三维打印机专用多色直混式挤出机制造技术

三维打印机专用多色直混式挤出机，属于机械构造领域；构造包括：加热金属体组件、散热喉部组件、加热棒、温度传感器；加热金属体组件上加工有2‑6个柱状融料腔，在其底部加工有1个柱状混料腔，在每一个融料腔与混料腔之间开有1条称作为进料支管的孔洞而联通融料腔与混料腔；混料腔直接通向喷嘴的喷口外也向上方或斜上方开有为搅拌电机轴预留的轴孔；散热喉部组件安装在加热金属体组件的上方，其中的散热体上加工有直通加热金属体组件融料腔的垂直走向的过料孔；在与加热金属体组件成相对静止安装状态的搅拌电机的驱动下，搅拌电机轴带动深入混料腔内的搅拌头转动搅拌，混合物料区域均匀；可以广泛应用于FDM类多色混合的3D打印机中。

【技术实现步骤摘要】
三维打印机专用多色直混式挤出机[
]本专利技术属机械制造领域，确切的讲是一种专门用于FDM-3D打印机的多色选色挤出机，适用于多料丝选一的打印情况。[
技术介绍
]本专利技术是针对FDM-3D打印技术：详称熔融沉积成型(FusedDepositionModeling,FDM)快速成型工艺是将各种丝材(如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等)加热熔化进而逐层堆积成型方法，简称FDM。大部分FDM快速成型技术可采用的成型材料很多，如改性后的石蜡、(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)、尼龙、橡胶等热塑性材料，以及多相混合材料，如金属粉末、陶瓷粉末、短纤维等与热塑性材料的混合物。其中PLA(聚乳酸)具有较低的收缩率，打印模型更容易塑形，以及可生物降解等优点。FDM-3D打印机基本构造与运行原理表述为：主要包括送料机构，运载挤出机的2维或3维(水平X轴Y轴运动及垂直Z轴驱动)运动的机械载台，或挤出机的(Z轴方向)垂直方向保持静止，由Z轴方向的运动由一个独立的载物工作台的升降完成；目前FDM-3D打印机的驱动挤出机寻址的3维机械系统分为：机械臂3维位移系统、皮带或丝杠驱动的(X、Y轴)2维机械传动+(Z轴)升降载物工作台系统、垂直3丝杠驱动(俗称：方式)的使用连杆联接挤出机平台的位移驱动系统等。还有保持上述运动构建的结构壳体等；还有支持机械系统运动的电子控制系统等。工作情况如下：在电子系统的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，挤出机作X-Y平面运动，载物工作台调整高度，打印开始时工作台平面位于热熔喷头喷口位置，热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.1—8mm厚的薄片轮廓。在一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层"画出"截面及轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。往往使用1个专用喷口来铺设支撑材料(支撑材料一般是水溶性的，打印完毕后水洗除掉)；打印过程中，打印头在平面上的位移以及配合打印平台上下位移会形成一个三维空间，打印头和打印平台根据生成的路径进行打印，打印头完成一个平面上的打印任务后，打印平台自动下降一层，打印头继续打印，循环往复直至成品的完成。或者不使用Z轴电机驱动打印物件平台升降，打印物件平台保持Z轴方向静止，使用Z轴电机驱动挤出机上下移动；或者利用3根垂直丝杠驱动3个垂直移动的滑块，3个滑块都与挤出机进行铰轴链接，通过算法(3个滑块的Z轴方向的位置坐标来决定挤出机的3维空间位置)而同样达到三维位移寻址的目的。打印头温度较高，根据材料的不同以及模型设计温度的不同，打印头的温度相对也不同。为了防止打印物体翘边等问题的出现打印平台一般为加热，打印平台上一般覆盖粘贴纸以便于打印成品的剥离。挤出机核心的部件结构细节阐述为：喉管、加热金属体、加热棒及温度传感器等部件，多数采用加热棒对金属块进行加热,将塑料丝经过喉管的入口端挤入，再通过喉管导向，到达金属块加热部位熔化后进入喷口区域，融化后的塑料丝在后续进丝的(活塞)压力的作用下从喷口挤出，并挤到打印台上,挤出机中的喉管由不锈钢制造，是为了降低其导热性能，不锈钢喉管有些内部还衬有铁氟龙，由于挤出机长期加热打印致使吼管内部温度升高，导致管内料也处在熔融状态，当停止打印冷却后，材料就黏结在管内，下次重新开机打印时，管内黏着料不能马上融化，使喉管出现堵料现象，喉管内部衬铁氟龙，使喉管内料都不会熔融黏着，能大大改善堵头问题。同时作者在挤出机外加散热片和风扇，主要也是为了降低喉管上部的温度，防止堵头问题，也可以为挤出机散热。加热熔化后的塑料丝由喷嘴挤到打印台上，如果为了减少塑料因温度骤减而发生翘边和收缩等不良现象，如果为了减少塑料因温度骤减而发生翘边和收缩等不良现象，可以使用热床打印台。位于挤出机最下端喷头的喷口直径常见有四种类型：0.2mm，0.3mm，0.4mm，0.5mm，市场上应用最广的是0.4mm的喷口，选定好喷口直径后，也要在打印时软件中设置好相应的参数，如切片软件中的打印层高、打印速度等，使打印的质量和精度更高。与单挤头相比较，双挤头采用两个挤出机并列排列，打印速度更快效率也更高，由于其质量更大，运行时产生的惯性更大，对导轨的刚度要求也更高。，这样会降低打印的精度。单挤头相比较，双挤头采用两个挤出机并列排列，并将相对位置固定，由于有两个喷头，双挤头安装在滑块上，由滑块与导轨连接，位于挤出机最下端喷头的喷嘴直径有四种类型：0.2mm，0.3mm，0.4mm，0.5mm，市场上应用最广的是0.4mm的喷嘴，当然根据实际需要可以购买不同直径的喷嘴，这里值得提出注意的是，选定好喷嘴直径后，也要在打印时软件中设置好相应的参数，如切片软件中的打印层高、打印速度等，使打印的质量和精度更高。齿轮再靠紧料丝，近端送丝就是将挤出机安装在打印头上，材料由送料电机直接驱动齿轮，利用齿的摩擦推力将料丝挤入喉管，在金属块中融化由喷口喷出打印。这种安装方式由于挤出机与打印头一起运动，打印头质量大，打印时惯性也大，容易使打印不精确，采用近端送丝对导轨的刚度要求也比较高。而远端送丝是将挤出机安装在离挤出机较远位置，驱动电机一般安装在打印机框架上，由导管送入料丝；而不是安装在挤出机上，与近端送丝相比较，远端送丝需要较大扭矩，才能将材料挤入打印头中。使用的材料除了线材外；如粉状、胶状或粒状材料,由机械压力或气压压入喉管,也是一种送料机构.它可以直接使用ABS/PLA等颗粒原料，倒入进料舱，高温融化后变为液态，然后在气动系统的控制下，实现3D打印材料的挤出。电路部分包括：电路部分包括：3D打印机电路部分在打印机中起的作用是控制整个打印过程协调、有序、完整的运行。FDM型3D打印机一种典型电路部分主要包括Arduinomega2560主控板，Ramps1.4拓展板以及步进电机驱动板。下面对它们的基本参数和作用，作如下介绍。ArduinoMega2560主控板ArduinoMega2560主控板的微控制器为atmega2560，工作电压为5V，数字I/O引脚为54个，模拟输入引脚为16个，每个I/O引脚的直流电流为50毫安，主控板是3D打印机的大脑，负责控制整个打印机来完成特定的动作，如打印特定的文件等。这里需要说明，拓展版给主控板供电的二级管不焊接，也就是需要单独给mega2560主控板供电，直接使用USB5V或通过电源接头供电。Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件(各种型号的Arduino板)和软件(ArduinoIDE)，它开放源代码的电路图设计，程序开发接口免费下载，也可依个人需要修改，它满足了不同人群创新创意的需要。3D打印机运行前，需要在ArduinoIDE中下载Marlin固件，根据需要修改固件中部分参数来满足打印的要求。拓展板Ramps1.4插在主控板上，通过插针与主控板相连，有了它是为了更好的与其它硬件进行连接和控制，起到过渡桥梁的作用。拓展板需要接两个12V电源，其中一个为11A，为加热床供电，另一个为5A，为挤出机、各轴电机及风扇等元件供电，由于作者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.三维打印机专用多色直混式挤出机，其主要构造包括：加热金属体组件、散热喉部组件、加热棒、温度传感器；其特征就在于：加热金属体组件是金属构件体，在其上部加工有2-6个柱状融料腔，在其底部加工有1个柱状混料腔，在每一个融料腔与混料腔之间开有1条称作为进料支管的孔洞而联通融料腔与混料腔；混料腔直接通向喷嘴的喷口外也向上方或斜上方开有为搅拌电机轴预留的轴孔；散热喉部组件安装在加热金属体组件的上方，散热喉部组件的主体为金属材质的散热体部件，散热体上加工有直通加热金属体组件融料腔的垂直走向的过料孔，该过料孔的上孔出安装有进料锁嘴；通过固定螺丝或紧配合的凸凹构造使得加热金属体组件与散热喉部组件之间连接起来；加热金属体组件与搅拌电机之间成相对静止安装状态，搅拌电机轴刚性连接深入混料腔内的搅拌头；搅拌电机轴与搅拌轴的夹角小于40度，搅拌电机轴与搅拌轴的传动是由齿轮齿合来直接传动；搅拌轴的密封是由套在搅拌轴上的放置在搅拌轴孔内的密封圈来完成,或是由弹簧的轴向推力推动搅拌轴，使得呈锥面的搅拌头与搅拌轴连接部位轴向紧紧抵在搅拌轴孔的紧密配合来实现密封。/n

【技术特征摘要】
20190429 CN 20192061043561.三维打印机专用多色直混式挤出机，其主要构造包括：加热金属体组件、散热喉部组件、加热棒、温度传感器；其特征就在于：加热金属体组件是金属构件体，在其上部加工有2-6个柱状融料腔，在其底部加工有1个柱状混料腔，在每一个融料腔与混料腔之间开有1条称作为进料支管的孔洞而联通融料腔与混料腔；混料腔直接通向喷嘴的喷口外也向上方或斜上方开有为搅拌电机轴预留的轴孔；散热喉部组件安装在加热金属体组件的上方，散热喉部组件的主体为金属材质的散热体部件，散热体上加工有直通加热金属体组件融料腔的垂直走向的过料孔，该过料孔的上孔出安装有进料锁嘴；通过固定螺丝或紧配合的凸凹构造使得加热金属体组件与散热喉部组件之间连接起来；加热金属体组件与搅拌电机之间成相对静止安装状态，搅拌电机轴刚性连接深入混料腔内的搅拌头；搅拌电机轴与搅拌轴的夹角小于40度，搅拌电机轴与搅拌轴的传动是由齿轮齿合来直接传动；搅拌轴的密封是由套在搅拌轴上的放置在搅拌轴孔内的密封圈来完成,或是由弹簧的轴向推力推动搅拌轴，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小平，罗天珍，
申请(专利权)人：罗天珍，
类型：新型
国别省市：广东;44