一種熔融堆積3d打印機(jī)及其打印方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熔融堆積3D打印機(jī)，包括殼體、升降機(jī)構(gòu)和復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)，所述升降機(jī)構(gòu)安裝于殼體內(nèi)，所述復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)包括機(jī)筒、螺桿和長纖維輸送管，所述機(jī)筒的側(cè)壁設(shè)置有與機(jī)筒的料腔連通的進(jìn)料管，所述螺桿可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝于料腔內(nèi)，所述螺桿設(shè)有安裝通道，所述安裝通道連通螺桿的上端和下端；所述長纖維輸送管插入于安裝通道中，所述長纖維輸送管設(shè)有用于輸送連續(xù)長纖維的輸送通道；所述輸送通道、安裝通道和料腔依次連通。同時(shí)本發(fā)明還公開了一種熔融堆積3D打印機(jī)的打印方法。本發(fā)明將連續(xù)長纖維及包裹其的打印材料同步一起擠出至工作平臺，這提高打印產(chǎn)品的強(qiáng)度及打印產(chǎn)品的表面光滑度，并提高了加工效率。
【專利說明】一種熔融堆積3D打印機(jī)及其打印方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)，具體涉及一種熔融堆積3D打印機(jī)及其打印方法。

【背景技術(shù)】
[0002]3D打印是目前一種被廣泛應(yīng)用的快速成型技術(shù)，其成型工藝原理是:首先建立目標(biāo)零件的計(jì)算機(jī)三維模型，然后用軟件將三維模型進(jìn)行分層切片處理，得到每一個(gè)加工層面的數(shù)據(jù)信息，在計(jì)算機(jī)控制下，根據(jù)切片層面信息進(jìn)行疊層增材制造，完成目標(biāo)加工的制造。3D打印的優(yōu)勢在于不受零件形狀復(fù)雜程度的限制，不需要任何的工裝模具，速度快，效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)自由形狀實(shí)體的自動(dòng)化制造，正在受到越來越廣泛的重視。
[0003]熔融堆積3D打印機(jī)為目前的3D打印機(jī)中的一種。熔融堆積3D打印機(jī)因設(shè)備造價(jià)及打印材料成本比較低廉而得到普遍應(yīng)用。但熔融堆積3D打印機(jī)還存在以下技術(shù)缺陷:1、熔融堆積3D打印機(jī)打印的產(chǎn)品強(qiáng)度較低，這無法達(dá)到工程應(yīng)用的要求；2、熔融堆積3D打印機(jī)打印產(chǎn)品的表面粗糙；3、適用的打印材料局限性大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、合理，打印產(chǎn)品的強(qiáng)度大及打印產(chǎn)品的表面光滑性好的熔融堆積3D打印機(jī)。同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種熔融堆積3D打印機(jī)的打印方法。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):本熔融堆積3D打印機(jī)，包括殼體和升降機(jī)構(gòu)，所述升降機(jī)構(gòu)安裝于殼體內(nèi)，還包括復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)，所述復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)包括機(jī)筒、螺桿和長纖維輸送管，所述機(jī)筒的側(cè)壁設(shè)置有與機(jī)筒的料腔連通的進(jìn)料管，所述螺桿可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝于料腔內(nèi)，所述螺桿設(shè)有安裝通道，所述安裝通道連通螺桿的上端和下端；所述長纖維輸送管插入于安裝通道中，所述長纖維輸送管設(shè)有用于輸送連續(xù)長纖維的輸送通道；所述輸送通道、安裝通道和料腔依次連通。
[0006]在螺桿中設(shè)置安裝通道及在安裝通道中設(shè)置長纖維輸送管，構(gòu)成連續(xù)長纖維擠出系統(tǒng)，這可使連續(xù)長纖維和包裹其的打印材料同時(shí)被擠出，從而提高打印產(chǎn)品的強(qiáng)度及表面光滑度，并且加工效率高。
[0007]優(yōu)選的，所述復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)還包括第一支架、第二支架和長纖維輸送輥組，所述第一支架和第二支架自上而下安裝于升降機(jī)構(gòu)，所述長纖維輸送輥組安裝于第一支架，所述機(jī)筒的上端安裝于第二支架，所述長纖維輸送管的上端固定于第一支架，且所述長纖維輸送管位于長纖維輸送輥組的下方，所述長纖維輸送管與長纖維輸送輥組連接。這在連續(xù)長纖維擠出系統(tǒng)中增加長纖維輸送輥組，這提高連續(xù)長纖維輸送的自動(dòng)化程度，保證了連續(xù)長纖維可穩(wěn)定、可靠的輸送。
[0008]優(yōu)選的，長纖維輸送輥組包括第一電機(jī)、主動(dòng)輥、從動(dòng)輥、主動(dòng)軸和從動(dòng)軸，所述第一電機(jī)安裝于第一支架的側(cè)面，所述主動(dòng)軸和從動(dòng)軸平行安裝于第一支架上，且所述主動(dòng)軸與第一電機(jī)連接，所述主動(dòng)輥和從動(dòng)輥分別安裝于主動(dòng)軸和從動(dòng)軸，且所述主動(dòng)輥和從動(dòng)輥相對設(shè)置。
[0009]優(yōu)選的，所述長纖維輸送管的輸送通道的入口位于主動(dòng)輥和從動(dòng)輥之間的正下方。
[0010]優(yōu)選的，所述料腔的中心線、螺桿的中心線和長纖維輸送管的中心線在同一直線上。
[0011]優(yōu)選的，所述復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)的下方設(shè)有工作平臺和支承工作平臺的滑軌。
[0012]優(yōu)選的，所述復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)還包括纖維切刀、噴嘴和氣缸，所述噴嘴安裝于機(jī)筒的出料口，所述噴嘴設(shè)有與纖維切刀匹配的切除通道，所述切除通道與噴嘴的內(nèi)孔連通，所述氣缸固定于機(jī)筒的下端面，所述纖維切刀安裝于氣缸的伸縮桿，且所述纖維切刀插入切除通道。
[0013]優(yōu)選的，所述進(jìn)料管的上端設(shè)有加料斗，所述進(jìn)料管的中心線與機(jī)筒的中心線之間的夾角大小為30°?90° ;所述機(jī)筒的下端設(shè)有至少I外加熱圈，所述加熱圈位于進(jìn)料管的下方。
[0014]優(yōu)選的，所述第二支架的側(cè)面設(shè)有第二電機(jī)，所述第二電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與螺桿連接，此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0015]優(yōu)選的，所述升降機(jī)構(gòu)包括升降架、絲桿和2根導(dǎo)桿，2根所述導(dǎo)桿分別固定于殼體內(nèi)的兩端，所述升降架的兩端均設(shè)有被導(dǎo)桿穿過的通孔，所述絲桿安裝于殼體內(nèi)，所述升降架套接于絲桿。
[0016]上述的熔融堆積3D打印機(jī)的打印方法，包括以下步驟:
[0017](I)在計(jì)算機(jī)上建立目標(biāo)零件的三維模型，然后用軟件將三維模型進(jìn)行分層切片處理，得到每一個(gè)加工層面的平面數(shù)據(jù)信息，并轉(zhuǎn)化為工作平臺的移動(dòng)軌跡指令及升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)上下移動(dòng)的指令；
[0018](2)開始工作時(shí)，向加料斗加入打印材料，打印材料通過進(jìn)料管進(jìn)入機(jī)筒的料腔，打印材料于料腔內(nèi)變成熔融狀態(tài)，這些熔融狀態(tài)的打印材料由螺桿旋轉(zhuǎn)擠壓推動(dòng)至噴嘴；與此同時(shí)，連續(xù)長纖維自長纖維輸送輥組進(jìn)入長纖維輸送管的輸送通道，這些連續(xù)長纖維經(jīng)過輸送通道后，移動(dòng)至噴嘴的出口的過程中被熔融的打印材料浸潰并包裹，連續(xù)長纖維及包裹其的打印材料同時(shí)自噴嘴的出口被擠出至工作平臺相應(yīng)的位置進(jìn)行熔融堆積，從而完成打印。
[0019]具體的，上述熔融堆積3D打印機(jī)在打印時(shí)采用的連續(xù)長纖維可以為碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、氨綸纖維、植物纖維或者金屬纖維，也可以是經(jīng)過樹脂預(yù)浸潰的各類纖維。這根據(jù)產(chǎn)品的不同需求使用不同的纖維，從而也拓寬了打印材料的使用種類。
[0020]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0021]1、本發(fā)明將螺桿設(shè)有安裝通道，并在安裝通道內(nèi)設(shè)置長纖維輸送管，則在打印過程中，連續(xù)長纖維會被打印材料同時(shí)浸潰包裹后，連續(xù)長纖維與包裹其的打印材料一起被擠出至工作平臺進(jìn)行熔融堆積，則本熔融堆積3D打印機(jī)可在打印的過程中同時(shí)加入連續(xù)長纖維，且使長纖維有序排列，這大大提高了打印產(chǎn)品的強(qiáng)度，這等同在混凝土中加入有序排列的鋼筋來增加鋼筋混凝土的強(qiáng)度，打印產(chǎn)品強(qiáng)度的增加滿足了工程應(yīng)用的要求。
[0022]2、本發(fā)明中的熔融堆積3D打印機(jī)因可在打印的過程中同時(shí)加入連續(xù)的長纖維，這提高打印產(chǎn)品的強(qiáng)度，從而在滿足打印產(chǎn)品強(qiáng)度的情況下，可降低了打印材料使用的局限性。
[0023]3、本發(fā)明在打印過程中，連續(xù)長纖維被熔融的打印材料浸潰并包裹，這克服了傳統(tǒng)纖維增強(qiáng)材料注塑產(chǎn)品或擠出產(chǎn)品表面浮纖所造成的表面粗糙的缺陷，提高了打印產(chǎn)品的品質(zhì)。
[0024]4、本發(fā)明在打印過程中，連續(xù)長纖維自長纖維輸送管的輸送通道出來后，并在被擠出噴嘴前，這些連續(xù)長纖維會被熔融的打印材料浸潰并包裹，且連續(xù)長纖維與包裹其的打印材料同時(shí)被擠出，相對傳統(tǒng)打印加工，這種連續(xù)長纖維與打印材料同步擠出的方式提高了打印的效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明的熔融堆積3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2是本發(fā)明的熔融堆積3D打印機(jī)的正視圖。其中殼體被剝開。
[0027]圖3是本發(fā)明的復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖4是本發(fā)明的復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的爆炸圖。
[0029]圖5是圖4中I處的放大示意圖。
[0030]圖6是本發(fā)明的復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的剖視圖。
[0031]圖7是圖6中H處的放大示意圖。其中加熱線圈沒畫出。
[0032]圖8是本發(fā)明的螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖9是本發(fā)明的機(jī)筒的結(jié)構(gòu)示意圖。此圖中畫出了進(jìn)料管與機(jī)筒之間的連接。

【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0035]如圖1至圖9所示的熔融堆積3D打印機(jī)，包括殼體I和升降機(jī)構(gòu)2，所述升降機(jī)構(gòu)2安裝于殼體I內(nèi)，還包括復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)3，所述復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)3包括機(jī)筒301、螺桿302和長纖維輸送管303，所述機(jī)筒301的側(cè)壁設(shè)置有與機(jī)筒301的料腔3011連通的進(jìn)料管304，所述螺桿302可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝于料腔3011內(nèi)，所述螺桿302設(shè)有安裝通道3021，所述安裝通道3021連通螺桿302的上端和下端；所述長纖維輸送管303插入于安裝通道3021中，所述長纖維輸送管303設(shè)有用于輸送連續(xù)長纖維4的輸送通道3031 ;所述輸送通道3031、安裝通道3021和料腔3011依次連通。
[0036]如圖8和圖9所示，在螺桿302增加安裝通道3021，且這安裝通道3021位于螺桿302的中間，即安裝通道3021的中心線與螺桿302的中心線重合。同時(shí)，這安裝通道3021與長纖維輸送管303的外形相對匹配，這使長纖維輸送管303更好的安裝于安裝通道3021內(nèi)，在本實(shí)施例中安裝通道3021的截面呈圓形。在打印過程中，僅僅只有螺桿302會被第二電機(jī)6驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，而機(jī)筒301和長纖維輸送管303相對于螺桿靜止不動(dòng)。在螺桿302的轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿302對打印材料進(jìn)行剪切及擠壓，從而使打印材料被均勻地、穩(wěn)定地?cái)D至噴嘴309 ;與此同時(shí)，連續(xù)長纖維4受到長纖維輸送輥組307的作用，連續(xù)長纖維4先從長纖維輸送管303的輸送通道3031上端進(jìn)入，然后自輸送通道3031的下端伸出，連續(xù)長纖維4自輸送通道3031的下端移動(dòng)到噴嘴309的內(nèi)孔3092的出口這一過程中，被熔融的打印材料浸潰并包裹，然后打印材料被螺桿302向下擠壓，而連續(xù)長纖維4繼續(xù)被長纖維輸送輥組307向下移動(dòng)，從而連續(xù)長纖維4和包裹的打印材料一起從噴嘴309的內(nèi)孔的出口被擠出。為讓打印材料被更好的擠出，料腔3011下端底部呈倒錐形。
[0037]如圖3、圖4和圖6所示，所述復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)還包括第一支架305、第二支架306和長纖維輸送輥組307，所述第一支架305和第二支架306自上而下安裝于升降機(jī)構(gòu)2，所述長纖維輸送輥組307安裝于第一支架305，所述機(jī)筒301的上端安裝于第二支架306，所述長纖維輸送管303的上端固定于第一支架305，且所述長纖維輸送管303位于長纖維輸送輥組307的下方,所述長纖維輸送管303與長纖維輸送棍組307連接。第一支架305和第二支架306的結(jié)構(gòu)相似，第一支架305和第二支架306上下平行設(shè)置，長纖維輸送管303的上端固定于第一支架305的底板；機(jī)筒301的上端固定于第二支架306。而螺桿302插入機(jī)筒301的料腔3011，螺桿302的上端通過軸承5與料腔3011的上端連接，這使螺桿302轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會帶動(dòng)機(jī)筒301。螺桿302由位于第二支架305側(cè)面的第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)6，第二電機(jī)6通過蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與螺桿302連接。如圖3和圖6所示，蝸輪7套接于螺桿302的上端，而蝸桿8的一端與第二電機(jī)6的輸出軸連接，蝸桿8的另一端與蝸輪7連接。
[0038]如圖3、圖4和圖6所示，長纖維輸送輥組307包括第一電機(jī)3071、主動(dòng)輥3072、從動(dòng)輥3073、主動(dòng)軸3074和從動(dòng)軸3075，所述第一電機(jī)3071安裝于第一支架305的側(cè)面，所述主動(dòng)軸3074和從動(dòng)軸3075平行安裝于第一支架305上，且所述主動(dòng)軸3074通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)14與第一電機(jī)3071連接，所述主動(dòng)輥3072和從動(dòng)輥3073分別安裝于主動(dòng)軸3074和從動(dòng)軸3075，且所述主動(dòng)輥3072和從動(dòng)輥3073相對設(shè)置。長纖維輸送輥組307用于對連續(xù)長纖維的輸送，其中主要由主動(dòng)輥3072和從動(dòng)輥3073嚙合傳動(dòng)完成對連續(xù)長纖維的輸送。主動(dòng)輥3072和從動(dòng)輥3073均套有軟材料制成的輥套，且主動(dòng)輥3072的輥套與從動(dòng)輥3073的輥套相貼，這保證連續(xù)長纖維4與輥套之間的摩擦，令連續(xù)長纖維4在摩擦作用力下有效、穩(wěn)定的移動(dòng)。
[0039]如圖6所示，所述長纖維輸送管303的輸送通道3031的入口位于主動(dòng)輥3072和從動(dòng)輥3073之間的正下方。采用此設(shè)計(jì)，這可保證連續(xù)長纖維4自主動(dòng)輥3072和從動(dòng)輥3073之間準(zhǔn)確進(jìn)入輸送通道3031。
[0040]所述料腔3011的中心線、螺桿302的中心線和長纖維輸送管303的中心線在同一直線上。采用此設(shè)計(jì)，則熔融的打印材料可均勻包裹連續(xù)長纖維4，進(jìn)一步提高打印產(chǎn)品的品質(zhì)。
[0041]如圖1和圖2所示，所述復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)3的下方設(shè)有工作平臺9和支承工作平臺9的滑軌10?；?0包含互相垂直的滑軌A1001和滑軌B1002，工作平臺9可滑動(dòng)的安裝于滑軌A1001，而滑軌A1001可滑動(dòng)的安裝于滑軌B1002。采用此設(shè)計(jì)，工作平臺9可在水平中通過兩個(gè)滑軌進(jìn)行沿X軸方向和沿Y軸方向的移動(dòng)。而復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)3可通過升降機(jī)構(gòu)2進(jìn)行上下移動(dòng),從而完成3D打印。
[0042]如圖6和圖7所示，所述復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)3還包括纖維切刀308、噴嘴309和氣缸310，所述噴嘴309安裝于機(jī)筒301的出料口，所述噴嘴309設(shè)有與纖維切刀308匹配的切除通道3091，所述切除通道3091與噴嘴309的內(nèi)孔3092連通，所述氣缸310固定于機(jī)筒301的下端面，所述纖維切刀308安裝于氣缸310的伸縮桿，且所述纖維切刀308插入切除通道3091。纖維切刀308通過氣缸310移動(dòng)，使用纖維切刀308切斷連續(xù)長纖維。如圖5所示，纖維切刀308的中部設(shè)有剪切孔3081，此剪切孔3081與噴嘴309的內(nèi)孔3092對應(yīng)。當(dāng)氣缸310伸出時(shí)，剪切孔3081與噴嘴309的內(nèi)孔3092相錯(cuò)，從而切斷連續(xù)長纖維4。
[0043]如圖1至圖4、圖6和圖9所示，所述進(jìn)料管304的上端設(shè)有加料斗11，所述進(jìn)料管304的中心線與機(jī)筒301的中心線之間的夾角大小為60° ;所述機(jī)筒301的下端設(shè)有至少I外加熱圈12，所述加熱圈12位于進(jìn)料管304的下方。進(jìn)料管304傾斜設(shè)計(jì)，這保證打印材料穩(wěn)定、可靠的自進(jìn)料管304注入料腔3011內(nèi)。在打印過程中，加熱圈12的啟動(dòng)根據(jù)打印材料決定，如果打印材料是粘稠狀液態(tài)熱固性材料、粘稠狀液態(tài)光固化材料等非熱熔性材料，則不需要啟動(dòng)加熱圈12，僅靠螺桿302轉(zhuǎn)動(dòng)將液態(tài)的打印材料擠向噴嘴309。
[0044]如圖1和圖2所示，所述升降機(jī)構(gòu)2包括升降架201、絲桿202和2根導(dǎo)桿203，2根所述導(dǎo)桿203分別固定于殼體I內(nèi)的兩端，所述升降架201的兩端均設(shè)有被導(dǎo)桿203穿過的通孔，所述絲桿202安裝于殼體I內(nèi)，所述升降架201套接于絲桿202。導(dǎo)桿203用于導(dǎo)向的作用，且保證升降架201穩(wěn)定的移動(dòng)。具體的，第一支架305和第二支架306自上而下平行安裝于升降架201。采用此設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。
[0045]上述的熔融堆積3D打印機(jī)的打印方法，包括以下步驟:
[0046](I)在計(jì)算機(jī)上建立目標(biāo)零件的三維模型，然后用軟件將三維模型進(jìn)行分層切片處理，得到每一個(gè)加工層面的平面數(shù)據(jù)信息，并轉(zhuǎn)化為工作平臺的移動(dòng)軌跡指令及升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)上下移動(dòng)的指令；
[0047](2)開始工作時(shí)，向加料斗11加入打印材料，打印材料通過進(jìn)料管304進(jìn)入機(jī)筒301的料腔3011，打印材料于料腔3011內(nèi)變成熔融狀態(tài)，這些熔融狀態(tài)的打印材料由螺桿旋轉(zhuǎn)擠壓推動(dòng)至噴嘴309 ;與此同時(shí)，連續(xù)長纖維自長纖維輸送輥組307進(jìn)入長纖維輸送管303的輸送通道3031，這些連續(xù)長纖維經(jīng)過輸送通道3031后，移動(dòng)至噴嘴的出口的過程中被熔融的打印材料浸潰并包裹，連續(xù)長纖維及包裹其的打印材料同時(shí)自噴嘴309的出口被擠出至工作平臺9相應(yīng)的位置進(jìn)行熔融堆積，從而完成打印。
[0048]具體的，采用本熔融堆積3D打印機(jī)進(jìn)行打印時(shí)，其打印過程為:
[0049]A、首先在計(jì)算機(jī)上建立目標(biāo)零件的三維模型，然后用軟件將三維模型進(jìn)行分層切片處理，得到每一個(gè)加工層面的平面數(shù)據(jù)信息，并轉(zhuǎn)化為工作平臺的移動(dòng)軌跡指令及升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)上下移動(dòng)的指令；
[0050]B、打印底部第一個(gè)切片平面層:復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)3和工作平臺9處于初始位置；開始工作時(shí)，向加料斗11加入打印材料，打印材料通過進(jìn)料管304進(jìn)入機(jī)筒301的料腔3011，螺桿302轉(zhuǎn)動(dòng)對料腔3011內(nèi)的打印材料進(jìn)行剪切和擠壓，打印材料在料腔3011內(nèi)變成熔融狀態(tài)，螺桿302轉(zhuǎn)動(dòng)將熔融的打印材料擠向噴嘴309 ;同步的，在的主動(dòng)輥3072和從動(dòng)輥3073嚙合作用下，連續(xù)長纖維進(jìn)入長纖維輸送管303的輸送通道3031，這些連續(xù)長纖維經(jīng)過輸送通道3031后，在輸送通道3031的出口與噴嘴309內(nèi)孔的入口之間，連續(xù)長纖維與熔融的打印材料匯合，則連續(xù)長纖維被熔融的打印材料浸潰并包裹，然后連續(xù)長纖維和包裹其的打印材料從噴嘴309擠出；纖維切刀308則根據(jù)指令，在完成每一次打印軌跡后對連續(xù)長纖維進(jìn)行切斷，包裹著連續(xù)長纖維的打印材料熔融堆積于工作平臺9，形成第一個(gè)切片平面層；
[0051]C、打印第二個(gè)切片平面層:通過絲桿202的驅(qū)動(dòng)，則升降架201帶動(dòng)復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)上升一個(gè)工作單位高度，重復(fù)加料、打印材料螺桿旋轉(zhuǎn)擠出、連續(xù)長纖維輸送、纖維切斷過程，完成第二個(gè)切片平面層的打?。?br> [0052]D、打印第三個(gè)至最后一個(gè)切片平面層:重復(fù)步驟C，打印第三個(gè)至最后一個(gè)切片平面，完成目標(biāo)零件的疊層制造，即完成目標(biāo)零件的熔融堆積3D打印制造。
[0053]上述【具體實(shí)施方式】為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不能對本發(fā)明進(jìn)行限定，其他的任何未背離本發(fā)明的技術(shù)方案而所做的改變或其它等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種熔融堆積3D打印機(jī)，包括殼體和升降機(jī)構(gòu)，所述升降機(jī)構(gòu)安裝于殼體內(nèi)，其特征在于:還包括復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)，所述復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)包括機(jī)筒、螺桿和長纖維輸送管，所述機(jī)筒的側(cè)壁設(shè)置有與機(jī)筒的料腔連通的進(jìn)料管，所述螺桿可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝于料腔內(nèi)，所述螺桿設(shè)有安裝通道，所述安裝通道連通螺桿的上端和下端；所述長纖維輸送管插入于安裝通道中，所述長纖維輸送管設(shè)有用于輸送連續(xù)長纖維的輸送通道；所述輸送通道、安裝通道和料腔依次連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融堆積3D打印機(jī)，其特征在于:所述復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)還包括第一支架、第二支架和長纖維輸送輥組，所述第一支架和第二支架自上而下安裝于升降機(jī)構(gòu)，所述長纖維輸送輥組安裝于第一支架，所述機(jī)筒的上端安裝于第二支架，所述長纖維輸送管的上端固定于第一支架，且所述長纖維輸送管位于長纖維輸送輥組的下方，所述長纖維輸送管與長纖維輸送輥組連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熔融堆積3D打印機(jī)，其特征在于:長纖維輸送輥組包括第一電機(jī)、主動(dòng)輥、從動(dòng)輥、主動(dòng)軸和從動(dòng)軸，所述第一電機(jī)安裝于第一支架的側(cè)面，所述主動(dòng)軸和從動(dòng)軸平行安裝于第一支架上，且所述主動(dòng)軸與第一電機(jī)連接，所述主動(dòng)輥和從動(dòng)輥分別安裝于主動(dòng)軸和從動(dòng)軸，且所述主動(dòng)輥和從動(dòng)輥相對設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熔融堆積3D打印機(jī)，其特征在于:所述長纖維輸送管的輸送通道的入口位于主動(dòng)輥和從動(dòng)輥之間的正下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融堆積3D打印機(jī)，其特征在于:所述料腔的中心線、螺桿的中心線和長纖維輸送管的中心線在同一直線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融堆積3D打印機(jī)，其特征在于:所述復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)的下方設(shè)有工作平臺和支承工作平臺的滑軌。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融堆積3D打印機(jī)，其特征在于:所述復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)還包括纖維切刀、噴嘴和氣缸，所述噴嘴安裝于機(jī)筒的出料口，所述噴嘴設(shè)有與纖維切刀匹配的切除通道，所述切除通道與噴嘴的內(nèi)孔連通，所述氣缸固定于機(jī)筒的下端面，所述纖維切刀安裝于氣缸的伸縮桿，且所述纖維切刀插入切除通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融堆積3D打印機(jī)，其特征在于:所述進(jìn)料管的上端設(shè)有加料斗，所述進(jìn)料管的中心線與機(jī)筒的中心線之間的夾角大小為30°?90° ;所述機(jī)筒的下端設(shè)有至少I外加熱圈，所述加熱圈位于進(jìn)料管的下方。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融堆積3D打印機(jī)，其特征在于:所述第二支架的側(cè)面設(shè)有第二電機(jī)，所述第二電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與螺桿連接，此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融堆積3D打印機(jī)，其特征在于:所述升降機(jī)構(gòu)包括升降架、絲桿和2根導(dǎo)桿，2根所述導(dǎo)桿分別固定于殼體內(nèi)的兩端，所述升降架的兩端均設(shè)有被導(dǎo)桿穿過的通孔，所述絲桿安裝于殼體內(nèi)，所述升降架套接于絲桿。
11.根據(jù)權(quán)利要求1?10中任一項(xiàng)所述的熔融堆積3D打印機(jī)的打印方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)在計(jì)算機(jī)上建立目標(biāo)零件的三維模型，然后用軟件將三維模型進(jìn)行分層切片處理，得到每一個(gè)加工層面的平面數(shù)據(jù)信息，并轉(zhuǎn)化為工作平臺的移動(dòng)軌跡指令及升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)復(fù)合擠出機(jī)構(gòu)上下移動(dòng)的指令； (2)開始工作時(shí)，向加料斗加入打印材料，打印材料通過進(jìn)料管進(jìn)入機(jī)筒的料腔，打印材料于料腔內(nèi)變成熔融狀態(tài)，這些熔融狀態(tài)的打印材料由螺桿旋轉(zhuǎn)擠壓推動(dòng)至噴嘴；與此同時(shí)，連續(xù)長纖維自長纖維輸送輥組進(jìn)入長纖維輸送管的輸送通道，這些連續(xù)長纖維經(jīng)過輸送通道后，移動(dòng)至噴嘴的出口的過程中被熔融的打印材料浸潰并包裹，連續(xù)長纖維及包裹其的打印材料同時(shí)自噴嘴的出口被擠出至工作平臺相應(yīng)的位置進(jìn)行熔融堆積，從而完成打印。
【文檔編號】B22F3/115GK104260349SQ201410469682
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】余金文, 凌毅 申請人:余金文, 凌毅