一种多色复合3D打印结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多色复合3D打印结构，采用四段式的挤出螺杆结构设计，进料段、塑化段和压缩段采用螺纹外径相同的螺杆结构设计，塑化段采用渐变深度螺旋槽，从喉管进入混料筒内的混合料通过进料段初步混合，然后进入渐变深度螺旋槽的塑化段内，混合料进入塑化段流速增大，使混合料能够充分塑化后进入压缩段使混合料混合压缩，最后通过设有剪切齿的混合挤出段对混合混合料进行剪切，使混合料能够在进入喷嘴前空腔内再次混合，从而能够保证混合料混合均匀，通过多个进料口进料，能够实现快速进料并通过四段式的挤出螺杆结构能够使混合料充分混合，确保了打印质量的同时能够提高混合效率，从而提高打印效率，本装置结构简单，混合效率高，混合均匀。

A multi-color composite 3D printing structure

【技术实现步骤摘要】
一种多色复合3D打印结构
本技术属于3D打印设备领域，具有涉及一种多色复合3D打印结构。
技术介绍
典型的丝材类3D打印工艺就是FDM技术，以塑料丝材为主，通过熔融堆积成型所需成品。目前，大多数丝材3D打印设备只能实现单色打印，或者是简单不均匀的彩色打印，没有真正意义上的多色自由打印。现有多色3D打印技术主要包括多喷头实现多色打印和多进料口单喷头实现多色打。多喷头3D打印机，其多个喷头各自独立，在进行颜色更换时，各喷头交替不能做到完全重合，这样就会造成在衔接的前后出现明显的色差；另外，频繁更换喷头，增加打印时间，降低了打印效率。然而多进料口单喷头，采用至少两个进料方式，然后在混料仓进行混料，然后挤出实现多色打印，可以很好解决多喷头多色打印的问题，但是仍存在混料不均匀、打印效率低等缺陷。申请号为CN201510841463.5中提到了一种可实现渐变彩色的FDM打印头，通过若干有色母丝进料口提供不同色料，再配合螺杆挤出，实现渐变彩色打印，但是其结构相对简单，对原料分子起不到剪切作用，色料在混料室无法保证混料充分。另外，现有的采用螺杆挤出多色打印技术，还存在一个共性问题，就是螺杆旋转使料从喷嘴被挤出时保持螺旋取向，打印出料量不稳定，影响材料的堆积效果，最终成品的质量无法保证。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种多色复合3D打印结构，以克服现有打印头混合不均匀、出料不稳定、效率低的问题。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种多色复合3D打印结构，包括混料筒、喷嘴和挤出螺杆，混料筒内沿轴向设有通孔混料腔，喷嘴设置于混料筒下端，混料筒侧壁设有多个连通混料腔的进料口，进料口内设有喉管，丝材通过喉管进入混料筒的混料腔内，挤出螺杆置于混料筒的混料腔内，挤出螺杆包括进料段、塑化段、压缩段及混合挤出段，进料段、塑化段和压缩段为螺纹外径相同的螺杆，进料段和压缩段均为等深度螺旋槽，塑化段为渐变深度螺旋槽，混合挤出段包括多个设置于挤出螺杆表面的剪切齿，进料段的螺旋槽深度大于压缩段的螺旋槽深度，塑化段的螺旋槽最大深度与进料段的螺旋槽深度相同，塑化段的螺旋槽最小深度与压缩段的螺旋槽深度相同，混合挤出段的最大剪切齿外径与进料段的螺纹外径相同；喉管位于混料筒内的进料口位于挤出螺杆的进料段；挤出螺杆上端通过驱动装置驱动。进一步的，剪切齿为垂直于挤出螺杆表面设置的柱状体。进一步的，驱动装置包括驱动电机，混料筒上端外侧固定有法兰盘，驱动电机的输出轴端的壳体上设有连接法兰，连接法兰与法兰盘通过螺栓连接，驱动电机的输出轴与挤出螺杆固定连接。进一步的，驱动电机的输出轴上设有径向螺纹孔；挤出螺杆的一端设有轴向设置的输出轴安装孔，挤出螺杆侧壁开设有连通输出轴安装孔的径向通孔，驱动电机的输出轴置于输出轴安装孔内，驱动电机输出轴上与挤出螺杆上的输出轴通过螺钉紧固。进一步的，还包括包裹于喉管外侧的散热器，散热器一侧设有散热风扇，喉管的一端连接有用于连接送丝机构的气动接头。进一步的，混料筒外侧设有加热圈和温度传感器。进一步的，加热圈包括上加热圈和下加热圈，上加热圈和下加热圈包裹在混料筒的外壁上，温度传感器设置于上加热圈和下加热圈之间。进一步的，喷嘴内固定有分流板，分流板上开设有多个分流孔。进一步的，挤出螺杆的螺齿外径与混料腔内径之差为0.1-1mm。进一步的，喉管的轴线与混料筒的轴线之间夹角为40°-60°。与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：本技术一种多色复合3D打印结构，采用四段式的挤出螺杆结构设计，挤出螺杆与混料筒内腔之间形成混合腔，进料段、塑化段和压缩段采用螺纹外径相同的螺杆结构设计，进料段和压缩段均为等深度螺旋槽，塑化段为渐变深度螺旋槽，喉管位于混料筒内的进料口位于挤出螺杆的进料段，使从喉管进入混料筒内的混合料通过进料段初步混合，然后进入渐变深度螺旋槽的塑化段内，混合料进入塑化段流速增大，使混合料能够充分塑化，然后再进入等深度螺旋槽的压缩段使混合料混合压缩，最后通过设有剪切齿的混合挤出段对混合混合料进行剪切，使混合料能够在进入喷嘴前空腔内再次混合，从而能够保证混合料混合均匀，通过多个进料口进料，能够实现快速进料并通过四段式的挤出螺杆结构能够使混合料充分混合，确保了打印质量的同时能够提高混合效率，从而提高打印效率，本装置结构简单，混合效率高，混合均匀。进一步的，剪切齿为垂直于挤出螺杆表面设置的柱状体，利用柱状体结构剪切齿，在挤出螺杆旋转的同时对螺旋段混合后的混合料进行剪切，使混合料再次混合，确保混合均匀度。进一步的，驱动装置包括驱动电机，混料筒上端外侧固定有法兰盘，驱动电机的输出轴端的壳体上设有连接法兰，连接法兰与法兰盘通过螺栓连接，驱动电机的输出轴与挤出螺杆固定连接，结构紧凑，驱动稳定。进一步的，还包括包裹于喉管外侧的散热器，散热器一侧设有散热风扇，喉管的一端连接有用于连接送丝机构的气动接头，防止喉管内温度过高使色料融化堵塞进料通道，导致打印中断。进一步的，混料筒外侧设有加热圈和温度传感器，能够精准监测混料筒的温度，以保证色料在混料筒内充分塑化，然后被顺利挤出喷嘴。进一步的，加热圈包括上加热圈和下加热圈，上加热圈和下加热圈包裹在混料筒的外壁上，温度传感器设置于上加热圈和下加热圈之间，进料段、塑化段和压缩段内的混合料流速不同，分别对挤出螺杆不同段进行加温，确保混合料在混料筒内处于最佳温度状态。进一步的，喷嘴内固定有分流板，分流板上开设有多个分流孔，分流板相对喷嘴固定，混合料在挤出过程中，混合料通过分流孔进入喷嘴内，减少螺旋取向，提供了稳定的出料量，改善了堆积效果，提高打印质量。进一步的，挤出螺杆的螺齿外径与混料腔内径之差为0.1-1mm，能够防止混合料在混料筒内壁的粘连。进一步的，喉管的轴线与混料筒的轴线之间夹角为40°-60°，防止物料倒溢，有利于物料顺利进入混料筒的混合腔内。附图说明图1是本技术结构示意图。图2是本技术立体图。图3是本技术挤出螺杆结构示意图。图4是本技术挤出螺杆剖视图。图5是分流板结构示意图.图6是分流板剖视图。图7是喷嘴结构示意图.图8是喷嘴剖视图。其中：1-驱动电机，2-挤出螺杆，3-螺钉，4-法兰盘，5-混料筒，6-喉管，7-紧固螺母，8-散热器，9-散热风扇，10-气动接头，11-白色丝材，12-红色丝材，13-黄色丝材，14-蓝色丝材，15-上加热圈，16-温度传感器，17-下加热圈，18-分流板，19-喷嘴。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细描述：如图1至图8所示，一种多色复合3D打印结构，包括混料筒5、喷嘴19和挤出螺杆2，混料筒5内沿轴向设有通孔混料腔，喷嘴19设置于混料筒5下端，混料筒5侧壁设有多个连通混料腔的进料口，进料口内设有喉管6，丝材通过喉管6进入混料筒5的混料腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多色复合3D打印结构，其特征在于，包括混料筒(5)、喷嘴(19)和挤出螺杆(2)，混料筒(5)内沿轴向设有通孔混料腔，喷嘴(19)设置于混料筒(5)下端，混料筒(5)侧壁设有多个连通混料腔的进料口，进料口内设有喉管(6)，丝材通过喉管(6)进入混料筒(5)的混料腔内，挤出螺杆(2)置于混料筒(5)的混料腔内，挤出螺杆(2)包括进料段(A)、塑化段(B)、压缩段(C)及混合挤出段(D)，进料段(A)、塑化段(B)和压缩段(C)为螺纹外径相同的螺杆，进料段(A)和压缩段(C)均为等深度螺旋槽，塑化段(B)为渐变深度螺旋槽，混合挤出段包括多个设置于挤出螺杆(2)表面的剪切齿，进料段(A)的螺旋槽深度大于压缩段(C)的螺旋槽深度，塑化段(B)的螺旋槽最大深度与进料段(A)的螺旋槽深度相同，塑化段(B)的螺旋槽最小深度与压缩段(C)的螺旋槽深度相同，混合挤出段的最大剪切齿外径与进料段(A)的螺纹外径相同；喉管(6)位于混料筒(5)内的进料口位于挤出螺杆(2)的进料段；挤出螺杆(2)上端通过驱动装置驱动。/n

【技术特征摘要】
1.一种多色复合3D打印结构，其特征在于，包括混料筒(5)、喷嘴(19)和挤出螺杆(2)，混料筒(5)内沿轴向设有通孔混料腔，喷嘴(19)设置于混料筒(5)下端，混料筒(5)侧壁设有多个连通混料腔的进料口，进料口内设有喉管(6)，丝材通过喉管(6)进入混料筒(5)的混料腔内，挤出螺杆(2)置于混料筒(5)的混料腔内，挤出螺杆(2)包括进料段(A)、塑化段(B)、压缩段(C)及混合挤出段(D)，进料段(A)、塑化段(B)和压缩段(C)为螺纹外径相同的螺杆，进料段(A)和压缩段(C)均为等深度螺旋槽，塑化段(B)为渐变深度螺旋槽，混合挤出段包括多个设置于挤出螺杆(2)表面的剪切齿，进料段(A)的螺旋槽深度大于压缩段(C)的螺旋槽深度，塑化段(B)的螺旋槽最大深度与进料段(A)的螺旋槽深度相同，塑化段(B)的螺旋槽最小深度与压缩段(C)的螺旋槽深度相同，混合挤出段的最大剪切齿外径与进料段(A)的螺纹外径相同；喉管(6)位于混料筒(5)内的进料口位于挤出螺杆(2)的进料段；挤出螺杆(2)上端通过驱动装置驱动。


2.根据权利要求1所述的一种多色复合3D打印结构，其特征在于，剪切齿为垂直于挤出螺杆(2)表面设置的柱状体。


3.根据权利要求1所述的一种多色复合3D打印结构，其特征在于，驱动装置包括驱动电机(1)，混料筒(5)上端外侧固定有法兰盘(4)，驱动电机(1)的输出轴端的壳体上设有连接法兰，连接法兰与法兰盘(4)通过螺栓连接，驱动电机(1)的输出轴与挤出螺杆(2)固定连接。


4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴华英，江威，卢秉恒，
申请(专利权)人：西安增材制造国家研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61