[发明专利]一种基于粒料螺杆挤出机的大型3D打印装置及其工作方法

权利要求书

1.一种基于粒料螺杆挤出机的大型3D打印装置，其特征在于，包括：机架z轴滑轨(2)、粒料螺杆挤出机以及与机架z轴滑轨(2)底部相连的打印平台移动装置(3)，粒料螺杆挤出机位于打印平台移动装置(3)的上方，并通过挤出机保持架(1)固定在机架z轴滑轨(2)上，沿z轴方向进行上下移动；

粒料螺杆挤出机包括挤出装置以及与挤出装置相连的材料输送装置(6)和红外加热装置，材料输送装置(6)用于将粒料输送至挤出装置内，挤出装置将材料从其下方设置的喷嘴(9)中挤出至打印平台移动装置(3)上进行打印，红外加热装置用于对靠近喷嘴(9)处的已沉积材料进行加热，使喷嘴(9)处挤出的熔融材料与已沉积材料间的温度梯度减小；

利用打印平台移动装置(3)上设置的打印平台(15)在x-y平面内运动，实现材料沉积过程中喷嘴(9)与打印平台(15)的相对运动，结合粒料螺杆挤出机在z轴方向的移动，实现三维空间上的打印工作。

2.根据权利要求1所述的基于粒料螺杆挤出机的大型3D打印装置，其特征在于，所述挤出装置包括固定在挤出机外壳(7)顶部的螺杆电机(4)、与螺杆电机(4)相连的螺杆(8)、挤出机外壳(7)和安装在挤出机外壳(7)底部的喷嘴(9)，挤出机外壳(7)与挤出机保持架(1)固定连接，内部具有容纳腔体，容纳腔体用于存储材料输送装置(6)输送的粒料；螺杆(8)置于容纳腔体内部，由螺杆电机(4)驱动转动，对容纳腔体内的粒料进行向下螺旋挤压输送，并经喷嘴(9)处挤出。

3.根据权利要求1所述的基于粒料螺杆挤出机的大型3D打印装置，其特征在于，所述材料输送装置(6)由漏斗和与漏斗相连的送料管组成，送料管与挤出装置的挤出机外壳(7)固定连接，粒料经漏斗和送料管被输送至挤出机外壳(7)内。

4.根据权利要求1所述的基于粒料螺杆挤出机的大型3D打印装置，其特征在于，所述红外加热装置包括齿轮传动机构和红外加热灯(13)，齿轮传动机构由固定在挤出机保持架(1)上的伺服电机(5)、与伺服电机(5)相连的主动齿轮(10)、从动齿轮(12)和轴承(11)组成，主动齿轮(10)和从动齿轮(12)啮合连接，从动齿轮(12)通过轴承(11)固定在挤出装置的挤出机外壳(7)上，红外加热灯(13)固定在从动齿轮(12)上；伺服电机(5)根据电脑传输的打印代码驱动主动齿轮(10)转动，将转动角度传递给从动齿轮(12)，利用两个齿轮的啮合传动驱动红外加热灯(13)在圆周方向上运动，将红外加热灯(13)移动到打印路径前端。

5.根据权利要求4所述的基于粒料螺杆挤出机的大型3D打印装置，其特征在于，所述红外加热灯(13)由灯管、具有反射光线功能的灯罩和连接杆组成，灯管安装在灯罩内，灯罩通过连接杆固定在从动齿轮(12)上，灯管起到加热作用，灯罩起到聚拢光线的作用。

6.根据权利要求4或5所述的基于粒料螺杆挤出机的大型3D打印装置，其特征在于，在打印工作时，喷头挤出的材料为细长条丝状，每一根丝的打印路径都不相同，利用红外加热灯(13)在下一层材料覆盖之前对前一层已经打印成型的材料进行加热；

红外加热灯(13)的移动轨迹与本层打印材料的轨迹相同，转过的角度相同；打印路径前端是指材料先挤出，打印成型，红外加热灯(13)加热在挤出方向的前端，加热挤出方向上的前一层材料。