一种镜像3D打印挤出装置及其工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种镜像3D打印挤出装置及其工作方法，用于单一材料打印或双材料打印，装置包括两个挤出机构，对称分布于横梁两侧，每个挤出机构配置一个打印基板。调整位置时，两个喷头与其对应打印基板的位置同时调平，实现镜像3D打印。当启动双材料打印时，两喷头分别装填两种目标耗材，同时开始相同打印任务，保证材料进丝和沉积过程同步进行。当目标件需要切换材料时，通过将横梁旋转180

【技术实现步骤摘要】
一种镜像3D打印挤出装置及其工作方法


[0001]本专利技术涉及3D打印
，具体而言，尤其涉及一种镜像3D打印挤出装置及其工作方法。

技术介绍

[0002]当前双喷头双材料打印需求主要通过双喷头共挤出机型3D打印设备实现。该类设备将两个材料挤出喷头及其送丝机构集成在一台挤出机上，以实现双喷头协同调平的目的，通过初调平可保障两枚喷头与材料基板相对位置相同。当一个喷头工作时，另一个喷头略微抬起，此时熔丝已进入热喷头内待机，与工作喷头共同运动。当两材料切换时，工作喷头结束工作，另一个喷头先加热至材料挤出目标温度，再开始打印工作。此时，待机喷头内部预装填材料在待机空驶过程中由于长时间受热而使其材料性能下降。因此，在喷头切换后，工作喷头需要在材料基板打印额外结构(如，废料塔)，以避免变质热熔耗材被使用。
[0003]双材料双喷头打印时，会出现一个喷头高温工作，一个喷头高温空驶的现象。塑料丝材在热喷头内长时间受高温加热，会出现热降解现象，材料性能大幅下降。在材料交替过程中，目前主要通过打印废料塔方法规避待切换喷头内部预填充的热降解熔融材料，即，在喷头切换后，先打印简单几何形状的废料塔，将已变质的材料耗尽，再进行正式打印工作。但该方法会拖长喷头切换时间，导致切换后的材料的沉积温度与已冷却的前序沉积材料间温度梯度较大，阻碍两种材料沉积层间进一步聚结，形成较好的层间结合质量。

技术实现思路

[0004]根据上述提出的双材料双喷头打印时，会出现一个喷头高温工作，一个喷头高温空驶的现象；塑料丝材在热喷头内长时间受高温加热，会出现热降解现象，材料性能大幅下降；在材料交替过程中，目前主要通过打印废料塔方法规避待切换喷头内部预填充的热降解熔融材料，但该方法会拖长喷头切换时间，导致切换后的材料的沉积温度与已冷却的前序沉积材料间温度梯度较大，阻碍两种材料沉积层间进一步聚结，形成较好的层间结合质量的技术问题，而提供一种镜像3D打印挤出装置及其工作方法。本专利技术主要利用两个对称分布于横梁两侧的挤出机构，每个挤出机构配置一个打印基板，实现单一材料打印或双材料打印。调整位置时，两个喷头与其对应打印基板的位置同时调平，实现镜像3D打印。当启动双材料打印时，两喷头分别装填两种目标耗材，同时开始相同打印任务，保证材料进丝和沉积过程同步进行。当目标件需要切换材料时，通过将横梁旋转180
°
以实现两喷头的快速切换。本专利技术较传统双喷头3D打印设备，减少了副喷头出丝前需进行附加打印动作以排除喷头内部长时间待机时热降解耗材，可显著提高喷头切换效率，进而有效减小材料交替过程中相邻沉积材料间的温度梯度，最终实现打印结构层间结合强度的提升。
[0005]本专利技术采用的技术手段如下：
[0006]一种镜像3D打印挤出装置，包括：与打印设备滑轨相连接的第一电机、横梁以及对称置于横梁两侧的两个挤出机构，每个挤出机构的下方对应配置一个打印基板，第一电机
与横梁相连，用于驱动横梁转动，调整横梁位置；打印基板固定在打印设备上；
[0007]挤出机构由固定在横梁上的冷却装置和料盒以及具有加热且挤出材料功能的材料挤出加热模块组成，冷却装置为循环冷却水系统，内部通入循环冷却水，与材料挤出加热模块相连，对材料挤出加热模块内未进入加热区域的打印材料进行降温；料盒与材料挤出加热模块内设置的进料管相连，进料管与材料挤出加热模块端部设置的喷头相连，料盒内存储的打印材料输送至进料管，经材料挤出加热模块加热熔融后通过喷头挤出，并在对应的打印基板上打印产品，实现单一材料打印或镜像双材料打印。
[0008]进一步地，所述冷却装置由固定在横梁上的蓄水盒、与蓄水盒相连通的进水管、与进水管相连通的冷却腔和与冷却腔相连通的出水管，进水管的上部和出水管的上部均置于横梁内部，进水管的下部和出水管的下部均置于材料挤出加热模块内部；
[0009]冷却腔的上部和下部分别与进水管的出水口和出水管的进口相连，进水管的进水口与蓄水盒的出水口相连，出水管的出口与蓄水盒侧壁开口相连，出水管的管路上外接水泵，驱动冷却水依次经蓄水盒、进水管、冷却腔、出水管循环至蓄水盒内；
[0010]冷却腔密封包裹在进料管的外壁，通过冷却腔内的循环冷却水对进料管内未进入加热区域的打印材料进行降温。
[0011]进一步地，所述材料挤出加热模块还包括第二电机、齿轮机构和加热装置，齿轮机构、加热装置和进料管均置于材料挤出加热模块的壳体内部，进料管的上部延伸出材料挤出加热模块并贯穿横梁的端部与料盒相连；
[0012]齿轮机构设置在进料管的管路中，由外壳和置于外壳内的两个齿轮组成，两个齿轮间隔设置，中间留有使打印材料通过的空隙，通过两个齿轮的挤压输送，将打印材料向加热装置的方向输送；第二电机用于驱动齿轮机构中的一个齿轮转动。
[0013]进一步地，所述加热装置为加热铜块，包裹在靠近喷头处进料管的外部。
[0014]进一步地，两侧打印基板分别为主打印基板和副打印基板，分别为第一打印基板和第二打印基板，主打印基板上打印的产品为与切片软件初始设置参数相同的打印产品，副打印基板上打印的产品为与主打印基板上产品设置参数相同、仅各部分材料对应不同的产品。
[0015]进一步地，两侧打印基板的初始水平位置一致，双材料打印在主打印基板和副打印基板上打印的产品形状和特征完全相同，但两个产品中每个位置打印的材料对应相反。
[0016]进一步地，单一材料打印时，在主打印基板对应的第一料盒中填装所需打印材料，第一电机驱动横梁将第一料盒对应的喷头调整到主打印基板上方进行打印，主打印基板上方的喷头进行打印工作，保证耗材与熔融工作同步进行；
[0017]双材料打印时，两个料盒分别填装两种不同的耗材，两个喷头进行相同的打印工作，保证材料进丝和沉积过程同步进行，且保证耗材与熔融工作同步进行；当目标件需要切换材料时，通过将横梁旋转180
°
以实现两喷头的快速切换。
[0018]进一步地，双材料打印中，在调平喷头与打印基板相对位置时，两个喷头与其对应的打印基板的位置为同时调平，实现镜像3D打印。
[0019]本专利技术还提供了一种镜像3D打印挤出装置的工作方法，用于单一材料打印，包括如下步骤：
[0020]步骤一、用三维绘图软件绘制所需打印的产品，导入切片软件调整打印参数后进
行切片；将所需要使用的第一材料装到第一料盒中；
[0021]步骤二、打印机电源启动，将已切片的产品导入打印机中，开始打印工作；
[0022]步骤三、第一电机驱动横梁转动，转动到第一喷头位于第一打印基板中心的正上方位置；
[0023]步骤四、材料熔融挤出过程：第一料盒里的材料通过第二电机驱动齿轮机构的齿轮转动进入第一喷头，利用加热铜块将材料加热至熔融态后挤出；在此过程中，蓄水盒里的冷水通过横梁和材料挤出加热模块中的进水管进入冷却腔，降低未进入加热铜块加热区域的材料的温度，防止材料融化将喷头堵死，之后，冷水通过出水管流回到蓄水盒；
[0024]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镜像3D打印挤出装置，其特征在于，包括：与打印设备滑轨相连接的第一电机(1)、横梁(2)以及对称置于横梁(2)两侧的两个挤出机构，每个挤出机构的下方对应配置一个打印基板，第一电机(1)与横梁(2)相连，用于驱动横梁(2)转动，调整横梁(2)位置；打印基板固定在打印设备上；挤出机构由固定在横梁(2)上的冷却装置和料盒以及具有加热且挤出材料功能的材料挤出加热模块(6)组成，冷却装置为循环冷却水系统，内部通入循环冷却水，与材料挤出加热模块(6)相连，对材料挤出加热模块(6)内未进入加热区域的打印材料进行降温；料盒与材料挤出加热模块(6)内设置的进料管(13)相连，进料管(13)与材料挤出加热模块(6)端部设置的喷头相连，料盒内存储的打印材料输送至进料管(13)，经材料挤出加热模块(6)加热熔融后通过喷头挤出，并在对应的打印基板上打印产品，实现单一材料打印或镜像双材料打印。2.根据权利要求1所述的镜像3D打印挤出装置，其特征在于，所述冷却装置由固定在横梁(2)上的蓄水盒(3)、与蓄水盒(3)相连通的进水管(11)、与进水管(11)相连通的冷却腔(15)和与冷却腔(15)相连通的出水管(12)，进水管(11)的上部和出水管(12)的上部均置于横梁(2)内部，进水管(11)的下部和出水管(12)的下部均置于材料挤出加热模块(6)内部；冷却腔(15)的上部和下部分别与进水管(11)的出水口和出水管(12)的进口相连，进水管(11)的进水口与蓄水盒(3)的出水口相连，出水管(12)的出口与蓄水盒(3)侧壁开口相连，出水管(12)的管路上外接水泵，驱动冷却水依次经蓄水盒(3)、进水管(11)、冷却腔(15)、出水管(12)循环至蓄水盒(3)内；冷却腔(15)密封包裹在进料管(13)的外壁，通过冷却腔(15)内的循环冷却水对进料管(13)内未进入加热区域的打印材料进行降温。3.根据权利要求1所述的镜像3D打印挤出装置，其特征在于，所述材料挤出加热模块(6)还包括第二电机(19)、齿轮机构(14)和加热装置，齿轮机构(14)、加热装置和进料管(13)均置于材料挤出加热模块(6)的壳体内部，进料管(13)的上部延伸出材料挤出加热模块(6)并贯穿横梁(2)的端部与料盒相连；齿轮机构(14)设置在进料管(13)的管路中，由外壳和置于外壳内的两个齿轮组成，两个齿轮间隔设置，中间留有使打印材料通过的空隙，通过两个齿轮的挤压输送，将打印材料向加热装置的方向输送；第二电机(19)用于驱动齿轮机构(14)的一个齿轮转动。4.根据权利要求3所述的镜像3D打印挤出装置，其特征在于，所述加热装置为加热铜块(16)，包裹在靠近喷头处进料管(13)的外部。5.根据权利要求1所述的镜像3D打印挤出装置，其特征在于，两侧打印基板分别为主打印基板和副打印基板，分别为第一打印基板(9)和第二打印基板(10)，主打印基板上打印的产品为与初始设置参数相同的打印产品；副打印基板上打印的产品为与主打印基板上产品设置参数相同、仅各部分材料对应不同的产品。6.根据权利要求1或5所述的镜像3D打印挤出装置，其特征在于，两侧打印基板的初始水平位置一致，双材料打印在主打印基板和副打印基板上打印的产品形状和特征完全相同，但两个产品中每个位置打印的材料对应相反。7.根据权利要求1所述的镜像3D打印挤出装置，其特征在于，单一材料打印时，在主打印基板对应的第一料盒(4)中填装所需打印材料，第一电机(1)驱动横梁(2)将第一料盒(4)
对应的喷头调整到主打印基板上方进行打印，主打印基板上方的喷头进行打印工作，保证耗材与熔融工作同步进行；双材料打印时，两个料盒分别填装两种不同的耗材，两个喷头进行相同的打印工作，保证材料进丝和沉积过程同步进行，且保证耗材与熔融工作同步进行；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王肇贵，殷秀增，刘熙睿，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：