一种超高分子量聚合物的快速成型装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超高分子量聚合物的快速成型装置，包括料仓，以及设置于所述料仓底部的喷头；送料杆，与所述料仓配合，用于将所述料仓内的超高分子量聚合物从所述喷头挤出；夯压装置，与所述料仓配合，通过沿所述料仓送料方向的往复运动，将所述喷头挤出的超高分子量聚合物压实。本发明专利技术所述一种超高分子量聚合物的快速成型装置，通过设置环绕喷头设置的、能够往复运动的夯压装置，对喷头挤出的超高分子量聚合物进行反复的夯压，保证了喷头挤出的熔融状态的超高分子量聚合物能够得到全方位的挤压，保证逐层粘结的密合性，避免了由于挤压间隙带来的层与层间存在间隙，进而导致的粘结性不均匀和强度差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种超高分子量聚合物的快速成型装置
本专利技术属于高分子材料成型
，具体地说，涉及一种超高分子量聚合物的快速成型装置。
技术介绍
3D打印是一个通俗的概念，是快速成型技术的一种，产生于20世纪80年代后期。该技术集机械工程、材料工程、数控技术、激光技术等多项技术一体，采用材料累加法制造零件原型。其原理是先通过计算机辅助设计(CAD)或计算机动画建模软件建模，形成数字化模型，然后将三维模型分解为逐层的二维截面，通过软件与数控系统将打印材料逐层堆积固化，制造出实体产品。比较主流的方法包括光固化立体成形(StereoLithographyApparatus,SLA)、分层实体制造(LaminatedObjectManufacturing,LOM)、选择性激光烧结(SelectiveLaserSintering,LS)、熔积成形(FusedDepositionModeling，FDM)等。相较于传统的制造方法，3D打印技术可以忽略产品部件的外形复杂程度；制造快速，可实现产品设计与模具生产的同步进行，提高研发效率，缩短设计周期；原材料利用率极高，接近100％。基于上述优点，该技术在汽车、家电、通讯、航空、工业造型、医疗、考古等行业得到日益广泛的应用。3D打印使用的材料从光敏树脂、ABS、类ABS、蜡型、玻璃纤维等塑料类材料，到不锈钢、铝合金、铁镍合金、钴铬钼合金等金属类材料，种类相比过去已有所丰富，但是与传统制造所使用的材料相比仍有差距，作为新一代工程塑料，超高分子量聚合物具有比强度高、韧性好、耐磨损、耐腐蚀、耐低温、耐应力开裂、抗冲击、抗粘附以及自润滑等诸多优异性能，因此在工农业生产、医药以及国防建设等方面发挥着越来越重要的作用。然而，这类材料具有极高的分子量，以及超长、缠结的分子链，熔体呈高弹态，熔融指数近似为零；成型温度范围窄，易氧化降解；临界剪切速率低、摩擦系数小，因此不易成型加工。近些年，激光技术因具有精度高、速度快、周期短、无需模具等优点，因此在材料加工领域中尤其是在高分子材料的快速成型中的应用发展迅猛，但在实际应用和研究中发现，超高分子量聚合物的激光快速成型存在如下问题：超高分子量聚合物在成型前处于离散堆积的粉末状态，粉末颗粒之间存在大量空隙。由于空气是热的不良导体，因此会影响成型过程中热量的传导。此外，聚合物熔融状态下流动性极差，颗粒间的相对位置变化小，成型件内部存在大量气孔，致密度低，严重影响成型质量。申请号为CN201510428966.X的中国专利公开了一种实现超高分子量聚合物激光快速成型的装置及方法，该装置包括：激光发射端，出射用于辐照超高分子量聚合物粉末并使其熔化的激光束；压辊，用于对激光束烧结位置的超高分子量聚合物进行压实；红外测温仪，用于监测所述烧结位置的温度变化；信号处理装置，用于根据温度信号反馈工艺参数调整信号给主控制系统；主控制系统，根据工艺参数调整信号控制激光发射端和压辊。上述现有技术虽然提出了关于超高分子量聚合物快速成型的技术方案，通过设置压辊，实现对基础的超高分子量聚合物进行滚压，进而碾压粘实，避免了超高分子量聚合物粘性较差，层与层之间粘接性不强的问题，但在使用中存在诸多的问题，例如压辊覆盖面积较小，会留有未被碾压的间隙，导致挤出的超高分子量聚合物滚压粘结不充分，层与层之间的粘结不够充分紧密，进而导致强度较差的问题。因此，有必要对现有技术的不足和缺陷进行改进，提供一种超高分子量聚合物的快速成型装置，通过设置环绕喷头设置的、能够往复运动的夯压装置，对喷头挤出的超高分子量聚合物进行反复的夯压，保证了喷头挤出的熔融状态的超高分子量聚合物能够得到全方位的挤压，保证逐层粘结的密合性，避免了由于挤压间隙带来的层与层间存在间隙，进而导致的粘结性不均匀和强度差的问题。有鉴于此特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种可以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的超高分子量聚合物的快速成型装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：一种超高分子量聚合物的快速成型装置，包括料仓，以及设置于所述料仓底部的喷头；送料杆，与所述料仓配合，用于将所述料仓内的超高分子量聚合物从所述喷头挤出；夯压装置，与所述料仓配合，通过沿所述料仓送料方向的往复运动，将所述喷头挤出的超高分子量聚合物压实。其中，所述夯压装置包括压实组件，至少部分环绕所述喷头设置，通过沿所述料仓送料方向的往复运动，将所述喷头挤出的超高分子量聚合物压实，通过设置环绕所述喷头的压实组件，使得随着所述喷头挤出超高分子量聚合物，压实组件便将其压实，往复运动也使得压实组件占用的空间较小，避免了占用更多的空间，导致装置过大而显得笨重；驱动组件，与所述压实组件连接，并至少部分环绕所述料仓设置，用于驱动所述压实组件沿所述料仓送料方向的往复运动。进一步地，所述压实组件包括第一压实单元，至少部分环绕所述喷头设置；第二压实单元，设置于所述第一压实单元形成的夯压平面一侧，并凸出于所述第一压实单元形成的夯压平面；第三压实单元，分别与所述第一压实单元和所述驱动组件连接，用于将所述驱动组件的动力，传递给所述第一压实单元。进一步地，所述第一压实单元为环绕所述喷头设置的环状槽型结构；所述环状槽型结构的开口一侧形成所述夯压平面。进一步地，所述第二压实单元为嵌入所述第一压实单元的环状槽内；在一个实施方案中，所述第二压实单元主要由聚四氟乙烯材料制成，聚四氟乙烯的摩擦系数低，同时耐高温，能够很好的完成对超高分子量聚合物的夯压。此外，所述驱动组件包括第一驱动单元，至少部分环绕所述料仓设置，并与所述第三压实单元连接，用于驱动所述压实组件沿所述料仓送料方向的往复运动；第二驱动单元，为所述第一驱动单元的往复运动提供动力；第三驱动单元，分别与所述第一驱动单元和所述第二驱动单元连接，并绕第一转轴转动，用于将所述第二驱动单元的动力传递给所述第一驱动单元。进一步地，所述第一驱动单元的周壁设置有向外送料的第一连杆；所述第三驱动单元与所述第一驱动单元周壁的配合处，设置有与所述第一连杆配合的第一滑槽；在一个实施方案中，所述第一连杆能够在所述第一滑槽内往复运动；在一个实施方案中，所述第一连杆与所述第一转轴平行设置；在一个实施方案中，所述第一滑槽为长条形滑槽。进一步地，所述第二驱动单元的输出轴上设置有，能够随所述输出轴转动的转盘；所述转盘上偏心的设置有第二转轴；所述第二转轴上转动设置有第二连杆；所述第三驱动单元设置有，与所述第二连杆配合的第二滑槽；所述第二连杆伸入所述第二滑槽内，并与从所述第二滑槽侧壁伸入的第三转轴转动连接；在一个实施方案中，所述第二滑槽为长条形滑槽；在一个实施方案中，所述第一转轴、所述第二转轴和所述第三转轴平行设置。进一步地，在所述第二驱动单元的作用下，...

【技术保护点】
1.一种超高分子量聚合物的快速成型装置，其特征在于：包括/n料仓(1)，以及设置于所述料仓(1)底部的喷头(2)；/n送料杆(3)，与所述料仓(1)配合，用于将所述料仓(1)内的超高分子量聚合物从所述喷头(2)挤出；/n夯压装置，与所述料仓(1)配合，通过沿所述料仓(1)送料方向的往复运动，将所述喷头(2)挤出的超高分子量聚合物压实。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量聚合物的快速成型装置，其特征在于：包括
料仓(1)，以及设置于所述料仓(1)底部的喷头(2)；
送料杆(3)，与所述料仓(1)配合，用于将所述料仓(1)内的超高分子量聚合物从所述喷头(2)挤出；
夯压装置，与所述料仓(1)配合，通过沿所述料仓(1)送料方向的往复运动，将所述喷头(2)挤出的超高分子量聚合物压实。


2.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚合物的快速成型装置，其特征在于：所述夯压装置包括
压实组件(4)，至少部分环绕所述喷头(2)设置，通过沿所述料仓(1)送料方向的往复运动，将所述喷头(2)挤出的超高分子量聚合物压实；
驱动组件(5)，与所述压实组件(4)连接，并至少部分环绕所述料仓(1)设置，用于驱动所述压实组件(4)沿所述料仓(1)送料方向的往复运动。


3.根据权利要求2所述的一种超高分子量聚合物的快速成型装置，其特征在于：所述压实组件(4)包括
第一压实单元(401)，至少部分环绕所述喷头(2)设置；
第二压实单元(402)，设置于所述第一压实单元(401)形成的夯压平面一侧，并凸出于所述第一压实单元(401)形成的夯压平面；
第三压实单元(403)，分别与所述第一压实单元(401)和所述驱动组件(5)连接，用于将所述驱动组件(5)的动力，传递给所述第一压实单元(401)。


4.根据权利要求3所述的一种超高分子量聚合物的快速成型装置，其特征在于：
所述第一压实单元(401)为环绕所述喷头(2)设置的环状槽型结构；
所述环状槽型结构的开口一侧形成所述夯压平面。


5.根据权利要求4所述的一种超高分子量聚合物的快速成型装置，其特征在于：
所述第二压实单元(402)为嵌入所述第一压实单元(401)的环状槽内；
优选地，所述第二压实单元(402)主要由聚四氟乙烯材料制成。


6.根据权利要求3-5任一所述的一种超高分子量聚合物的快速成型装置，其特征在于：所述驱动组件(5)包括
第一驱动单元(501)，至少部分环绕所述料仓(1)设置，并与所述第三压实单元(403)连接，用于驱动所述压实组件(4)沿所述料仓(1)送料方向的往复运动；
第二驱动单元(502)，为所述第一驱动单元(501)的往复运动...

【专利技术属性】
技术研发人员：马永梅，张京楠，向前，武炎，郑鲲，曹新宇，叶钢，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11