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成型絲的制作方法

文檔序號:8574695閱讀:450來源:國知局
成型絲的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種三維打印用耗材,特別涉及一種用于在三維打印過程中構(gòu)建三維物體軟彈性部分的成型絲。
【背景技術(shù)】
[0002]三維打印機(jī),是一種基于三維物體的數(shù)字模型,利用粉末狀金屬或塑料等材料,通過逐層打印的方式構(gòu)造三維物體的設(shè)備。
[0003]公告號為CN1216726C的專利文獻(xiàn)的【背景技術(shù)】中描述了一種以細(xì)絲的形式向打印頭供給成型材料的三維打印機(jī),參見圖1,三維打印機(jī)01具有打印頭011、供料裝置012、導(dǎo)管013及載物臺014 ;供料裝置012具有一個(gè)纏繞有成型絲0123的供料盤0121 ;打印頭011具有由電機(jī)0115驅(qū)動(dòng)的一對供料滾輪0113與0114,液化器0111及設(shè)于液化器0111下端的打印噴嘴0112。供料盤0121被安裝于三維打印機(jī)01的供料盤安裝架的轉(zhuǎn)軸0122上,從而將成型絲0123提供給打印頭011。在使用過程中,將成型絲0123從供料盤0121上拉出,使被拉直的成型絲通過由摩擦阻力較小的材料制成的導(dǎo)管013,直至將成型絲供給到供料滾輪0113及0114,在供料滾輪0113及0114的驅(qū)動(dòng)下,成型絲進(jìn)入液化器0111,成型絲在液化器0111內(nèi)經(jīng)加熱成熔融狀態(tài)的成型材料,在后續(xù)成型絲推力的作用下,從打印噴嘴0112擠出并沉積于載物臺014的載物面上。三維打印機(jī)01的控制單元通過控制打印頭011在水平的X-Y平面內(nèi)移動(dòng),同時(shí)控制載物臺014沿垂向的Z軸移動(dòng),從而逐層地打印出三維物體。
[0004]在上述打印過程中,由電動(dòng)機(jī)0115驅(qū)動(dòng)的供料滾輪0113及0114推動(dòng)成型絲進(jìn)入液化器0111以產(chǎn)生一個(gè)所謂“液化器泵效應(yīng)”,即成型絲本身相當(dāng)于一個(gè)活塞,進(jìn)入液化器0111內(nèi)的成型絲擠壓熔融狀態(tài)的成型材料,使之按一定的體積速率從打印噴嘴擠出?,F(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)成型絲的直徑為3毫米或1.75毫米,通常三維打印機(jī)的打印噴嘴擠出的成型材料的直徑介于0.1毫米-0.2毫米,根據(jù)從打印噴嘴擠出熔融狀態(tài)成型材料的體積等于由供料滾輪推進(jìn)液化器內(nèi)成型絲的體積,送料滾輪每向液化器推進(jìn)I單位長度3毫米或1.75毫米的成型絲,將從打印噴嘴擠出225單位長度或76.6單位長度直徑為0.2毫米熔融狀態(tài)的成型材料,900單位長度或306.25單位長度直徑為0.1毫米熔融的成型材料。
[0005]對于由ABS、PLA、PA、PC或PP等熱塑性硬質(zhì)材料,或由它們與改性材料及添加劑制備成的熱塑性硬質(zhì)材料制成的硬質(zhì)成型絲,可以通過控制推進(jìn)液化器內(nèi)的成型絲的速率來控制從打印噴嘴擠出成型絲的速率;但是,工業(yè)及生活中需要打印出的三維物件通常具有軟彈性部分,現(xiàn)有三維打印機(jī)是采用TPE、TPU或TPV等熱塑性軟質(zhì)材料,或采用它們與改性材料及添加劑制備成的熱塑性軟質(zhì)材料制成的軟質(zhì)成型絲進(jìn)行打印軟彈性部分;但是,由于軟質(zhì)成型絲太軟,其抗彎強(qiáng)度不夠高,位于送料滾輪與液化器0111間的一段成型絲01231在送料滾輪的推力作用下而彎曲,難以在液化器內(nèi)產(chǎn)生“液化器泵效應(yīng)”,通常需要提高液化器的加熱溫度,并靠熔融狀態(tài)成型材料的自身重力而流出打印噴嘴,不僅無法控制成型材料的流出速率,而且相對更高溫的熔融狀態(tài)成型材料不利于打印后的冷卻固化,降低三維物體中軟彈性部分的打印精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種便于在液化器中形成“液化器泵效應(yīng)”的成型絲,旨在提高三維物體中軟彈性部分的打印精度。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型提供一種用于在三維打印過程中構(gòu)建三維物體的軟彈性部分的成型絲,其包括芯線及包裹于芯線外的包裹層,即該成型絲為一包芯線結(jié)構(gòu);芯線與包裹層對應(yīng)地由熱塑性硬質(zhì)材料與熱塑性軟質(zhì)材料構(gòu)成,或?qū)?yīng)地由熱塑性軟質(zhì)材料與熱塑性硬質(zhì)材料構(gòu)成;在該成型絲中,由熱塑性軟質(zhì)材料構(gòu)成的部分的橫截面與由熱塑性硬質(zhì)材料構(gòu)成的部分的橫截面的面積之比大于等于I。
[0008]由以上方案可見,由于成型絲為包芯線結(jié)構(gòu),其中熱塑性硬質(zhì)材料構(gòu)成的部分結(jié)構(gòu)形成整個(gè)成型絲的支撐結(jié)構(gòu),提高位于送料滾輪與液化器間一段成型絲的抗彎強(qiáng)度,通過送料滾輪的作用,能夠更好地在液化器內(nèi)形成“液化器泵效應(yīng)”;此外,由于成型絲中至少一半以上的成分為熱塑性軟質(zhì)材料,其與熱塑性硬質(zhì)材料在液化器內(nèi)受熱熔融后混合形成的熔融狀態(tài)成型材料具有軟彈性性能,可以用來打印三維物體中的軟彈性部分,與現(xiàn)有成型絲相比,用其打印出三維物體中軟彈性部分的精度更高。
[0009]具體的方案為芯線的橫截面包括一基圓及多個(gè)凸起,該凸起自基圓的圓周向外延伸。由于芯線的橫截面為非圓形,使得在同等橫截面面積的條件下,可以為成型絲提供更大的抗彎強(qiáng)度,更容易制備出低硬度的成型絲。
[0010]更具體的方案為在包芯線結(jié)構(gòu)中,由熱塑性軟質(zhì)材料構(gòu)成的部分的橫截面與由熱塑性硬質(zhì)材料構(gòu)成的部分的橫截面的面積之比為I至24。
[0011]一個(gè)優(yōu)選的方案為芯線由熱塑性硬質(zhì)材料構(gòu)成,包裹層由熱塑性軟質(zhì)材料構(gòu)成;在包芯線結(jié)構(gòu)中,由熱塑性軟質(zhì)材料構(gòu)成的部分的橫截面與由熱塑性硬質(zhì)材料構(gòu)成的部分的橫截面的面積之比為I至8。由于比例適中,更適于制備直徑規(guī)格為3毫米或1.75毫米的成型絲。
[0012]另一個(gè)優(yōu)選的方案為芯線由熱塑性軟質(zhì)材料構(gòu)成,包裹層由熱塑性硬質(zhì)材料構(gòu)成;在包芯線結(jié)構(gòu)中,由熱塑性軟質(zhì)材料構(gòu)成的部分的橫截面與由熱塑性硬質(zhì)材料構(gòu)成的部分的橫截面的面積之比為I至6.08。由于比例適中,更適于制備直徑規(guī)格為3毫米或1.75毫米的成型絲。
【附圖說明】
[0013]圖1是一種現(xiàn)有三維打印機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0014]圖2是本實(shí)用新型成型絲第一實(shí)施例的橫截面示意圖;
[0015]圖3是本實(shí)用新型成型絲第一實(shí)施例的制備流程圖;
[0016]圖4是本實(shí)用新型成型絲第二實(shí)施例的橫截面示意圖;
[0017]圖5是本實(shí)用新型成型絲第三實(shí)施例的橫截面示意圖;
[0018]圖6是本實(shí)用新型成型絲第四實(shí)施例的橫截面示意圖;
[0019]圖7是一種現(xiàn)有細(xì)絲成形設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0020]圖8是一種現(xiàn)有細(xì)絲包裹成形設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0022]以下各具體實(shí)施例中以制備3毫米或1.75毫米的成型絲為例,對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說明。其中,熱塑性硬質(zhì)材料可選自ABS、PLA、PA、PP、PC等中一種或幾種的組合,也可選自ABS、PLA、PA、PP、PC等中一種或幾種的組合與改性材料和/或添加劑等一起制備成的熱塑性硬質(zhì)材料;熱塑性軟質(zhì)材料可選自TPE、TPU、TPV等中一種或幾種的組合,也可選自TPE、TPU、TPV等中一種或幾種的組合與改性材料和/或添加劑等一起制備成的熱塑性軟質(zhì)材料。
【具體實(shí)施方式】
[0023]成型絲第一實(shí)施例
[0024]參見圖2,成型絲I為一包芯線結(jié)構(gòu),由芯線11及包裹于芯線11外的包裹層12構(gòu)成,芯線11的直徑為2.68毫米,包裹層12的外徑為3.00毫米,即芯線11的橫截面與包裹層12的橫截面的面積之比為3.95。
[0025]參見圖3,成型絲I的制備方法由拉絲步驟SI及包裹步驟S2構(gòu)成。
[0026]拉絲步驟SI,將用于制備芯線的TPE通過細(xì)絲成形技術(shù)拉成直徑為2.68毫米的芯線。
[0027]包裹步驟S2,待芯線冷卻至室溫后,將用于制備包裹層的PLA通過包裹技術(shù)在芯線外形成一層層厚為0.16毫米的包裹層。
[0028]在本例成型絲中,由熱塑性軟質(zhì)材料構(gòu)成部分的橫
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