專利名稱：應(yīng)用于熔融沉積成型高速3d打印機(jī)的擠出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及熔融沉積成型高速3D打印機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體是指ー種應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置。
背景技術(shù)：
熔融沉積法又被稱為熔絲沉積法或絲狀材料選擇性熔覆，是ー種新型的三維打印方法。其是將絲狀的熱熔性材料加熱融化，與此同時(shí)，三維噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺(tái)上，快速冷卻后形成一層截面。然后重復(fù)以上過程，繼續(xù)熔噴沉積，直至形成整個(gè)實(shí)體造型。由于其成型材料種類多，成型件強(qiáng)度高、精度高，表面質(zhì)量好，易于裝配、無公害，可在辦公室環(huán)境下進(jìn)行等特點(diǎn)，熔融沉積法主要適用于成型小塑料件?，F(xiàn)有的采用熔融沉積成型(FDM)的三維打印機(jī)，由于其擠出裝置整體重量較大，存在打印行走機(jī)構(gòu)運(yùn)行緩慢的問題，同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中采用送料管連接遠(yuǎn)程擠出裝置的打印方案還存在的擠出壓力不均勻，控制精度差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供ー種整體重量較小，打印行走機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度較快，同時(shí)保證擠出精度和擠出壓カ均勻，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用方式簡(jiǎn)便的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置具有如下構(gòu)成:該擠出裝置包括擠出噴頭、送絲模塊以及步進(jìn)電機(jī)，所述的送絲模塊在所述的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下將打印線材送至所述的擠出噴頭并擠出。其中，所述的送絲模塊和擠出噴頭為打印行走機(jī)構(gòu)；所述的步進(jìn)電機(jī)固定設(shè)置于所述的高速3D打印機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過電機(jī)傳動(dòng)軟軸連接所述的送絲模塊，且該步進(jìn)電機(jī)不隨所述的打印行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。該應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置中，所述的電機(jī)傳動(dòng)軟軸為鋼絲軟軸。該應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置中，所述的步進(jìn)電機(jī)設(shè)置于所述的3D打印機(jī)的底部，所述的打印行走機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述的3D打印機(jī)的頂部。步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器連接光軸的一端，該光軸的另一端連接所述的電機(jī)傳動(dòng)軟軸。該應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置中，所述的送絲模塊包括渦輪蝸桿傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)和送絲輪，所述的渦輪蝸桿傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)分別連接所述的電機(jī)傳動(dòng)軟軸和送絲輪，用以在所述的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下驅(qū)動(dòng)所述的送絲輪。該應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置中，所述的渦輪蝸桿傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)包括蝸桿以及與該蝸桿齒輪嚙合的兩個(gè)渦輪，所述的蝸桿通過所述的電機(jī)傳動(dòng)軟軸連接所述的步進(jìn)電機(jī)；用以降低步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，放大扭力。
該應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置中，所述的送絲輪包括兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的驅(qū)動(dòng)齒輪，所述的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪分別與所述的兩個(gè)渦輪同軸連接，所述的打印線材通過所述的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪之間被送至所述的擠出噴頭。該應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置中，所述的擠出裝置還包括噴頭加熱塊，所述的噴頭加熱塊固定連接于所述的擠出噴頭。采用了該發(fā)明的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置包括擠出噴頭、送絲模塊以及步進(jìn)電機(jī)，所述的送絲模塊在所述的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下將打印線材送至所述的擠出噴頭并擠出。其中，所述的送絲模塊和擠出噴頭為打印行走機(jī)構(gòu)；所述的步進(jìn)電機(jī)固定設(shè)置于所述的高速3D打印機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過電機(jī)傳動(dòng)軟軸連接所述的送絲模塊，且該步進(jìn)電機(jī)不隨所述的打印行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而有效減小了打印行走機(jī)構(gòu)的整體重量，使其運(yùn)行速度更快，同時(shí)保證擠出裝置的擠出精度及擠出壓カ均勻，且本發(fā)明的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用方式也相當(dāng)簡(jiǎn)便。


圖1為本發(fā)明的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的送絲模塊的渦輪蝸桿傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的送絲模塊的送絲輪的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的送絲輪、擠出噴頭和噴頭加熱塊與線材間的位置關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明。請(qǐng)參閱圖1所示，為本發(fā)明的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。在一種實(shí)施方式中，應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置包括擠出噴頭1、送絲模塊以及步進(jìn)電機(jī)2，所述的送絲模塊在所述的步進(jìn)電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)下將ABS或PLS打印線材4送至所述的擠出噴頭I并擠出。所述的送絲模塊和擠出噴頭I為打印行走機(jī)構(gòu)。在采用該軟軸3連接步進(jìn)電機(jī)2和送絲模塊的情況下，該步進(jìn)電機(jī)2可以設(shè)置于所述的3D打印機(jī)的底部，同時(shí)將所述的打印行走機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述的3D打印機(jī)的頂部。該步進(jìn)電機(jī)2的輸出軸通過電機(jī)傳動(dòng)軟軸3連接打印行走機(jī)構(gòu)的送絲模塊，且該步進(jìn)電機(jī)2不隨所述的打印行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。電機(jī)傳動(dòng)軟軸3可以采用鋼絲軟軸。步進(jìn)電機(jī)2連接鋼絲軟軸3的具體形式，一般可以采用將電機(jī)2 (電機(jī)軸徑5mm)通過聯(lián)軸器(5_轉(zhuǎn)8_)連接ー根8_光軸，光軸另一端連接傳動(dòng)軟軸3。通過軟軸將位于3D打印機(jī)底部的步進(jìn)電機(jī)2輸出的動(dòng)カ傳送給位于3D打印機(jī)頂部的送絲模塊。在一種較優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的送絲模塊包括渦輪蝸桿傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)5和送絲輪6，所述的渦輪蝸桿傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)5分別連接所述的電機(jī)傳動(dòng)軟軸3和送絲輪6，用以在所述的步進(jìn)電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)下驅(qū)動(dòng)所述的送絲輪6。
在進(jìn)ー步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的渦輪蝸桿傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)5包括蝸桿以及與該蝸桿齒輪嚙合的兩個(gè)渦輪，所述的蝸桿通過所述的電機(jī)傳動(dòng)軟軸3連接所述的步進(jìn)電機(jī)2 ；用以降低步進(jìn)電機(jī)2的輸出轉(zhuǎn)速，放大扭力。所述的送絲輪6包括兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的驅(qū)動(dòng)齒輪，所述的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪分別與所述的兩個(gè)渦輪同軸連接，所述的打印線材4通過所述的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪之間被送至所述的擠出噴頭I。在更優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的擠出裝置還包括噴頭加熱塊7，所述的噴頭加熱塊7固定連接于所述的擠出噴頭I。在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明的擠出裝置由步進(jìn)電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，步進(jìn)電機(jī)采用42mm/1.8°電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電路采用1/8細(xì)分。電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周所需要的步進(jìn)脈沖數(shù)為:360° /1.8° X8=1600。步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器連接鋼絲軟軸，軟軸另一端連接至渦輪蝸桿，電機(jī)通過軟軸驅(qū)動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)。單頭蝸桿材質(zhì)為黃銅，外徑11.8mm,內(nèi)孔6mm,總長(zhǎng)18mm,齒部分長(zhǎng)13mm, —端有M3螺絲固定孔。蝸輪材質(zhì)為鋁，60齒，齒輪外徑25.6，臺(tái)階外徑15，內(nèi)孔8，齒輪厚度6mm，總厚度13mm，有M3螺絲固定孔。渦輪蝸桿采用齒輪速比1:60，因此，渦輪旋轉(zhuǎn)一周，步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)為:1600X60=96000。如圖2、3、4所示，渦輪齒輪與送絲輪齒輪同軸連接，因此送絲輪齒輪旋轉(zhuǎn)一周所需電機(jī)驅(qū)動(dòng)脈沖數(shù)同樣是96000。送絲輪直徑為30mm，與渦輪同軸連接。送絲輪周長(zhǎng)為:X 30mm=94.245mm,因此，單位長(zhǎng)度(mm)進(jìn)料所需的電機(jī)步進(jìn)脈沖數(shù)(Step-E)為:96000/94.245=1018.62。單位長(zhǎng)度(mm)的材料體積為n Xr2Xh= n X 1.52X 1=7.069mm3，由此可以計(jì)算出擠出頭的控制精度為:7.069mm3/1018.62=0.00694mm3,即每立方毫米擠出量的電機(jī)控制脈沖數(shù)為:1/0.00694=144.09。該裝置整體重量輕，可以很容易地實(shí)現(xiàn)超過300mm/s的XY行走速度，傳統(tǒng)3D打印機(jī)的行走速度一般不超過40mm/s，該裝置大大提高了 3D打印機(jī)的打印速度。從而消除了傳統(tǒng)3D打印機(jī)采用的擠出電機(jī)直接安裝在擠出機(jī)上而造成的擠出機(jī)整體重量大，運(yùn)行緩慢的問題。采用了該發(fā)明的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置包括擠出噴頭、送絲模塊以及步進(jìn)電機(jī)，所述的送絲模塊在所述的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下將打印線材送至所述的擠出噴頭并擠出。其中，所述的送絲模塊和擠出噴頭為打印行走機(jī)構(gòu)；所述的步進(jìn)電機(jī)固定設(shè)置于所述的高速3D打印機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過電機(jī)傳動(dòng)軟軸連接所述的送絲模塊，且該步進(jìn)電機(jī)不隨所述的打印行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而有效減小了打印行走機(jī)構(gòu)的整體重量，使其運(yùn)行速度更快，同時(shí)保證擠出裝置的擠出精度及擠出壓カ均勻，且本發(fā)明的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用方式也相當(dāng)簡(jiǎn)便。在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.ー種應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置，該擠出裝置包括擠出噴頭、送絲模塊以及步進(jìn)電機(jī)，所述的送絲模塊在所述的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下將打印線材送至所述的擠出噴頭并擠出，其特征在于，所述的送絲模塊和擠出噴頭為打印行走機(jī)構(gòu)；所述的步進(jìn)電機(jī)固定設(shè)置于所述的高速3D打印機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過電機(jī)傳動(dòng)軟軸連接所述的送絲模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置，其特征在于，所述的電機(jī)傳動(dòng)軟軸為鋼絲軟軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置，其特征在于，所述的步進(jìn)電機(jī)設(shè)置于所述的3D打印機(jī)的底部，所述的打印行走機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述的3D打印機(jī)的頂部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置，其特征在于，所述的步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器連接光軸的一端，該光軸的另一端連接所述的電機(jī)傳動(dòng)軟軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置，其特征在于，所述的送絲模塊包括渦輪蝸桿傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)和送絲輪，所述的渦輪蝸桿傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)分別連接所述的電機(jī)傳動(dòng)軟軸和送絲輪，用以在所述的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下驅(qū)動(dòng)所述的送絲輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置，其特征在于，所述的渦輪蝸桿傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)包括蝸桿以及與該蝸桿齒輪嚙合的兩個(gè)渦輪，所述的蝸桿通過所述的電機(jī)傳動(dòng)軟軸連接所述的步進(jìn)電機(jī)；用以降低步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，放大扭力。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置，其特征在于，所述的送絲輪包括兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的驅(qū)動(dòng)齒輪，所述的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪分別與所述的兩個(gè)渦輪同軸連接，所述的打印線材通過所述的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪之間被送至所述的擠出噴頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置，其特征在于，所述的擠出裝置還包括噴頭加熱塊，所述的噴頭加熱塊固定連接于所述的擠出噴頭。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置，屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域。該擠出裝置包括擠出噴頭、送絲模塊以及步進(jìn)電機(jī)，送絲模塊在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下將打印線材送至擠出噴頭并擠出。其中，送絲模塊和擠出噴頭為打印行走機(jī)構(gòu)；步進(jìn)電機(jī)固定設(shè)置于高速3D打印機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過電機(jī)傳動(dòng)軟軸連接所述的送絲模塊，且該步進(jìn)電機(jī)不隨所述的打印行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而有效減小了打印行走機(jī)構(gòu)的整體重量，使其運(yùn)行速度更快，同時(shí)保證擠出裝置的擠出精度及擠出壓力均勻，且本發(fā)明的應(yīng)用于熔融沉積成型高速3D打印機(jī)的擠出裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用方式也相當(dāng)簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)B29C67/00GK103112166SQ20131005194
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月17日
發(fā)明者劉海川, 宋建勇, 季明 申請(qǐng)人:磐紋科技(上海)有限公司