封閉多材料特種工程塑料增材制造裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種封閉多材料特種工程塑料增材制造裝置，屬于特種工程材料增材制造技術領域。三軸運動平臺組件安裝在保溫室組件的內部，特種工程塑料供絲卷組件安裝在保溫室組件的后面板上，噴頭組件安裝在保溫室組件內部的頂部。實現特種工程塑料3D打印過程中溫差小、變形小，使得高熔點特種工程塑料成形結晶度高、機械強度高、表面粗糙度小的復雜結構零件。本實用新型專利技術克服了傳統高溫打印特種工程材料變形大、成形件機械強度差、尺寸精度低的限制；避免采用選擇性激光燒結3D打印技術在粉末成形過程中產生翹曲變形的缺陷；解決了醫療領域用于的人工骨3D打印表面粗糙度大等問題，具有良好的醫療和工業應用前景。

Plastic material adding device for sealing multi material special engineering plastics

The utility model relates to a material manufacturing device for sealing multi material special engineering plastics, belonging to the technical field of special engineering material and material increasing manufacture. The three axis movement platform assembly is installed in the interior of the heat preservation chamber component, and the special engineering plastic feeding reel component is arranged on the back plate of the heat preservation chamber component, and the spray nozzle component is arranged at the top of the inner part of the heat preservation chamber component. The special engineering plastic 3D printing process has small temperature difference and small deformation, and makes the high melting point special engineering plastics complex structure parts with high crystallinity, high mechanical strength and small surface roughness. The utility model overcomes the defects of large parts, poor mechanical strength and dimensional accuracy of the low temperature deformation of traditional print special engineering materials; avoid using selective laser sintering 3D printing defects of warpage in powder forming process; to solve the problem of medical field for artificial bone 3D printing large surface roughness, with good the medical and industrial applications.

【技術實現步驟摘要】
封閉多材料特種工程塑料增材制造裝置
本技術涉及特種工程材料增材制造
，具體涉及多材料特種工程塑料增材制造裝置。
技術介紹
特種工程塑料具有阻燃、包覆加工性好(可熔融擠出，而不用溶劑)、耐剝離性好、耐磨耗性好、優良的生物相容性及耐輻照性強等特點，在醫療、航空、航天、船舶、原子能等領域都有廣泛應用。特種工程塑料具有高熔點，耐高溫，耐腐蝕，高強度的特點，激光燒結特種工程塑料的3D打印機成本很高，現有桌面級FDM3D打印機存在精度低，打印尺寸小等問題。傳統FDM打印機大都是采用同種材料打印構件或者打印支撐結構，主要是對零件懸空部分起到支撐的作用，打印主體部分和支撐部分的收縮率一致，支撐結構無法抵抗打印主體件的變形，結果只會導致零件的收縮率一致，增大變形；特種工程塑料價格昂貴，一般比PLA和ABS貴幾倍，如果打印相同材料作為支撐結構將會大大提高零件成本，不利于生產；相同材料打印支撐結構，只會導致支撐部分與打印主題部分結合更緊密，不利于后期支撐材料的去除。目前，高精密、高強度、大尺寸的三維特種工程塑料打印技術，在增材制造領域有較少的應用，現在所存在的桌面級FDM3D打印主要停留在低精度，小尺寸的領域，由于FDM本身的技術難題，很難將基于FDM原理的打印機精度提高，桌面級打印機大都采用齒形帶(同步帶)傳動，由于皮帶傳動的一些缺點，比如速度波動，長度增加帶來的精度降低，以及磨損等問題，都會帶來打印精度的降低。特種工程塑料具有很大的特殊性，一般具有高熔點，耐高溫，耐腐蝕，高強度的特點，但是在打印過程中也容易產生很大的變形，使得在目前的市場上很少有針對上述的FDM打印機，除此之外市場上存在有高精度的激光燒結特種工程塑料的打印機，由于價格的制約，在國內又很少的應用。
技術實現思路
本技術提供一種封閉多材料特種工程塑料增材制造裝置，以解決目前存在的打印件變形大，支撐材料價格高，打印精度低的問題。本技術采取的技術方案是，三軸運動平臺組件安裝在保溫室組件的內部，特種工程塑料供絲卷組件安裝在保溫室組件的后面板上，噴頭組件安裝在保溫室組件內部的頂部。本技術所述保溫室組件的結構是：打印機基座通過固定塊和密封板與高硼硅類玻璃相連，內置云母加熱片內置在合成石板里面，單向放氣閥安裝在高硼硅類玻璃組成的箱體頂板上，高硼硅類玻璃組成的箱體頂板上開有兩個穿出孔，保溫室封閉門通過旋轉軸與高硼硅類玻璃組成的箱體頂板相連，封閉門上安裝有門把手。本技術所述特種工程塑料供絲卷組件的結構是：打印材料卷和支撐材料卷安裝在保溫室組件的后面板上，絲狀支撐材料和絲狀打印材料分別通過支撐材料導絲管和打印材料導絲管進入保溫室組件內連接在噴頭組件上。本技術所述的三軸運動平臺組件的結構是：Z軸平臺通過高精密絲杠一和導柱一與伺服電機一相連，熱床通過基板水平調節螺釘與安裝底板相連，熱床通過與電源相連，安裝底板通過安裝螺釘與絲杠螺母塊相連，伺服電機三通過聯軸器與高精密絲杠三相連，高精密絲杠和導柱二與絲杠螺母塊相配合，伺服電機三通過伺服電機三安裝座與導軌滑塊相連，導軌滑塊與直線導軌滑動連接，導軌滑塊通過連接板與螺母塊相連，伺服電機二通過高精密絲杠二與螺母塊相連，伺服電機二通過伺服電機二安裝座安裝在Z軸平臺上。本技術所述的噴頭組件裝置的結構是：光軸安裝在噴頭安裝座上，噴頭安裝座安裝在保溫室內板上，噴頭固定架上的光軸安裝孔通過光軸安裝在噴頭安裝座上，兩個進料步進電機通過電機固定板安裝在一起，兩個進料步進電機通過連接螺釘二和電機安裝座固定在噴頭固定架的封閉室底板上，封閉室底板通過連接螺釘一安裝在噴頭固定架上，散熱片和散熱扇安裝在進料步進電機的頭部，電線穿出噴頭固定架和電機固定板進入絕緣電線管道，絕熱電線管道安裝噴頭固定架頂板上，進油管道一進入加熱塊同時回油管道一離開加熱塊，組成冷卻回路，同理進油管道二進入加熱塊同時回油管道二離開加熱塊，220V加熱棒一和220V加熱棒二都連接在加熱塊上，溫度檢測塊安裝在加熱塊上，材料絲通過喉管進入加熱塊，加熱塊一端通過螺紋連接有喉管，另外一端通過螺紋連接有主噴頭或者輔噴頭，絲狀材料在進絲滾輪的作用下，經過喉管到達噴嘴處，材料絲經過噴嘴噴出；隔熱材料板鑲嵌在噴頭固定架的四周，散熱通風管道安裝在噴頭固定架頂板上，絲狀支撐材料和絲狀打印材料進絲管道安裝在噴頭固定架頂板上。本技術的優點是：采用了高精密絲杠，避免了齒形帶在打印尺寸的方面限制，可以打印最大成型件尺寸為600mm×550mm×600mm，此外還采用了結晶保溫室，在打印高溫特種工程塑料的過程中一般都會存在一個重要的問題，那就是成型件的變形，尤其是對于加支撐材料的成型件，變形更是無法控制，因為在打印成型件的過程中一般都是由一個噴頭完成打印過程，包括支撐材料的打印都是同種材料，材料的收縮率一致，無法達到成型件的機械性能要求，本裝置采用保溫室，支持斷電繼續打印不會出現分層問題，保證打印的成型件在結晶溫度內，結晶度高，并且可以避免由于材料的迅速冷卻導致的彎曲變形。本技術裝置采用了雙噴頭和油冷系統，由于水冷系統的低沸點原因，很容易在管道里面產生水蒸氣，導致后面的液態冷卻水無法到達加熱塊處進行冷卻，有時水蒸氣的累積也會導致管道的爆裂，所以本技術方法采用油冷卻系統，油沸騰不會產生蒸汽，所以可以很好應用于冷卻，油冷裝置的加入，可以防止溫度升高的過高或過快，進而保證主噴頭和輔噴頭的加熱精度，避免了特種工程塑料材料溫度過高導致的焦糊或者融化的絲材粘度變低導致噴絲不均勻現象的發生。本技術結構新穎，使用靈活方便，便于操作，解決了現存激光燒結三維成型技術的裝置復雜，制造成本高，設備昂貴的弊端，可以實現低成本、高精度、高強度、小變形、高表面質量，高效率的FDM式增材制造，打印精度可以達到0.06mm，打印層厚達到0.02mm，解決了傳統特種工程塑料鑄造或機械加工難以實現三維復雜零部件的加工的問題，解決了FDM式3D打印特種工程材料表面質量差，難以在醫療領域應用的難題；具有很大的打印材料范圍和打印溫度范圍，在未來很有可能會成為大型桌面級FDM打印機的取代品。附圖說明圖1是本技術的結構示意圖；圖2是本技術特種工程塑料供絲卷組件的結構示意圖；圖3是本技術保溫室組件的結構示意圖；圖4a是本技術三軸運動平臺組件的結構示意圖；圖4b是本技術三軸運動平臺組件的爆炸圖；圖4c是本技術三軸運動平臺組件的仰視圖；圖5a是本技術噴頭組件的結構示意圖；圖5b是本技術噴頭組件的噴頭部分內部結構示意圖；圖5c是本技術噴頭組件去掉隔熱材料板的結構示意圖；圖5d是本技術噴頭組件的軸測圖；圖5e是本技術噴頭進絲與冷卻原理圖；圖中：1保溫室組件；2三軸運動平臺組件；3特種工程塑料供絲卷組件；4噴頭組件；301打印材料卷；302支撐材料卷；303支撐材料導絲管；304打印材料導絲管；101打印機基座；102內置云母加熱片；103固定板；104封閉板；105高硼硅類玻璃；106單向放氣閥；107穿出孔；108保溫室封閉門；109門把手；110合成石板；201伺服電機二；202導柱一；203高精密絲杠一；204伺服電機三；205Z軸平臺；206導軌滑塊；207直線導軌；本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種封閉多材料特種工程塑料增材制造裝置，其特征在于，三軸運動平臺組件安裝在保溫室組件的內部，特種工程塑料供絲卷組件安裝在保溫室組件的后面板上，噴頭組件安裝在保溫室組件內部的頂部。

【技術特征摘要】
1.一種封閉多材料特種工程塑料增材制造裝置，其特征在于，三軸運動平臺組件安裝在保溫室組件的內部，特種工程塑料供絲卷組件安裝在保溫室組件的后面板上，噴頭組件安裝在保溫室組件內部的頂部。2.根據權利要求1所述的封閉多材料特種工程塑料增材制造裝置，其特征在于，所述保溫室組件的結構是：打印機基座通過固定塊和密封板與高硼硅類玻璃相連，內置云母加熱片內置在合成石板里面，單向放氣閥安裝在高硼硅類玻璃組成的箱體頂板上，高硼硅類玻璃組成的箱體頂板上開有兩個穿出孔，保溫室封閉門通過旋轉軸與高硼硅類玻璃組成的箱體頂板相連，封閉門上安裝有門把手。3.根據權利要求1所述的封閉多材料特種工程塑料增材制造裝置，其特征在于，所述特種工程塑料供絲卷組件的結構是：打印材料卷和支撐材料卷安裝在保溫室組件的后面板上，絲狀支撐材料和絲狀打印材料分別通過支撐材料導絲管和打印材料導絲管進入保溫室組件內連接在噴頭組件上。4.根據權利要求1所述的封閉多材料特種工程塑料增材制造裝置，其特征在于，所述的三軸運動平臺組件的結構是：Z軸平臺通過高精密絲杠一和導柱一與伺服電機一相連，熱床通過基板水平調節螺釘與安裝底板相連，熱床通過與電源相連，安裝底板通過安裝螺釘與絲杠螺母塊相連，伺服電機三通過聯軸器與高精密絲杠三相連，高精密絲杠和導柱二與絲杠螺母塊相配合，伺服電機三通過伺服電機三...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳文征，葉穩立，耿鵬，王玉磊，武子超，李桂偉，趙繼，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：新型
國別省市：吉林,22