[发明专利]一种热塑性颗粒材料的熔融挤出装置及其3D打印方法

权利要求书

1.一种基于热塑性颗粒材料的熔融挤出装置，其特征在于，包括螺杆挤出机构、加热机构、进料机构(6)、减速传动机构和散热机构；

所述螺杆挤出机构包括螺杆(1)、机筒(2)和机筒下部的挤出打印头(3)；机筒(2)竖直放置，螺杆(1)位于机筒(2)内部，螺杆(1)螺旋送料部分从上到下依次为加料段(101)、压缩段(102)、均化段(103)；机筒(2)上方侧面有导料口(201)，顶部有机筒法兰端；挤出打印头(3)与机筒(2)底部的开口连接；

所述加热机构包括温控仪表(5)和一个或多个加热套筒(4)；加热套筒(4)内部安装热电偶，热电偶与温控仪表(5)相连，加热套筒(4)以串联方式安装在机筒(2)下端，为螺杆压缩段(102)和均化段(103)加热；

所述进料机构(6)顶部为开口结构，底部与机筒(2)上部侧面的导料口(201)相连，热塑性颗粒材料由进料机构(6)落入机筒(2)内；

所述减速传动机构包括驱动电机(7)、行星减速机(8)、安装机座(9)及轴承(10)；驱动电机(7)为伺服电机或步进电机，驱动电机(7)与行星减速机(8)的输入端相连，行星减速机(8)的输出端与螺杆(1)顶部相连；轴承(10)为2个，安装在安装机座(9)的中部和下部，轴承(10)内孔套在螺杆(1)的螺旋送料的上部，轴承(10)外端套在安装基座(9)内部；安装机座(9)的上部法兰端与行星减速机(8)相连，下部法兰端与机筒(2)上部法兰端相连，安装机座(9)两个轴承(10)安装面之间的表面上布有多排散热孔；

所述散热机构包括散热片(11)和风扇(12)；散热片(11)在安装机座(9)内部，串接在螺杆(1)中部的两个轴承(10)之间，随螺杆(1)旋转，风扇(12)固定在安装机座(9)外部，正对散热片(11)。

2.如权利要求1所述的一种基于热塑性颗粒材料的熔融挤出装置，其特征在于，所述挤出打印头(3)的出口直径为0.05～5mm。

3.如权利要求1或2所述的一种基于热塑性颗粒材料的熔融挤出装置，其特征在于，所述加热套筒(4)的控温范围为50～500℃。

4.如权利要求3所述的一种基于热塑性颗粒材料的熔融挤出装置，其特征在于，所述进料机构(6)的中心线与螺杆(1)的中心线的角度α不超过90°。

5.如权利要求1或2所述的一种基于热塑性颗粒材料的熔融挤出装置，其特征在于，所述进料机构(6)的中心线与螺杆(1)的中心线的角度α不超过90°。

6.如权利要求1或2或4所述的一种基于热塑性颗粒材料的熔融挤出装置，其特征在于，所述熔融挤出装置的可运动或固定不动。

7.如权利要求1所述的一种基于热塑性颗粒材料的熔融挤出装置的3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在计算机上绘制零件三维CAD模型，使用切片软件对CAD模型进行切片，生成模型切片信息，切片信息转化为3D打印设备的X、Y、Z轴的运行指令和所述熔融挤出装置的运行指令；

2)3D打印设备运行前，将热塑性颗粒材料加入进料机构中，加热机构对其加热并使温度保持稳定，散热机构中的风扇运行进行散热，减速传动机构中的驱动电机旋转带动螺杆旋转，将熔融状态的材料从所述的挤出打印头挤出，待挤出状态稳定，材料的挤出速度恒定之后，各轴按照运行指令工作，从而完成打印。