双对流散热构造的三维打印近程挤出机制造技术

双对流散热构造的三维打印近程挤出机，属于机械构造领域；其构造包括支架、推料电机、喉管、喉管生根金属部件、隔板、加热铝块、一对鼓风机式风扇、挤出喷头；与现有技术的根本不同在于：隔板总体上垂直于罩体与支架的平面，并将罩体与支架之间所围成的空间分隔成2部分：上部空间及下部空间；在隔板的2个表面各安装一个鼓风机式风扇，2个鼓风机式风扇的电机转轴垂直于隔板平面，各自的进气口都背离隔板平面；其中一个鼓风机式风扇的进风口朝向推料电机并吹向喉管部位，另一个鼓风机式风扇的进风口朝向打印物件并吹向挤出喷头的喷孔部位；可以广泛应用于FDM

【技术实现步骤摘要】
双对流散热构造的三维打印近程挤出机
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][0001]本专利技术属机械制造领域，确切的讲是一种专门用于FDM
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3D打印机的紧凑型的内藏散热构造的近程挤出机，适用于FDM
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3D打印机中。
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技术介绍
][0002]本专利技术是针对FDM
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3D打印技术(Fused Deposition Modeling,FDM)：详称熔融沉积成型快速成型工艺；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。
[0003]FDM
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3D打印机基本构造与运行原理表述为：
[0004]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
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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。
[0005]挤出机是FDM
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3D打印机的核心部件，包括送料器部分(也叫送丝器(推料器)与挤出喷头部分，及喉管、加热金属体、加热棒及温度传感器等部件，使用加热棒对金属块进行加热,送料器是一个通用部件，主要由推料电机、推料齿轮(含双推料齿轮)、或压紧的惰轮组成；1个固定安装在推料电机轴上，料丝可以经由导料软管传输过来，且被夹紧在推料齿轮或压紧的惰轮与推料齿轮之间，推料电机的转动就搓动料丝前进传输；料丝经过送料器推料至喉管的入口，再通过喉管导向，到达金属块加热部位的融料腔，融化后的塑料丝在后续进丝的(活塞)压力的作用下从挤出喷头的喷口挤到打印平台上,一般来说挤出机中的喉管由不锈钢、铸铁制造，以降低其导热性能；喉管内部还往往衬有铁氟龙，防止融料黏结在管内，以降低喉管出现堵料堵头问题。挤出机的外加散热片和风扇也是为了降低喉管上部的温度，防止堵头；挤出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。
[0006]与本专利技术关联的近程(送丝)的挤出机就是将送料器安装在挤出喷头(往往是一个组件：含有加热铝块、加热棒、喉管、喷嘴及散热器等)的上方，材料由送料电机直接驱动齿轮，料丝被另一侧的压紧“惰轮”压紧在齿轮上，利用料丝与齿轮之间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，采用近程送丝对导轨的刚度要求也比较高。而远端送丝是将送料器安装在离挤出喷头较远位置上，由铁氟龙导料管联通导料；远程
送料器的驱动电机一般安装在打印机框架上，由导管送入料丝；而不是安装在挤出喷头上，近程(送丝)的挤出机也与近程送丝相比较，远端送丝需要较大扭矩，才能将材料挤入打印头中；包括：双色、三色及多色情况。
[0007]FDM
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3D打印机工作情况如下：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
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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。
[0008]其结构细节阐述为：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。根据需要修改固件中部分参数来满足打印的要求。包括需要接两个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，由于作者未使用加热床，只使用一个12V、5A电源即可，位于拓展板右上角，有X、Y、Z方向的限位开关，可以控制打印机每次工作时的原点。步进电机驱动板是用来连接步进电机的，从而实现主控板对步进电机的控制，实现XYZ轴电机及挤出机的动作。步进电机驱动板的特点是，它只有简单的步进和方向控制接口，有5个不同的步进模式：全、半、1/4、1/8和1/16，可调电位器可以调节最大电流输出，从而获得更高的步进率，有过热关闭电路、欠压锁定、交叉电流保护的功能，以及接地短路保护和加载短路保护的作用，驱动板通过引脚接插到拓展板中对应的接口上。软件部分包括：3D打印机软件部分包括上位机软件和下位机软件两大部分，而每部分又有细分，通过软件的运行，作者才能实现主控板对打印参数的设置及控制。一台3D打印机所有软件完整运行的过程如下：首先，作者需要在电脑上的三维建模软件中完成零件的建模，如Solidworks、UG、3D Max等三维软件，创建完3D模型以后将文件另存为STL格式，将STL文件在切片软件Slic3r中打开，通过一系列的打印设置，进行切片产生代码，在另一上位机软件Pronterface上将代码打开，并连接主板，主板上的下位机软件为Marlin固件，运行前已提前进行参数设置，连接成功后，主板上的LED灯会闪烁，待打印机上加热管加热，温度升至设定温度后开始打印。下面具体介绍一下打印机的软件部分。下位机软件Marlin固件为自由软件，可以直接用来做软件开发，而作者在3D打印机中使用Marlin固件时，只需要在Arduino IDE软件中下载完固件，找到Mar本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双对流散热构造的三维打印近程挤出机，工作原理为：推料电机的推料齿轮推动经由导料软管传输来的料丝，使得料丝穿过散热体的导料孔，在经由喉管的内孔，而进入被加热棒加热的加热铝块的融料腔中；在被融化后，在后续料丝的推挤压力下，最后由挤出喷头的喷孔喷出；基本构造包括：支架、推料电机、喉管、喉管生根金属部件、隔板、加热铝块、一对鼓风机式风扇、挤出喷头；其特征就在于：隔板总体上垂直于罩体与支架的平面，并将罩体与支架之间所围成的空间分隔成2部分：上部空间及下部空间；在隔板的2个表面各安装一个鼓风机式风扇，2个鼓风机式风扇的电机转轴垂直于对应的隔板平面，各自的进气口都背离隔板平面；其中一个鼓风机式风扇的进风口朝向推料...

【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：发明
国别省市：