[发明专利]一种垂直螺杆出料型3D挤出成型装置及工艺

权利要求书

1.一种垂直螺杆出料型3D挤出成型装置，其特征在于：装置包括支撑单元、出料单元、运动单元、载料平面[13]。支撑单元包括主支架[1]与支撑支架[2]，主支架[1]为整个装置提供框架与支撑，支撑支架[2]为出料单元与垂直运动单元的连接提供支撑。出料单元包括出料电机[3]、加料漏斗[4]、夹套进出水口[9][5]、机筒[7]、输送螺杆[6]、夹套[8]、电加热丝[10]、挤出头连接件[11]、挤出头[12]。运动单元包括XY向直线驱动器[14][15]与Z向伺服电机[16]、Z向滚珠丝杠[19]、Z向导轨[18]、连接板[17]等，其中XY向直线驱动器[14][15]内部均具有独立的滚珠丝杠、导轨、伺服电机与联轴器。

所述载料平面[13]在X、Y向移动，出料单元整体在Z向移动，并通过连接板[17]与运动单元固定；XYZ三个方向的移动均通过滚珠丝杠精确控制移送位移，丝杠两层各设置一条导轨。

所述输送螺杆[6]采用单螺杆，转速1-13r/min可调，与载料平面[13]垂直布置；机筒[7]上部设置夹套[8]通换热水，夹套[8]上下对角位置设置换热水进出口[9][5]，电加热丝[10]设置在紧挨挤出头[12]的上端，采用先控温后加热的换热方式。

2.根据权利要求1所述的垂直螺杆出料型3D挤出成型装置，其特征在于：出料丝材最小尺寸可达0.05mm，可更换不同口径的挤出头，出料直径范围0.05-0.5mm；出料速率可调，调节范围0-5mm/s，适用物料范围广。

3.根据权利要求1所述的垂直螺杆出料型3D挤出成型装置，其特征在于：可作为挤出式3D打印系统的核心组件，完成预先设定任何复杂形状制件的3D打印制造。

4.一种垂直螺杆出料型3D挤出成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：原料加入加料漏斗[4]，给夹套[8]通水控制机筒[7]的温度，根据不同原料的特性选择热水或者冷却水，调节阀门开度控制夹套水温度，调温范围0-90℃，电加热丝[10]通电加热，调温范围90-200℃。

步骤二：启动出料电机[3]的变频器，设定输送螺杆[6]转速，物料在机筒内软化，在输送螺杆[6]的作用下填充、挤压、推送，连续从挤出头[12]出料。

步骤三：根据3D成型物件形状，利用Repetier-Host编制算法，出料的同时程序控制载料平面[13]在XY方向以及出料单元在Z方向的有规律精确移动，实现不同形制件的3D叠层增材成型。

该工艺适用于粉状或颗粒状热塑性原料的3D成型，特别适用于熔点小于100℃的热熔性物料的3D成型。