一種熔融沉積三維打印噴頭及打印機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熔融沉積三維打印技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種熔融沉積三維打印噴頭及打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]熔融沉積制造(Fused Deposit1n Modeling, FDM)三維打印機(jī)采用絲狀材料(如ABS塑料絲)作為加工物，用加熱器將其加熱到熔融狀態(tài)，通過(guò)送絲機(jī)構(gòu)從噴頭擠出細(xì)絲材料，加熱噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)三維模型的截面輪廓數(shù)據(jù)作X-Y平面運(yùn)動(dòng)，逐層選擇性融覆形成三維實(shí)體。熔融沉積制造三維打印工藝由于其獨(dú)特的技術(shù)原理，比較適合于家庭、辦公用品以及模具行業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)，另外還被廣泛用于醫(yī)學(xué)、醫(yī)療、考古等三維實(shí)體模型制造，具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。
[0003]現(xiàn)有的典型FDM三維打印機(jī)都采用柱塞式噴頭系統(tǒng)，如圖1所示:柱塞式噴頭的工作原理是通過(guò)兩個(gè)或多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的摩擦輪提供動(dòng)力，將絲料送入塑化裝置融化，其中后進(jìn)的未融化絲料充當(dāng)柱塞推動(dòng)熔融絲料經(jīng)微型噴嘴擠出。由于柱塞式噴頭系統(tǒng)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力較小，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不吐絲現(xiàn)象嚴(yán)重影響成型精度，不利于其進(jìn)一步推廣使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種熔融沉積三維打印噴頭及打印機(jī)，通過(guò)采用螺桿式推進(jìn)，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的推動(dòng)力，有效的推動(dòng)熔融絲料從噴嘴擠出。
[0005]按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種熔融沉積三維打印噴頭，包括螺桿機(jī)筒、噴嘴、螺桿軸，其中所述噴嘴安裝在螺桿機(jī)筒下部，螺桿軸安裝于螺桿機(jī)筒內(nèi)，螺桿軸的上端可通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)軸連接，下半段軸上開有螺紋槽，螺桿機(jī)筒的筒身上部開有支管，用于安裝進(jìn)絲的塑化管，所述螺桿機(jī)筒和支管的外周安裝有加熱裝置。
[0006]上述噴頭結(jié)構(gòu)中，螺桿機(jī)筒作為絲料的融化和混合容器，支管中安裝的塑化管作為絲料進(jìn)口，加裝裝置對(duì)塑化管和螺桿機(jī)筒中的絲料進(jìn)行加熱使其融化，通過(guò)螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，對(duì)進(jìn)入螺桿機(jī)筒的融化絲料進(jìn)行攪拌混合并推進(jìn)到噴嘴中擠出成型，從而能夠有效的將絲料融化并擠出。
[0007]優(yōu)選地，所述支管為三個(gè)，均勻的布置在螺桿機(jī)筒的筒身上部。
[0008]通過(guò)設(shè)置三個(gè)支管，三個(gè)支管中可安裝三個(gè)塑化管，從而可以將紅、綠、藍(lán)三種顏色的絲料送進(jìn)機(jī)筒加熱融化，通過(guò)設(shè)定送入機(jī)筒的三中顏色絲料的比例，經(jīng)螺桿軸的攪拌在三基色原理作用下產(chǎn)生任意顏色的熔融絲料，從而達(dá)到打印任意顏色成型件的功能。
[0009]優(yōu)選地，所述螺桿機(jī)筒下部開有外螺紋，噴嘴開有與螺桿機(jī)筒下部外螺紋相配合的內(nèi)螺紋，噴嘴與螺桿機(jī)筒通過(guò)螺紋配合連接。
[0010]通過(guò)螺桿機(jī)筒下部的外螺紋和噴嘴的內(nèi)螺紋的配合連接，使得，噴嘴與螺桿機(jī)筒的連接更為堅(jiān)固，防止絲料漏出。
[0011]優(yōu)選地，所述螺桿機(jī)筒頂部?jī)?nèi)固定安裝有止推球軸承和軸承端蓋，螺桿軸穿過(guò)止推球軸承和軸承端蓋。
[0012]通過(guò)在螺桿機(jī)筒的頂部安裝止推球軸承和軸承端蓋，一方面固定了螺桿軸，使螺桿軸的運(yùn)轉(zhuǎn)更為穩(wěn)固，另一方面也使螺桿機(jī)筒成為一個(gè)密閉空間，防止絲料漏出。
[0013]優(yōu)選地，加熱裝置由加熱套和熱敏電阻構(gòu)成，加熱套產(chǎn)生的熱量使絲料融化，熱敏電阻反饋溫度信息，整個(gè)加熱裝置為閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)。
[0014]通過(guò)加熱套為螺桿機(jī)筒和塑化管加熱，使進(jìn)入螺桿機(jī)筒的絲料融化，并通過(guò)熱敏電阻反饋溫度變化，達(dá)到精細(xì)控制溫度的目的，使融化絲料處于混合和擠出的最佳溫度。
[0015]優(yōu)選地，螺桿機(jī)筒的頂部開設(shè)有用于與打印機(jī)相連的通孔或者螺紋孔。
[0016]通過(guò)螺桿機(jī)筒頂部設(shè)置的通孔或者螺紋孔，可以將整個(gè)噴頭裝置固定安裝在打印機(jī)上，加強(qiáng)了噴頭裝置的穩(wěn)定性。
[0017]按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種包含上述熔融沉積三維打印噴頭的熔融沉積三維打印機(jī)。
[0018]總體而言，與現(xiàn)有技術(shù)相比，按照本發(fā)明的提出的螺桿式熔融沉積三維打印噴頭主要具備以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]1、由于螺桿式噴頭采用螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)融化絲料前進(jìn)擠出，遠(yuǎn)大于柱塞式噴頭采用齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與絲料產(chǎn)生的摩擦力作為驅(qū)動(dòng)力，避免了不吐絲現(xiàn)象，提高了三維打印機(jī)工作的穩(wěn)定性及成型精度；
[0020]2、通過(guò)特殊的螺桿機(jī)筒的設(shè)計(jì)，可以同時(shí)將紅、綠、藍(lán)三種顏色的絲料送機(jī)筒加熱融化，通過(guò)設(shè)定送入機(jī)筒的三中顏色絲料的比例，經(jīng)螺桿軸的攪拌在三基色原理作用下產(chǎn)生任意顏色的熔融絲料，從而達(dá)到打印任意顏色成型件的功能，極大拓展了熔融沉積式三維打印機(jī)的打印范圍并省略了成型件上色等后處理工藝。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中柱塞式噴頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明的彩色熔融沉積三維打印噴頭實(shí)施例的三維示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明的彩色熔融沉積三維打印噴頭實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0025]1-噴嘴2-螺桿機(jī)筒3-塑化管4-軸承端蓋5-電機(jī)6_聯(lián)軸器7_止推球軸承8-螺桿軸9-加熱裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0027]下面通過(guò)圖2和圖3來(lái)介紹本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0028]如圖2和圖3所示，本發(fā)明的彩色熔融沉積三維打印噴頭由螺桿機(jī)筒2、螺桿軸8、噴嘴1、電機(jī)5、加熱裝置9、塑化管3、聯(lián)軸器6、軸承7以及軸承端蓋4構(gòu)成。
[0029]所述螺桿機(jī)筒3筒身上均勻布置有三個(gè)支管，每個(gè)支管中都安裝有一個(gè)塑化管3，支管作為絲料的入口將紅、綠、藍(lán)三種顏色的熔融或半熔融狀態(tài)的絲料導(dǎo)入機(jī)筒中，螺桿機(jī)筒2的上端將于打印機(jī)連接，下端筒身上開有外螺紋與噴嘴連接。
[0030]所述螺桿軸8安裝在螺桿機(jī)筒2中，通過(guò)止推球軸承7和軸承端蓋4與螺桿機(jī)筒2固定，螺桿軸8的上端通過(guò)聯(lián)軸器6與電機(jī)軸連接，下半段軸上開有螺紋槽，當(dāng)螺桿軸8轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)充溢在螺紋槽中的絲料產(chǎn)生攪拌作用和向前推進(jìn)作用，通過(guò)設(shè)定進(jìn)入螺桿機(jī)筒2中的紅、綠、藍(lán)三種顏色絲料的比例，在螺桿軸8的攪拌混合作用下即可產(chǎn)生任意顏色的熔融絲料，并從噴嘴中擠出。
[0031]所述噴嘴I內(nèi)壁上開有螺紋，與螺桿機(jī)筒2下端連接，連接時(shí)加密封圈起密封作用，防止熔融絲料溢出，可根據(jù)要求選用不同出絲孔孔徑的噴嘴，從而達(dá)到所需的成型精度。
[0032]所述電機(jī)5為步進(jìn)電機(jī)，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，通過(guò)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器的脈沖細(xì)分倍率，可獲得不同范圍的電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)整電機(jī)5的轉(zhuǎn)速可控制螺桿軸8擠出絲料的多少，進(jìn)而獲得所需的成型速度。
[0033]所述加熱裝置9有四套，每套由加熱套和熱敏電阻構(gòu)成，分別安裝在機(jī)筒筒身和三個(gè)機(jī)筒支管以及塑化管上，通過(guò)加熱套產(chǎn)生的熱量使其中的絲料融化，熱敏電阻實(shí)時(shí)檢測(cè)并反饋溫度信息，確保溫度穩(wěn)定在絲料融化溫度范圍內(nèi)，由此整個(gè)加熱裝置構(gòu)成閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)，可滿足熔融沉積三維打印機(jī)的精細(xì)溫度控制要求。
[0034]上述熔融沉積三維打印噴頭可安裝在熔融沉積三維打印機(jī)上，實(shí)現(xiàn)熔融沉積三維打印功能。
[0035]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熔融沉積三維打印噴頭，其特征在于，包括螺桿機(jī)筒、噴嘴、螺桿軸，其中所述噴嘴安裝在螺桿機(jī)筒下部，螺桿軸安裝于螺桿機(jī)筒內(nèi)，螺桿軸的上端可通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)軸連接，下半段軸上開有螺紋槽，螺桿機(jī)筒的筒身上部開有支管，用于安裝進(jìn)絲的塑化管，所述螺桿機(jī)筒和支管的外周安裝有加熱裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的熔融沉積三維打印噴頭，其特征在于，所述支管為三個(gè)，均勻的布置在螺桿機(jī)筒的筒身上部。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熔融沉積三維打印噴頭，其特征在于，所述螺桿機(jī)筒下部開有外螺紋，噴嘴開有與螺桿機(jī)筒下部外螺紋相配合的內(nèi)螺紋，噴嘴與螺桿機(jī)筒通過(guò)螺紋配合連接。
4.如權(quán)利要求1或3所述的熔融沉積三維打印噴頭，其特征在于，所述螺桿機(jī)筒頂部?jī)?nèi)固定安裝有止推球軸承和軸承端蓋，螺桿軸穿過(guò)止推球軸承和軸承端蓋。
5.如權(quán)利要求1或4所述的熔融沉積三維打印噴頭，其特征在于，加熱裝置由加熱套和熱敏電阻構(gòu)成，加熱套產(chǎn)生的熱量使絲料融化，熱敏電阻反饋溫度信息，整個(gè)加熱裝置為閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求1或5所述的熔融沉積三維打印噴頭，其特征在于，螺桿機(jī)筒的頂部開設(shè)有用于與打印機(jī)相連的通孔或者螺紋孔。
7.一種熔融沉積三維打印機(jī)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的熔融沉積三維打印噴頭。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熔融沉積三維打印噴頭及打印機(jī)。該熔融沉積三維打印噴頭包括螺桿機(jī)筒、噴嘴、螺桿軸，其中所述噴嘴安裝在螺桿機(jī)筒下部，螺桿軸安裝于螺桿機(jī)筒內(nèi)，螺桿軸的上端可通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)軸連接，下半段軸上開有螺紋槽，螺桿機(jī)筒的筒身上部開有支管，用于安裝進(jìn)絲的塑化管，所述螺桿機(jī)筒和支管的外周安裝有加熱裝置。螺桿機(jī)筒作為絲料的融化和混合容器，支管中安裝的塑化管作為絲料進(jìn)口，加裝裝置對(duì)塑化管和螺桿機(jī)筒中的絲料進(jìn)行加熱使其融化，通過(guò)螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，對(duì)進(jìn)入螺桿機(jī)筒的融化絲料進(jìn)行攪拌混合并推進(jìn)到噴嘴中擠出成型，從而能夠有效的將絲料融化并擠出。
【IPC分類】B29C67-00
【公開號(hào)】CN104626556
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310559350
【發(fā)明人】舒霞云, 許劍峰, 張鴻海, 何龍, 羅浩, 江福祥
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2013年11月12日