口朝向所述打印头单元。特别地，所述第二底座的上表面设置有料筒，所述料筒的出口通向所述空腔内；所述空腔的下方设置有一个通道，所述通道的两端分别连接所述空腔和所述水平通道；所述通道靠近所述水平通道的第一端设置。特别地，所述驱动系统采用滚珠丝杠传动，所述驱动系统包括设置在第一工作平台上的驱动导槽以及沿驱动导槽运动的驱动滑台；所述换能器通过第三L形连接板与所述驱动滑台连接，所述第三L形连接板的竖板套设在所述换能器的驻点处，其横板与所述驱动滑台连接，使得驱动系统的驱动滑台向前滑动的同时就可以带动超声系统前进。特别地，所述打印头单元包括增速机构和曲柄连杆机构，所述增速机构用于提供曲柄连杆机构运动的动力；所述增速机构包括的电机、联轴器、大齿轮和小齿轮，所述电机安装在电机座上；所述联轴器的两端分别与所述电机和所述大齿轮连接，所述大齿轮和所述小齿轮啮合，所述电机带动所述联轴器转动，进一步带动所述大齿轮转动，从而带动小齿轮转动；所述曲柄连杆机构包括两个偏心曲柄、连杆和活塞，两个所述偏心曲柄互相通过连接件连接并分别固定在打印头底座的内侧壁上，其中一个所述偏心曲柄与所述小齿轮连接，所述小齿轮的转动带动两个偏心曲柄转动；所述连杆设置在两个所述偏心曲柄之间的连接件上，所述连杆能随所述偏心曲柄的旋转而上下运动；所述活塞的顶端与所述连杆的下端连接，所述活塞的下端为锥尖状，所述活塞能随所述连杆在打印头底座的孔道内上下移动，使得所述活塞能将活塞内部的熔融的物料挤出；所述活塞的侧壁上还设置有一个短管，所述短管连通所述连接通道与所述活塞。特别地，所述打印头底座的下方还设置有一个打印喷嘴，所述打印喷嘴与所述打印头底座可拆卸式连接，便于更换所述打印喷嘴；所述活塞的下端通向所述打印喷嘴。特别地，所述打印头底座的下部外侧还设置有加热线圈，所述加热线圈用于保持物料的温度，防止物料变质。特别地，所述打印单元包括打印平台、X向模组、Y向模组以及Z向模组，所述X向模组、Y向模组以及Z向模组均采用滚珠丝杠传动，所述打印单元至少包括一组X向模组；所述X向模组包括X向导槽以及沿X向导槽运动的X向滑台，所述X向导槽设置在所述第二工作平台上；所述第二工作平台上与所述X向导槽平行设置有一个滑槽，所述滑槽内设置有一个沿所述滑槽运动的第一滚轮，所述第一滚轮的上表面与所述X向滑台的上表面位于同一水平面；所述Y向模组包括Y向导槽以及沿Y向导槽运动的Y向滑台；所述X向滑组和所述Y向模组之间采用竖直设置的第一L形连接板连接，所述第一L形连接板的横板一端设置在X向滑台的上表面，另一端设置在所述第一滚轮的上表面，所述Y向导槽设置在所述第一L形连接板的竖板上；所述Z向模组均包括Z向导槽以及沿Z向导槽运动的Z向滑台，所述Z向导槽的背面直接或间接与所述Y向滑台连接；所述打印平台通过第二L形连接板与所述Z向滑台连接，所述第二L形连接板设置在所述打印平台的下方。应用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：1、通过对超声振动系统进行应力应变分析，在满足强度的条件下(工具头的最大应变小于0.1mm，最大应力小于2Mpa)工具头前端的最小直径可以缩小到5mm，对比现有技术螺杆的最小直径为12mm，缩小了将近一半，因此本专利技术的3D打印装置的尺寸更小，结构更为紧凑。2、相比于线圈加热的形式来说，采用超声系统的方式进行熔融可使物料在超声振动及压力的共同作用下快速熔融，物料熔融的速度更快，且这种方式更加节能，更便于控制，熔融的质量更高。3、本专利技术的装置可以通过调整打印喷嘴出料口的直径和调节定量装置的容积(螺纹结构)来改变出料量的大小，从而适应不同的加工场合和不同的精度要求。4、本专利技术的装置通过超声系统熔融，再使用加热线圈进行保温处理，使物料在运行过程中不会变质，打印的质量更高。5、本专利技术整个装置结构紧凑，质量轻，易于制作。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声塑化熔融沉积成型3D打印装置，其特征在于，包括支架(1)、打印单元(2)、打印头单元(3)以及物料熔融单元(4)；所述支架包括上下设置的第一工作平台(11)和第二工作平台(12)，所述第一工作平台设置有所述打印头单元和物料熔融单元，所述第二工作平台上设置有所述打印单元；所述物料熔融单元包括超声系统(41)、定量装置(45)以及驱动系统(46)，所述定量装置包括连接杆(451)、左板(452)和右板(453)；所述连接杆一端设置在第二底座(44)的空腔(441)内，另一端伸出所述空腔并通过第一连接板(414)与所述超声系统连接，使得所述定量装置和所述超声系统能够同步移动；所述左板设置在所述空腔内，且与所述连接杆设置在空腔内的一端固定；所述右板对应所述左板设置在所述空腔内且所述右板与所述左板之间设置有一定距离；所述右板套设在所述连接杆上且能沿所述连接杆移动，从而调节所述右板与所述左板之间的间距控制物料的量；所述超声系统用于熔融物料；所述驱动系统用于驱动所述超声系统前后运动，从而使得超声系统熔融所述定量装置量取的物料；所述打印头单元用于将熔融的物料传递到打印单元进行打印。

【技术特征摘要】
1.一种超声塑化熔融沉积成型3D打印装置，其特征在于，包括支架(1)、打印单元(2)、打印头单元(3)以及物料熔融单元(4)；所述支架包括上下设置的第一工作平台(11)和第二工作平台(12)，所述第一工作平台设置有所述打印头单元和物料熔融单元，所述第二工作平台上设置有所述打印单元；所述物料熔融单元包括超声系统(41)、定量装置(45)以及驱动系统(46)，所述定量装置包括连接杆(451)、左板(452)和右板(453)；所述连接杆一端设置在第二底座(44)的空腔(441)内，另一端伸出所述空腔并通过第一连接板(414)与所述超声系统连接，使得所述定量装置和所述超声系统能够同步移动；所述左板设置在所述空腔内，且与所述连接杆设置在空腔内的一端固定；所述右板对应所述左板设置在所述空腔内且所述右板与所述左板之间设置有一定距离；所述右板套设在所述连接杆上且能沿所述连接杆移动，从而调节所述右板与所述左板之间的间距控制物料的量；所述超声系统用于熔融物料；所述驱动系统用于驱动所述超声系统前后运动，从而使得超声系统熔融所述定量装置量取的物料；所述打印头单元用于将熔融的物料传递到打印单元进行打印。2.根据权利要求1所述的一种超声塑化熔融沉积成型3D打印装置，其特征在于，所述超声系统包括依次连接的工具头(411)、变幅杆(412)以及换能器(413)，所述工具头的第一端伸入设置在第一底座(43)的水平通道(431)的第二端内，所述工具头的第二端通过变幅杆(412)与所述换能器(413)连接；所述第一底座固定在第一工作平台上，且设置于所述第二底座的下方；所述水平通道的尺寸与所述工具头匹配，使得所述工具头能在所述水平通道内前后移动；所述水平通道的第一端外侧连接有连接通道，所述连接通道连通所述打印头单元，使得通过超声系统熔融的物料能通过所述连接通道进入所述打印头单元。3.根据权利要求2所述的一种超声塑化熔融沉积成型3D打印装置，其特征在于，所述连接通道采用弹簧针阀式喷嘴(47)，且所述弹簧针阀式喷嘴的开口朝向所述打印头单元。4.根据权利要求2所述的一种超声塑化熔融沉积成型3D打印装置，其特征在于，所述第二底座的上表面设置有料筒(42)，所述料筒的出口通向所述空腔内；所述空腔的下方设置有一个通道(432)，所述通道的两端分别连接所述空腔和所述水平通道；所述通道(432)靠近所述水平通道(431)的第一端设置。5.根据权利要求2所述的一种超声塑化熔融沉积成型3D打印装置，其特征在于，所述驱动系统采用滚珠丝杠传动，所述驱动系统包括设置在第一工作平台上的驱动导槽(461)以及沿驱动导槽运动的驱动滑台(462)；所述换能器通过第三L形连接板(463)与所述驱动滑台连接，所述第三L形连接板的竖板套设在所述换能器的驻点处，其横板与所述驱动滑台连接，使得驱动系统的驱动滑台向前滑动的同时就可以带动超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴旺青，李锐，周啸天，蒋炳炎，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43