可固定到用于使用填充材料丝状物进行快速原型制造的机器的印刷托架上的冷却挤出机制造技术

本发明专利技术涉及一种挤出系统，包括：冷却挤出机，所述冷却挤出机可固定到用于使用填充材料丝状物(13)进行快速原型制造的机器的印刷托架上，所述挤出系统包括下述组合：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可固定到用于使用填充材料丝状物进行快速原型制造的机器的印刷托架上的冷却挤出机


[0001]本专利技术涉及用于快速原型制造的机器(通常称为“3D打印机”)领域。
[0002]更具体地说，本专利技术涉及一种冷却挤出机，特别适用于使用具有高熔点的材料进行3D打印。

技术介绍

[0003]在增材生产系统中使用的挤出机是旨在使丝状物的状态从固态变为粘弹性状态的机器元件，从而使得材料分层沉积。
[0004]在挤出过程中，材料由驱动系统运送到挤出机内，挤出机中达到的温度使得材料状态发生改变，材料将一层一层地沉积在印刷平面上。
[0005]3D打印机目前已知的一个问题是挤出机的最大工作温度会导致使用熔点相对较低的材料时存在以下缺点：即挤出机的冷却问题和压制块的收集问题。

技术实现思路

[0006]作为本专利技术主题的挤出机的主要目的是允许使用具有高熔点(峰值)的工业聚合物和装载有碳或具有高温基质的玻璃球的工业聚合物进行3D打印。
附图说明
[0007]通过下面的描述并参考附图，将更好地理解该目的和其他目的，附图通过说明性的和非限制性的示例示出了本专利技术的优选实施例，其中有一些变化。
[0008]图中：
[0009]图1是根据本专利技术的挤出机的第一实施例的纵向截面图；
[0010]图1A和图1B示出了在图1中分别用字母“E”、“F”表示的两个被相对放大的细节；
[0011]‑“
E”表示用于密封熔融材料泄漏的包装部件；
[0012]‑“
F”表示具有冷却空气流的外部横向尺寸较小的区域；
[0013]图2是对应于图1中截面图的挤出机的分解图；
[0014]图3是类似于图1的截面图，示出了本专利技术的第一变型，其中没有由陶瓷材料制成的小输送管；
[0015]图4是类似于图1的截面图，示出了本专利技术的第二变型，其中没有由陶瓷材料制成的小输送管和外吸管；
[0016]图5是类似于图1的截面图，示出了本专利技术的第二实施例，其中挤出机的喷嘴可直接从底部移除，而不需要拆卸挤出机的其他部件；
[0017]图6示出了在图1中用字母“G”表示的与喷嘴端部内部相关的放大细节；
[0018]图7、图8和图9示出了图6中细节G的变化，分别用字母G
’
、G”和G
”’
表示；
[0019]图10是本专利技术第三实施例的3d视图，其中仅包括一个冷却空气输送器；
[0020]对应于图10，图11至图14分别示出了：平面图、根据图11中的迹线平面A
‑
A截取的纵向剖视图、根据图11中的迹线平面B
‑
B截取的横向剖视图以及根据图12中的迹线平面C
‑
C截取的纵向剖视图。
具体实施方式
[0021]参照上述附图，作为本专利技术主题的挤出机具有可整体装配到印刷托架上的主体，该主体基本上由多个彼此刚性装配的部件形成。
[0022]根据本专利技术，挤出由以下装置的组合保证：
[0023]‑
用于受控和局部加热的加热装置，
[0024]‑
在低温和基于实验测试确定的预定流速下进行吹气的吹气装置，
[0025]‑
用于供应熔化材料丝状物的通道(或导管),方便地配置成提高流动性。
[0026]有助于形成挤出机的主体的各个部件，将在下面详细讨论。
[0027]·
喷嘴1：基本上呈圆柱形的元件，材料在其中发生熔化并且将材料输送到印刷平面上。所述喷嘴1优选通过螺纹与加热块6成一体。
[0028]在所描述的实施例中，喷嘴1的材料是不锈钢，例如Aisi 303，其具有高耐磨性、耐腐蚀性和良好加工性。在熔化区，填充材料丝状物13在其中滑动的导管的内部被处理成具有粗糙度为0.2
‑
2.5μm的表面光洁度，这确保了材料的良好流动性，降低了表面粘附和材料硫化风险。熔化区优选地是喷嘴的组成部分，以避免熔融材料在接头之间泄漏。
[0029]值得注意的是，根据本专利技术，喷嘴1不仅可以由不锈钢制成，还可以由适用于此目的的其他材料制成，例如碳化钨。
[0030]根据本专利技术的一个特定特征，在熔化区(即喷嘴1中发生填充材料丝状物13的熔化的部分)之前，喷嘴1的主体具有一个区域，在该区域外部横向尺寸较小，并且外部空气传送到所述区域。以这种方式，存在于外部尺寸较小区域中的用于传导热量的有限质量的材料与外部撞击该区域的冷却空气结合，将使得喷嘴1的从熔化区到装载填充材料区的过渡区段中的温度显著降低，从而确保热平衡以避免丝状物由于温度升高而断裂，导致熔断以及挤出中断。
[0031]·
小管2:挤出机的部件，充当丝状物的输送器并且优选地由氧化铝制成。这种材料具有良好的热稳定性、优异的硬度、优异的耐磨性、良好的隔热性。
[0032]氧化铝制成的小管2具有良好的隔热特性，其目的是确保它从与其直接接触的喷嘴1接收的热量和向外部环境散发的热量之间的正确平衡。基本上，小管2充当热缓冲器，在本申请中，当工作温度超过400℃，该小管被证明是不可或缺的，以避免丝状物13在装载区膨胀而导致的由所述丝状物本身引起的不希望的堵塞。
[0033]·
铝制散热器3:铝的高导热性使得散热器3更有效地从外吸管4的表面移除热量，并通过特殊的散热翼片将其分散到周围环境，从而实现并保持足够的热平衡。已经研究了这种部件的形状和工艺，目的是在减小的空间内增加热交换表面。此外，散热器3也旋拧到位于其中的喷嘴1的相应区域。
[0034]·
外吸管4:该部件将小陶瓷管2保持在内部，以便丝状物13流动，而在外部，它旋拧到散热器3上。这种吸管4的材料优选为Aisi 303。相对于铝，这种材料的高导热性使得并有利于热量从内部小管2传递到外部的散热器3。
[0035]·
挤出机连接件5:使得挤出组件被刚性限制到印刷托架上，并且它旋拧到外吸管4上。该挤出机连接件5具有内凸缘，其确保小陶瓷管2紧贴喷嘴1，防止了熔融材料从连接孔排出。
[0036]·
加热块6：该部件包括加热元件、温度检测传感器和钢制块，该加热块含所述加热元件并且喷嘴1旋拧到加热块上，由所述加热元件产生的热量通过传导传递到加热块。该加热块6由一层诸如气凝胶之类的绝缘材料在外部保护，用于限制热量向外散发，从而提高加热块的效率。非常值得注意的是，这种绝缘的存在对于避免或至少减少由挤出机新压制出的材料引起的不希望的加热也很重要。
[0037]加热块6的长度可优选地但不限于在8
‑
30mm之间变化。其形状并不重要，它可以是圆柱形或平行六面体或多边形或多面体。
[0038]·
钢制盖7：它与保护板/盖板8一起使挤出机保持固定，允许连接空气输送器并充当绝缘材料(作为非限制性示例，例如气凝胶)的容器。此外，它有助于并有利于保护刚刚被压制或正在被压制的工件免受加热块6产生的高温的影本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种挤出系统，包括：冷却挤出机，所述冷却挤出机可固定到用于使用填充材料丝状物(13)进行快速原型制造的机器的印刷托架上，其特征在于所述挤出系统包括下述组合：
‑
用于对所述填充材料丝状物(13)进行受控和局部加热的加热装置；
‑
用于将压缩空气吹到所述挤出机的待冷却区域的吹气装置，其直接位于熔化区的上游，具有可基于实验测试确定的预定流速；
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用于供应所述填充材料丝状物(13)的通道或导管，方便地配置成提高其中所述填充材料丝状物的流动性；其中，所述挤出机包括喷嘴(1)，所述喷嘴(1)的主体具有供所述填充材料丝状物(13)在其中发生熔化的熔化区，并且具有供材料输送到印刷平面上的出口端；所述喷嘴(1)与加热块(6)成一体；其中，所述喷嘴(1)由具有高耐磨性、耐腐蚀性和良好加工性的材料制成；并且其中，至少在所述喷嘴(1)的熔化区的供所述填充材料丝状物(13)在其中滑动的导管的内部被处理成具有粗糙度为0.2
‑
2.5μm或更小的表面光洁度，这确保了材料的良好流动性，降低或防止了表面粘附和材料硫化的风险；所述喷嘴(1)的几何形状与局部冷却空气流结合，使得所述挤出机能够在高于400℃的高温下工作，确保了所述材料挤出，防止了所述供应通道堵塞。2.根据前述权利要求所述的挤出系统，其特征在于：在所述熔化区之前，所述喷嘴(1)的主体具有一个区域，所述区域的外部横向尺寸小于所述喷嘴的其余部分，并且还在于所述吹气装置将压缩空气输送到所述区域；从而存在于喷嘴主体的所述外部尺寸较小的区域中的用于传导热量的有限质量的材料将与从外部撞击所述区域的冷却空气结合，适于使得所述喷嘴(1)的从装载填充材料区到熔化区的过渡区段中的温度显著降低，从而确保热平衡以避免丝状物由于温度升高而断裂，导致熔断以及挤出中断。3.根据前述权利要求中的一项或多项所述的挤出系统，其特征在于：所述挤出机包括小管(2)，所述小管充当用于输送所述填充材料丝状物(13)的输送器，并且优选地由氧化铝或其他具有良好热稳定性、优异硬度、优异耐磨性和良好隔热性的陶瓷材料制成；所述小管(2)所提供的良好隔热性确保从与其直接接触的所述喷嘴(1)接收的热量和向外部环境散发的热量之间的正确平衡，从而所述小管(2)充当热缓冲器，以避免所述填充材料丝状物(13)在装载区域中膨胀而导致的由所述丝状物本身引起的不期望的堵塞。4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的挤出系统，其特征在于：所述挤出机包括由诸如铝之类的高导热材料制成的散热器(3)，例如，用于通过专用散热翼片以更有效地移除热量并将其分散到周围环境中，从而使得能够实现并保持足够的热平衡；所述散热器(3)被限制到所述喷嘴(1)上。5.根据权利要求3和4所述的挤出系统，其特征在于：所述挤出机包括：外吸管(4)，其将所述小陶瓷管(2)固定在内部以便所述填充材料丝状物(13)的流动，而所述外吸管在外部被限制到所述散热器(3)上；所述吸管(4)的材料具有高导热性，以使得并有利于热量从所述小内管(2)向所述外散热器(3)传递。6.根据前述权利要求所述的挤出系统，其特征在于：所述挤出机包括挤出机连接件(5)，所述挤出机连接件可牢固地限制到所述印刷托架上，所述印刷托架旋拧到所述外吸管(4)上；其中所述挤出机连接件(5)具有用于确保所述小陶瓷管(2)紧贴所述喷嘴(1)内凸
缘，从而避免熔融材料从连接孔排出。7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的挤出系统，其特征在于：所述挤出机包括设置有加热元件、温度检测传感器和钢制块的加热块(6)，所述加热块包含所述加热元件，并且所述喷嘴(1)固定在所述加热块上，由所述加热元件产生的热量通过传导传递到所述加热块。8.根据前述权利要求所述的挤出系统，其特征在于：所述加热块(6)由一层诸如气凝胶之类的绝缘材料在外部保护，例如，用于限制向外散热，从而提高所述加热块本身的加热效率；其中，这种绝缘材料的存在对于避免或减少刚刚被所述挤出机压制的材料的不希望的加热也很重要。9.根据前述权利要求所述的挤出系统，其特征在于：所述加热块(6)的长度优选地但不限于为8
‑
30mm；其中所述加热块(6)的形状是圆柱形或平行六面体或多边形或多面体。10.根据权利要求7
‑
9中的至少一项所述的挤出系统，其特征在于：所述挤出机包括钢盖(7)，所述钢盖连同盖/保护板(8)一起配置成用于连接所述吹气装置并且配置成充当所述诸如气凝胶之类的所述绝缘材料的容器；所述钢盖(7)和所述保护板(8)有助于并有利于保护刚刚被压制或正在被压制的工件免受由所述加热块(6)产生的高温。11.根据前述权利要求中的一项或...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿莱西奥，
申请(专利权)人：洛博兹股份公司，
类型：发明
国别省市：