一種用于螺桿熔融擠出打印的定量供料裝置及供料方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熔融堆積3D打印(簡稱FDM)領(lǐng)域，涉及一種用于螺桿熔融擠出打印的定量供料裝置，適用于熱塑性顆粒或粉末材料的按需定量供料。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)以增材制造為原理，通過計(jì)算機(jī)CAD模型驅(qū)動(dòng)，無需專用的工裝，利用3D打印機(jī)快速高效的制得產(chǎn)品。
[0003]熔融堆積3D打印(簡稱FDM)技術(shù)是目前典型3D打印技術(shù)，該技術(shù)因設(shè)備造價(jià)及材料成本較低而得到廣泛應(yīng)用。目前市面上基于該技術(shù)的設(shè)備，一般使用絲材作為原材料打印，存在以下的缺點(diǎn):(1)使用前需要制得FDM打印機(jī)所要求的絲材，提高了材料的使用成本；(2)絲材盤繞在線盤上為FDM打印機(jī)供料，打印前需要確保線盤上的絲材量是足夠的，在打印的過程中很難實(shí)現(xiàn)材料的接續(xù)，因此造成了材料的浪費(fèi)或者限制了大尺寸零件的打?。?3)線盤一般固定在打印機(jī)上，打印頭拉著絲材進(jìn)行工作幅面上的打印，當(dāng)打印機(jī)的加工幅面加大時(shí)，容易造成絲材的拉力過大，影響了擠出打印的力度，從而影響打印質(zhì)量甚至不能打印。
[0004]目前也已經(jīng)出現(xiàn)了使用顆粒材料螺桿熔融擠出的FDM打印方法，但是如何實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的連續(xù)供料，并保持打印頭的結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小巧且重量輕，還沒有較為可行的辦法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于螺桿熔融擠出打印的定量供料裝置及供料方法，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]—種用于螺桿熔融擠出打印的定量供料裝置包括儲(chǔ)料罐、定量給料機(jī)構(gòu)和受料機(jī)構(gòu)。
[0007]所述儲(chǔ)料罐底部開有落料口，用于儲(chǔ)存顆粒或粉末材料；
[0008]所述定量給料機(jī)構(gòu)包括進(jìn)料板、定量板、給料板和驅(qū)動(dòng)模塊；定量給料機(jī)構(gòu)位于儲(chǔ)料罐下方，進(jìn)料板、定量板和給料板從上到下依次平行放置，進(jìn)料板和給料板固定不動(dòng)，定量板通過驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)在進(jìn)料板和給料板之間運(yùn)動(dòng)；進(jìn)料板上開有1個(gè)進(jìn)料口，與儲(chǔ)料罐的落料口對準(zhǔn)，定量板上開有上下相通的定量筒，給料板上開有1個(gè)給料口。所述驅(qū)動(dòng)模塊由氣缸或電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)定量板做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)定量板做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)定量板往返于兩個(gè)位置:定量板的定量筒上口對準(zhǔn)進(jìn)料板的進(jìn)料口，定量板的定量筒下口對準(zhǔn)給料板的給料口，同一個(gè)定量筒的上、下口不能同時(shí)對準(zhǔn)進(jìn)料口和給料口 ；當(dāng)定量板做單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，定量板通過驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)繞其自身的軸心作單向旋轉(zhuǎn)，定量板在圓周方向上等距陣列有η (η ^ 1)個(gè)上下相通的定量筒，定量板每次旋轉(zhuǎn)角度為 360。/η。
[0009]所述受料機(jī)構(gòu)包括受料筒和料位傳感器，受料機(jī)構(gòu)與3D打印機(jī)的螺桿擠出打印頭固定在一起，即受料筒下端出料口與螺桿擠出打印頭的導(dǎo)料口相連；料位傳感器位于受料筒的中部，受料筒由料位傳感器分為受料筒上段和受料筒下段，受料筒上段、受料筒下段和定量筒所容納的材料量均大于3D打印機(jī)打印一層需要的材料量，定量筒的容積不大于受料筒上段的容積。
[0010]該定量供料裝置位于3D打印機(jī)的打印平臺(tái)之外。
[0011]基于上述用于螺桿熔融擠出打印的定量供料裝置的定量供料方法，包括以下步驟:
[0012]第一步，將所需的材料裝入儲(chǔ)料罐中；
[0013]第二步，3D打印機(jī)的螺桿擠出打印頭運(yùn)行至打印平臺(tái)之外，使受料筒的受料口對準(zhǔn)給料板的給料口；
[0014]第三步，驅(qū)動(dòng)模塊帶動(dòng)定量板運(yùn)動(dòng)，使定量筒的上口對準(zhǔn)進(jìn)料板的進(jìn)料口，此時(shí)材料落入定量筒中，待定量筒被填滿之后，驅(qū)動(dòng)模塊帶動(dòng)定量板運(yùn)動(dòng)，使定量筒的下口對準(zhǔn)給料板的給料口，定量筒中的材料全部落入受料筒中；
[0015]第四步，3D打印機(jī)的螺桿擠出打印頭運(yùn)行至打印平臺(tái)內(nèi)，開始零件的第一層打?。?br>[0016]第五步，當(dāng)前層打印結(jié)束之后，3D打印機(jī)的打印平臺(tái)下降一個(gè)層厚的高度，料位傳感器檢測受料筒中料位高低，如果料位高于料位傳感器7，繼續(xù)下一層的打印，如果料位低于料位傳感器，重復(fù)第二步、第三步，進(jìn)行一次定量供料，然后進(jìn)行下一層的打??；
[0017]第六步，重復(fù)第五步，直至打印結(jié)束。
[0018]本發(fā)明提供的供料裝置及方法能夠?qū)崿F(xiàn)打印過程的不間斷供料，材料適用范圍廣，減輕螺桿擠出打印頭的重量，提高打印速度，易于實(shí)現(xiàn)FDM打印機(jī)的大型化。
【附圖說明】
[0019]圖1為定量供料裝置及打印機(jī)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為受料筒及螺桿擠出打印頭的放大剖視圖。
[0021]圖3為實(shí)施例2的定量供料裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4為實(shí)施例2的定量給料機(jī)構(gòu)的放大圖。
[0023]圖中:1、儲(chǔ)料罐，2、進(jìn)料板，3、定量板，4、給料板，5、驅(qū)動(dòng)模塊，6、受料筒，7、料位傳感器，8、螺桿擠出打印頭，9、零件，10、打印平臺(tái)，101、落料口，201、進(jìn)料口，301、定量筒，401、給料口，601、受料口，602、受料筒上段，603、受料筒下段，604、出料口，801、導(dǎo)料口。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0025]實(shí)施例1
[0026]如圖1、圖2所示的用于螺桿熔融擠出打印的定量供料裝置包括儲(chǔ)料罐1、定量給料機(jī)構(gòu)和受料機(jī)構(gòu)。
[0027]儲(chǔ)料罐1底部開有落料口 101，用于儲(chǔ)存顆粒或粉末材料
[0028]定量給料機(jī)構(gòu)包括進(jìn)料板2、定量板3、給料板4和驅(qū)動(dòng)模塊5，所述定量給料機(jī)構(gòu)位于儲(chǔ)料罐1下方，進(jìn)料板2、定量板3、給料板4從上到下依次平行放置，進(jìn)料板2上開有1個(gè)進(jìn)料口 201，與所述儲(chǔ)料罐1的落料口 101對準(zhǔn)，定量板3上開有1個(gè)上下相通的定量筒301，給料板4上開有1個(gè)給料口 401。本實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)模塊5可以為氣缸驅(qū)動(dòng)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；也可以為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的情況下通過齒輪齒條或者絲桿等方式將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)。該定量板3做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，往返于兩個(gè)位置:定量板3的定量筒301上口對準(zhǔn)進(jìn)料板2的進(jìn)料口 201，定量板3的定量筒301下口對準(zhǔn)給料板4的給料口 401，同一個(gè)定量筒301的上、下口不能同時(shí)對準(zhǔn)進(jìn)料口 201和給料口 401。
[0029]受料機(jī)構(gòu)包括受料筒6和料位傳感器7，受料機(jī)構(gòu)與3D打印機(jī)的螺桿擠出打印頭8固定在一起，即受料筒下端出料口 604與螺桿擠出打印頭的導(dǎo)料口 801相連；料位傳感器7位于受料筒6的中部，受料筒6由料位傳感器7分為受料筒上段602和受料筒下段603，受料筒上段602、受料筒下段603和定量筒301所容納的材料量均大于3D打印機(jī)打印一層需要的材料量，定量筒301的容積不大于受料筒上段602的容積。該定量供料裝置位于3D打印機(jī)的打印平臺(tái)10之外，所供材料為顆?；蚍勰顟B(tài)。
[0030]基于上述用于螺桿熔融擠出打印的定量供料方法，包括以下步驟:
[0031]第一步，將所需的材料裝入儲(chǔ)料罐1中；
[0032]第二步，3D打印機(jī)的螺桿擠出打印頭8運(yùn)行至打印平臺(tái)10之外，使受料筒6的受料口 601對準(zhǔn)給料板4的給料口 401 ；
[0033]第三步，驅(qū)動(dòng)模塊帶動(dòng)定量板3運(yùn)動(dòng)，使定量筒301的上口對準(zhǔn)進(jìn)料板2的進(jìn)料口201，此時(shí)材料落入定量筒301中，待定量筒301被填滿之后，驅(qū)動(dòng)模塊5帶動(dòng)定量板3運(yùn)動(dòng)，使定量筒301的下口對準(zhǔn)給料板4的給料口 401，定量筒301中的材料全部落入受料筒