用于3D打印的粒料挤出机制造技术

一种用于3D打印的基于挤出机的打印头(1)，具有用于提供颗粒和/或液体进料形式的材料的材料进料单元(2)、材料挤出单元(3)和喷嘴单元(4)，材料挤出单元(3)布置成接收颗粒和/或液体进料形式的材料，并将所述材料转化成打印形式的液化材料，喷嘴单元(4)与材料挤出单元(3)流体连通，喷嘴单元(3)包括输出通道(5)和布置成输出液化材料的喷嘴(6)。另外，内部容积扩大单元(7)设置成与喷嘴单元(4)的输出通道(5)流体连通，其中内部容积扩大单元(7)在第一操作状态下具有第一内部容积，以及在第二操作状态下具有第二内部容积，其中，第二内部容积大于第一内部容积。积大于第一内部容积。积大于第一内部容积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于3D打印的粒料挤出机


[0001]本专利技术涉及一种用于3D打印的基于挤出机的打印头，该打印头包括：材料进料单元，用于提供颗粒和/或液体供给形式的材料；材料挤出单元，布置成接收颗粒和/或液体供给形式的材料，并将材料转变成打印形式的液化材料(即通过温度和/或压力熔化)；以及喷嘴单元，与材料挤出单元流体连通。喷嘴单元包括输出通道和布置成输出液化材料的喷嘴(或输出孔)。

技术介绍

[0002]国际专利公开WO2018/086792公开了一种用于3D打印机的打印头，该打印头具有用于具有可变粘度的原料的进料、包括温度控制元件的熔化区和用于所述原料的液相的出口开口，出口开口用于将原料从进料区输送到熔化区，该打印头包括可插入到所述进料区中的柱塞。
[0003]中国专利公开CN103692653B公开了一种熔体微分三维打印机，该打印机包括材料熔化单元、液滴喷射单元、圆柱坐标系形成单元和框架。在材料熔化单元中，伺服电机驱动螺杆旋转通过进料口。将倒出的塑料粒料混合剪切，加热器固定在桶内，以通过温度控制使粒料完全塑化，熔融材料通过螺杆输送至液滴喷射单元。在液滴喷射单元中，熔融材料沿着流道板中的热流道由线性伺服电机驱动而被输送至阀体。线性伺服电机驱动阀针在阀体内往复运动，以及从喷嘴中挤出熔融材料以形成熔融液滴。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种用于物体的3D打印的改进的打印头，该打印头基于例如基本材料的颗粒的颗粒形式的进给材料或例如熔化的塑料的液体形式的进给材料的挤出。
[0005]根据本专利技术，提供了一种如上所述的基于挤出机的打印头，该打印头还包括与喷嘴单元的输出通道流体连通的内部容积扩大单元，其中，内部容积扩大单元在第一操作状态下具有第一内部容积，以及在第二操作状态下具有第二内部容积，其中第二内部容积大于第一内部容积，并且其中，内部容积扩大单元包括材料挤出单元内的膨胀容积、以及与挤出螺杆连接的致动器，该致动器布置成在膨胀容积内线性地移动挤出螺杆，以使液化材料缩回到膨胀容积内。
[0006]通过增大打印头中的内部容积，立即去除液化材料中的任何压力，从而允许打印头移动至新的打印位置，而不会有任何滴落或拉串。
附图说明
[0007]下面将参照附图来更详细地讨论本专利技术，在附图中：
[0008]图1示出了根据本专利技术实施方式的用于3D打印的基于挤出机的打印头的剖视图；
[0009]图2示出了根据本专利技术的另一实施方式的用于3D打印的基于挤出机的打印头的剖视图；
[0010]图3示出了根据本专利技术的多喷嘴实施方式的用于3D打印的基于挤出机的打印头的剖视图；
[0011]图4示出了根据本专利技术实施方式的用于3D打印的基于挤出机的打印头的控制装置的示意图；
[0012]图5示出了根据本专利技术的“螺杆阀”实施方式的用于3D打印的基于挤出机的打印头的剖视图；以及
[0013]图6A至图6B示出了根据本专利技术的两个示例性实施方式的材料挤出单元的部分的立体图。
具体实施方式
[0014]在塑料的3D打印中，本领域已知的最流行的技术是线材挤出，更通常称为熔融沉积成型(FDM)。在FDM中，固体塑料细丝的线直接供给至3D打印机加热室中，在3D打印机加热室中，塑料细丝熔化成液化形式。液化的塑料细丝被压缩通过喷嘴单元，并被强制分配到固体平台上，在固体平台处液化的塑料细丝重新固化。
[0015]在FDM中，期望的对象通常内置在层中。为了打印某种形状的物体，喷嘴单元可能必须移动至不同的位置，使得打印停止。通常，在移动过程中，由于塑料从挤出喷嘴中渗出，这留下了小的塑料串。这被称为拉串，并且它可在成品物体上留下不希望的塑料串。为了解决这个问题，在随后移动至不同的位置以用于进一步打印之前，塑料细丝缩回到喷嘴单元中。这种技术通常被称为缩回，因此在本领域中是公知的。
[0016]3D塑料打印也可使用粒料挤出。在该技术中，代替塑料细丝，将颗粒直接供给至加热室中。粒料挤出的优点是这不会将颗粒限制为塑料材料，并且也可使用金属或陶瓷化合物材料。另一优点是，塑料颗粒可比塑料细丝的线明显便宜，从而节省打印成本。粒料挤出的缺点是液化材料不包括缩回机构，因为粒料是重力进料的。这严重地限制了物体打印的范围，因为喷嘴单元不能移动至不同的位置而没有明显的串拉。在本领域中需要克服该缺陷。
[0017]本专利技术实施方式提供了用于在采用粒料挤出技术的3D打印系统中获得缩回的解决方案。
[0018]图1示出了根据本专利技术示例性实施方式的用于3D打印的基于挤出机的打印头1的剖视图。材料进料单元2接收颗粒和/或液体供给形式的材料。颗粒和/或液体进料材料通过进料单元2，并进入材料挤出单元3。一旦液化，材料则进入喷嘴单元4，喷嘴单元4具有与喷嘴6流体连接的输出通道5。
[0019]在图1所示的实施方式中，材料挤出单元3包括压缩室31、挤出螺杆32和一个或多个温度控制元件33。材料挤出单元3布置成在压缩室31内压缩颗粒和/或液体进料材料。温度控制元件33布置成向材料挤出单元3提供热量，并且与压缩室31操作关联地工作。温度控制元件33可包括加热和/或冷却元件，该加热和/或冷却元件例如在材料挤出单元3中的不同位置处(或甚至在基于挤出机的打印头1的其它部分中，参见下文)。如图1的示例性实施方式所示，温度控制元件例如被实现为靠近材料挤出单元3的输出侧的高电阻线，当电流通过该高电阻线时，该高电阻线被加热到高温。附加地或替代地，温度控制元件33被实现为通道，该通道具有连接至外部加热/冷却单元(未示出)的加热或冷却流体。
[0020]温度控制元件33可位于不同的段或区域中，例如在靠近材料进料单元2的颗粒的入口处、在压缩室31的中间(通常布置成用于冷却)和/或在材料挤出单元3的底部、在压缩室31的下方以及围绕喷嘴单元4的流动通道5或喷嘴6。以颗粒进料形式提供的材料通过温度控制元件33提供的热量和/或由压缩室31和挤出螺杆32提供的内部剪切和压缩在材料挤出单元3中转变成液化的打印形式。下文中，“打印形式的液化材料”一词也可被称为“液化材料”。液化材料通过材料挤出单元3，并进入喷嘴单元4。注意，温度控制元件33的另一部分可布置为吹送导向喷嘴6的冷却空气的冷却单元。
[0021]注意，材料挤出单元3接收来自材料进料单元2的以液体进料形式提供的材料，接收来自温度控制元件33热量，以及接收来自压缩室31和挤出螺杆32的压力，材料挤出单元3可仍然设置为进一步加热/熔化液体进料形式的材料，并例如改变液体进料形式的材料的粘度和/或温度。在这方面，材料挤出单元3仍然可改变以液体供给形式提供的材料的性质，并将其转变成用于3D打印的打印形式的液化(即可流动)材料，并将打印形式的液化材料输出至喷嘴单元4。
[0022]如图1的实施方式所示，喷嘴单元4包括输出通道5和喷嘴6，其布置成进一步输出液化的(即可流动的)材料(以用于3D输出打印的打印形式)。基于挤出机的打印头1还包括与喷嘴单元4和输出通道5流体连通的内部容积扩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于3D打印的基于挤出机的打印头，包括：材料进料单元(2)，用于提供颗粒和/或液体进料形式的材料；材料挤出单元(3)，布置成接收所述颗粒和/或液体进料形式的材料，并且将所述材料转化成打印形式的液化材料；以及喷嘴单元(4)，与所述材料挤出单元(3)流体连通，所述喷嘴单元(4)包括输出通道(5)和布置成输出所述液化材料的喷嘴(6)，所述打印头还包括内部容积扩大单元(7)，所述内部容积扩大单元(7)与所述喷嘴单元(4)的所述输出通道(5)流体连通，其中，所述内部容积扩大单元(7)在第一操作状态下具有第一内部容积，以及在第二操作状态下具有第二内部容积，其中，所述第二内部容积大于所述第一内部容积，以及其中，所述内部容积扩大单元(7)包括膨胀容积(S1
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S2)和致动器(34)，所述膨胀容积(S1
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S2)在所述材料挤出单元(3)内，所述致动器(34)连接至挤出螺杆(32)，所述致动器(34)布置成在所述膨胀容积(S1
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S2)内线性移动所述挤出螺杆(32)，以使所述液化材料缩回到所述膨胀容积(S1
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S2)中。2.根据权利要求1所述的基于挤出机的打印头，其中，所述材料挤出单元(3)包括压缩室(31)和所述挤出螺杆(32)，所述挤出螺杆(32)布置成在所述压缩室(31)内压缩所述材料。3.根据权利要求1或2所述的基于挤出机的打印头，其中，所述材料挤出单元(3)包括温度控制元件(33)，所述温度控制元件(33)与所述压缩室(31)操作关联。4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于挤出机的打印头，其中，所述内部容积扩大单元(7)包括柱塞通道(71)和柱塞(72)，所述柱塞通道(71)与所述喷嘴(6)流体连通，所述柱塞(72)能够移动地布置在所述柱塞通道(71)内。5.根据权利要求4所述的基于挤出机的打印头，其中，所述柱塞(72)还包括阀装置(73)，所述阀装置(73)布置成关闭所述输出通道(5)。6.根据权利要求1至3中任一项所述的基于挤出机的打印头，其中，所述内部容积扩大单元(7)是所述材料挤出单元(3)的部分，以及致动器(34)连接至所述挤出螺杆(32)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅各布，
申请(专利权)人：艾德玛泰克欧洲公司，
类型：发明
国别省市：